Бессмертные. Почему гидры и медузы живут вечно, и как людям перенять их секрет

От вашего внимания не ускользнуло, что теломеры – это какая-то временная отсрочка решения этой проблемы. Потеря кусочка ДНК каждый раз, когда клетка делится, не является проблемой, когда у вас длинные, молодые теломеры. Но поскольку клетки делятся многократно, а длина теломер уменьшается, мы становимся слишком близки к усечению ДНК, что на самом деле опасно. В результате, когда теломеры становятся критически короткими, они посылают тревожные сигналы, которые останавливают деление клетки. После слишком большого количества делений клетка либо совершает самоубийство с помощью процесса, известного как апоптоз, либо остается живой, но прекращает деление и переходит в состояние, известное как старение (к нему мы вскоре вернемся – стареющие клетки являются еще одним признаком старения).

Теломерынеобходимы организму, чтобы на время отсрочить неизбежное – накопление ошибок при репликации ДНК в момент деления клеток.

Каждый раз, когда клетка делится, теряется около сотни оснований ДНК. Деление клеток является неотъемлемой частью жизни многих тканей. Например, кожа постоянно теряет мертвые клетки из внешних слоев, а новые делятся заново, чтобы заменить их каждые несколько недель. Поэтому теломеры имеют тенденцию укорачиваться по мере того, как мы взрослеем. Длина теломер часто измеряется в лейкоцитах, просто потому, что взятие образца крови – это простая процедура. Свежий лейкоцит у новорожденного ребенка может иметь теломеры длиной 10 000 оснований (таким образом, около 1700 TTAGGG). К тому времени когда вам будет за тридцать, этот показатель упадет до 7500 оснований, а к семидесяти годам средняя длина теломер может быть меньше 5000 оснований. Этот процесс известен как истирание теломер.

Короткие теломеры встречаются наряду со многими болезнями и дисфункциями старения. Они связаны с диабетом, болезнями сердца, некоторыми видами рака, снижением иммунной функции и проблемами с легкими. Теломеры также вовлечены в довольно поверхностный феномен появления с возрастом седины. Стволовые клетки в волосяных фолликулах ответственны за продуцирование меланоцитов, клеток, производящих пигмент меланин, присутствие которого в различных количествах может сделать волосы любыми – от светлых до черных. Когда теломеры стволовых клеток становятся слишком короткими, это означает, что больше меланоцитов не может быть произведено, и волосы возвращаются к своему «естественному» цвету – чисто белому.

Короткие теломеры также негативно влияют на риск смерти в целом. Исследование, проведенное на однополых близнецах, показало, что близнецы с более короткими теломерами чаще умирают первыми. Самая большая на сегодняшний день база данных о длине теломер – исследование было проведено с участием 64 637 датчан – показала, что у испытуемых с самыми длинными теломерами риск смерти был на 40 % ниже, чем у людей с самыми плохими показателями, даже после того, как были приняты во внимание возраст и другие факторы, влияющие на здоровье.

Наконец, наши клетки следят за теломерами по причинам, отличным от их сокращающейся длины. Теломеры необычайно восприимчивы к повреждению ДНК, и есть новые доказательства того, что они выполняют функцию своего рода канарейки в угольной шахте[32] для остальной части генома. Если теломеры какой-то клетки получили тяжелые повреждения, это указывает на то, что остальная часть ДНК тоже может быть в плачевном состоянии. Подобно критически коротким теломерам, поврежденные теломеры могут сигнализировать клетке, что пришло время для апоптоза или запуска процесса старения. Это особенно актуально в таких органах, как сердце и мозг, в клетках которых, как мы думаем, ДНК не реплицируются[33] очень часто (или, возможно, вообще) в течение жизни. Это означает, что их теломеры не станут короче из-за деления клеток, но повреждение теломер, постепенно накапливающееся в течение всей жизни, может иметь аналогичные последствия.

Таким образом, благодаря своей длине и состоянию теломеры служат индикаторами здоровья и истории клетки, обеспечивая непрерывный отчет о том, хорошо ли стареет клетка. И, следовательно, они являются ключевыми факторами в том, как мы стареем.

3. Белковые проблемы: аутофагия, амилоиды и аддукты

Мы – это белок. Хотя ДНК часто, кажется, получает все внимание общественности, это всего лишь руководство по эксплуатации. Инструкции в ДНК определяют, как строить белки – молекулы, которые гораздо более разнообразны и сложны и выполняют большую часть работы.