Секреты долголетия

Учёный видоизменил эксперимент и использовал клеточные культуры, которые были заморожены после того, как они уже разделились двадцать пять раз. После оттаивания клетки продолжали делиться, пока не достигли предела в пятьдесят делений, после чего погибли. Когда клетки приближались к своему пределу деления, который получил название «порог Хейфлика», то они напоминали старую ткань с возрастными пигментами, как, например, в постаревших клетках сердца или нервной системы. Гибель клеток или ослабление функции в тех клетках, которые не подвержены делению, приводили к ослаблению отдельных органов и всего организма. В результате утраты способности к обновлению организм не может восстановиться, и его органы и системы необратимо стареют. Оставалось неясным, от чего зависит вышеописанный предел деления, что ограничивает дальнейшее деление клеток.

Для объяснения экспериментальных данных Леонарда Хейфлика в 1971 году русский биолог Алексей Матвеевич Оловников выдвинул теорию маргинотомии – отсчёта клеточных делений и старения вследствие недорепликации последовательностей ДНК на концах хромосом (теломерных участков). Теория предполагала, что «нестарение» бактерий обусловлено кольцевой формой ДНК, а теломерные последовательности в стволовых и раковых клетках защищены благодаря постоянному – при каждом делении клетки – удлинению особым ферментом – тандем-ДНК-полимеразой (современное название – теломераза). В последующих двух статьях (1972, 1973) в русской и англоязычной печати учёный подробно рассмотрел разные биологические следствия своей гипотезы, в том числе применительно к объяснению старения, канцерогенеза и иммунных реакций [9].

Таким образом, А. М. Оловников высказал гениальную гипотезу, что ограниченное количество делений клетки может быть связано с механизмом укорачивания ДНК. У хромосом имеются особые концевые участки, теломеры, которые после каждого удвоения хромосом становятся немного короче и в какой-то момент укорачиваются настолько, что клетка уже не может больше делиться. Она постепенно теряет жизнеспособность, и именно в этом, согласно теломерной теории, состоит старение клеток. А. М. Оловникова его оппоненты называли «гением одной статьи». В обзорной статье, анализирующей механизмы присуждения международной Нобелевской премии, с горечью констатируется, что Россия известна тем, что разбрасывается гениальными идеями, которые на лету подхватываются зарубежными будущими лауреатами этой престижной премии [4].

Действительно, в 1985 году американские исследователи Кэрол Грейдер и Элизабет Блэкбёрн подтвердили идею А. М. Оловникова и выявили в клетках теломеразу, а в 1998 году при помощи теломеразы им удалось «омолодить» культуру клеток, за что в 2009 году этим исследователям была присуждена Нобелевская премия по медицине и физиологии в десять миллионов шведских крон (девятьсот семьдесят пять тысяч евро).

Таким образом, теория А. М. Оловникова получила блестящее подтверждение. Установлено, что фермент теломераза, который восстанавливает концы ДНК, способен достраивать укороченные концы хромосомы в клетках опухолей, что делает их бессмертными. Поэтому предел в пятьдесят делений справедлив не для всех клеток – раковые, а также стволовые клетки могут делиться бесчисленное количество раз. Этот фермент всякий раз заводит внутренние часы заново при слиянии женской и мужской половых клеток. Благодаря ему дети проживают свой срок сполна, а не получают в наследство кусок жизни, как это, например, произошло с клоном овечки Долли.

Позднее А. М. Оловников пришёл к выводу, что данная теория не объясняет полностью причины старения, и внёс в неё уточнения. Он предложил новую редусомную теорию старения. Редусома – это маленькая ядерная частица, располагающаяся в субтеломерных частях хромосомы. Оловников считал, что линейная молекула ДНК редусомы постепенно укорачивается из-за уменьшения её линейной молекулы ДНК, покрытой белками, что приводит к уменьшению содержащихся в ней генов. Именно это укорочение молекул ДНК редусомы является отсчётом биологического времени и причиной старения. Однако эта последняя теория не получила того же одобрения со стороны учёных-геронтологов, как теломерная теория.

Глава 10. Свободно-радикальная теория

Одной из важнейших современных теорий, рассматривающих процесс старения как результат процессов, происходящих на молекулярном уровне, считается свободно-радикальная теория.

Эта теория, практически одновременно выдвинутая Д. Харманом (1956) и Н. М. Эммануэлем (1958), предполагает, что старение является результатом случайного вредоносного повреждения тканей свободными радикалами [11, 12]. По словам Хармана, его интерес к этой проблеме возник после того, как его жена познакомила его со статьёй «Завтра вы сможете быть моложе», написанной Вильямом Лоренсом и напечатанной в «Нью-Йорк таймс». Эта статья рассказывала о работах русского геронтолога А. А. Богомольца и о биостимулирующем и омолаживающем эффекте разработанной им «антиретикулярной цитотоксической сыворотки»[2].