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

Первой теорией, которая непосредственно вовлекала митохондрии в процесс старения, была свободнорадикальная митохондриальная теория старения. Поскольку митохондрии вырабатывают энергию, они постоянно имеют дело с высокореактивными химическими веществами, особенно с кислородом. Если митохондрия слегка пошатнет невероятно сложную химическую реакцию, лежащую в основе безопасного производства энергии, то может создать свободный радикал. Это высокореактивное химическое вещество, способное вызвать хаос в клетке, повреждая белки, ДНК и любые другие критически важные молекулы, с которыми сталкивается. Три наиболее биологически важных свободных радикала – это OH, NO и ONOO-: с такими названиями они, несомненно, являются главными подозреваемыми в причинении клеточного ущерба.

Теперь мы знаем, что простая идея митохондриальных свободных радикалов как биохимических берсерков[38], ускоряющих старение, является чрезмерным упрощением. Если бы старение сводилось к неправильному управлению свободными радикалами, то эффективный эксперимент состоял бы в том, чтобы увеличить у животных встроенную защиту от них и наблюдать, как удлиняется продолжительность жизни. Мыши, генетически модифицированные таким образом, чтобы иметь дополнительные копии антисвободнорадикальных генов, живут не дольше обычных особей. Хуже того, противоположное тоже не имеет никакого значения: в эксперименте с червями ученые удалили все пять антисвободнорадикальных генов, называемых генами SOD. И черви пострадали от значительного усиления повреждения свободными радикалами, но их продолжительность жизни не изменилась.

Недавние исследования показали, что свободные радикалы являются частью обширного молекулярного словаря, который клетки используют для общения и регулирования поведения. Они говорят клеткам, когда расти и останавливаться в развитии, и управляют такими процессами, как апоптоз и старение клеток. Иммунные клетки используют их как оружие, подавляя вторгающиеся бактерии атакой свободных радикалов. Жизнь имеет дело со свободными радикалами буквально миллиарды лет. Если оглянуться назад, становится очевидно: предположение, что эволюция оставит наши клетки на их милость, – это упрощение.

Новое, более тонкое понимание свободных радикалов не позволяет им получить полное оправдание. Они все еще могут повредить основные биологические молекулы, и кажется маловероятным, что это буквально не имеет никакого эффекта. Митохондрии играют центральную роль в процессах от роста до гибели клеток, и, как мы видели, их поведение меняется с возрастом. Таким образом, митохондрии играют ключевую роль в процессе старения.

7. Неисправность системы клеточных сигналов

По всему телу клетки постоянно общаются, бесконечно обмениваясь молекулярными сообщениями с соседними клетками или теми, что находятся в другой части организма. Эта химическая телекоммуникационная сеть оказывает огромное влияние на физиологию: от половых гормонов до сна, роста и координации работы иммунной системы. Все эти эффекты вместе известны как система клеточных сигналов – и, конечно, с возрастом и тут начинают возникать неисправности.

Растущая дисфункция системы клеточных сигналов – одна одной из причин, по которой старение происходит сразу после десятилетий, проведенных в целом в хорошем состоянии здоровья. Поскольку эти сигналы распространяются по всему телу, рассеиваются в крови, то могут синхронизировать вредные эффекты в тканях. Хуже того, это порочный круг – по мере того как состояние клеток ухудшается, портится работа постаревшей системы клеточных сигналов, поэтому химические вещества, которые они выделяют, ухудшают ситуацию еще больше. Этот негативный кумулятивный эффект способствует экспоненциальному увеличению риска смерти в пожилом возрасте.

Одно из главных изменений сигналов в стареющем теле происходит из-за процесса, к которому мы будем неоднократно возвращаться в этой книге, известному как воспаление. Воспаление – это первая линия защиты организма от инфекции и травмы, которая часто приводит к тому, что в месте повреждения возникает отек. Воспалительный ответ – это молекулярный эквивалент вспышки болезни, призывающий клетки иммунной системы броситься в бой с захватчиками или начать заживление раны. В молодости нормальный процесс воспаления жизненно важен для избавления от инфекции и борьбы с травмами.

В пожилом возрасте воспалительная реакция может застопориться на слишком высоком уровне готовности, известном как «хроническое воспаление», что на самом деле подпитывает процесс старения.