Биологические процессы, действие которых мы называем старением

Почему мы стареем? Пока не установлена точная связь между описанными ниже признаками старения. Когда специалисты достаточно узнают о механизмах, вызывающих «увядание» организма, они смогут разработать эффективные методы терапии, которые смогут влиять на старение и лечить возрастные недуги.



Любой биологический организм со временем стареет, и человек, конечно же, не исключение. С возрастом каждый начинает замечать морщинки на лбу или снижение уровня энергии. Но что именно вызывает угасание человеческого тела? Перевели статью в журнале Business Insider, где представлены девять биологических процессов, совокупность действия которых мы и называем старением.

Ошибки в ДНК и ленивые клетки: что вызывает старение тела

Чтобы выяснить, что же происходит внутри нашего тела и вызывает возрастные изменения и ухудшения, в 2013 году журнал Cell собрал группу исследователей. Команда, состоящая из ученых, которые изучали различные аспекты старения, провела масштабный анализ всей существующей литературы по старению и написала обзор. Работа «Признаки старения» (так называлась их статья) суммировала все биологическое, что происходит в нашем организме по мере того, как мы стареем. Ученые также разбили эти признаки на девять «процессов» (или причин. — Прим. ред.) старения — посмотрим, что означает каждый из них и как они работают.

В ДНК появляются ошибки

Один из видов повреждений, возникающих вместе со старением, — ошибки, которые начинают появляться в нашей ДНК. Когда ДНК реплицируется, ее код может не всегда копироваться правильно, в итоге некоторые ее части могут быть написаны с ошибками, а целые разделы могут быть случайно вставлены или удалены. Причем эти ошибки не всегда улавливаются механизмами в нашем организме, которые восстанавливают ДНК.

Генетический код — это инструкция для клетки, поэтому по мере накопления ошибок они могут нанести ущерб.

Если со временем инструкции становятся неясными или неправильными, это может привести к разрушению клетки и даже к тому, что она станет злокачественной. Ученые обнаружили, что многие клетки в старых тканях имеют много накопленных генетических повреждений. Если исследователи смогут выяснить, как усовершенствовать механизм восстановления ДНК, они смогут улучшить и, возможно, замедлить процесс старения.

Неправильная экспрессия генов

Определенные части ДНК считываются и преобразуются в физические черты. Группа белков в клетках контролирует, какие гены в конечном итоге экспрессируются, — процесс называется эпигенетической модерацией, и именно он гарантирует, что клетки вашей кожи будут отличаться от клеток мозга, даже если они используют один и тот же набор ДНК.

Однако по мере того как мы стареем, белки, связанные с ДНК, становятся более рыхлыми и менее точными, и гены начинают экспрессироваться, когда этого не должно происходить, или замалчиваются по ошибке. В итоге некоторые необходимые белки не производятся, а вредные ненужные — наоборот. Например, если непреднамеренное изменение приводит к подавлению гена, который помогает подавлять опухоли, клетки могут неконтролируемо перерасти в рак. Ученые обнаружили, что устранение этих типов ошибок в экспрессии генов может улучшить некоторые неврологические эффекты старения у мышей, например ухудшение памяти.

Теломеры могут укорачиваться

Теломеры — это защитные колпачки на концах каждой цепи ДНК. Некоторые ученые сравнивают их с пластиковыми кончиками шнурков, которые предохраняют их от износа. Некоторые исследования показывают, что каждый раз, когда клетки делятся, кончики хромосом становятся чуть короче. Когда теломеры теряются, хромосомы становятся нестабильными, и возникают всевозможные проблемы. Наиболее примечательно то, что хромосомы не могут правильно реплицироваться и в конечном итоге становятся фрагментированными или у них появляются лишние части, которых там быть не должно. Такие аномалии обычно убивают клетки или делают их опасными.

Ученые выяснили, как повысить уровень теломеразы — фермента, который может увеличить длину теломер — у мышей, и их исследование показало, что это может продлить продолжительность жизни грызунов. Когда ученые снижали уровень теломеразы у мышей, продолжительность их жизни становилась короче.

Белки становятся менее стабильными и точными в своих ролях

Белки в наших клетках производятся постоянно, и именно они контролируют почти все функции внутри клетки. Они перемещают нужные «материалы», передают сигналы, включают и выключают процессы и обеспечивают структурную поддержку клетки. Но белки необходимо регулярно перерабатывать, потому что со временем они теряют свою эффективность.

С возрастом же наши тела теряют способность устранять старые белки.

Когда наши тела не могут перерабатывать неиспользуемые белки, они накапливаются и могут стать токсичными. Накопление белка является одним из основных признаков болезни Альцгеймера: белки, называемые бета-амилоидными агрегатами в головном мозге, приводят к потере нервных клеток.

Клетки не умирают, когда должны

Когда клетки подвергаются стрессу и повреждаются, они иногда перестают делиться и становятся устойчивыми к смерти — превращаются в то, что ученые называют зомби-клетками, которые могут инфицировать другие клетки поблизости и распространять воспаление по всему телу. Такие клетки также называются стареющими клетками.

Со временем и возрастом стареющие клетки накапливаются, и ученые обнаружили, что устранение стареющих клеток у пожилых мышей, по-видимому, обращает вспять некоторые эффекты старения. Точно так же, когда стареющие клетки вводили молодым мышам, они оказывали изнурительное и воспалительное действие и наносили ущерб общему здоровью. В настоящее время разрабатывается несколько препаратов, называемых сенолитиками, которые должны уменьшать количество стареющих клеток у пожилых людей для лечения возрастных заболеваний.

Неисправности в механизме производства энергии

Энергию в клетках, превращая кислород и пищу в энергию, производят митохондрии, и по мере старения организма и его клеток эти миниатюрные электростанции становятся все более неэффективными и нефункциональными. Если же они не функционируют должным образом, они могут производить измененную форму кислорода, которая может вызвать повреждение ДНК и белков.

В исследовании, опубликованном в журнале Nature, ученые смогли обратить вспять появление морщин у мышей, восстановив функцию их митохондрий.

Обмен веществ может нарушиться

Клетки должны адаптироваться к доступному количеству питательных веществ, поэтому, если существует дисбаланс способности клетки воспринимать или обрабатывать питательные вещества, появляются проблемы.

С возрастом клетки становятся менее точными при определении количества глюкозы или жира в организме, поэтому некоторые виды жиров и сахаров не обрабатываются должным образом. То есть в стареющих клетках накапливается чрезмерное их количество не потому, что пожилые люди потребляют много жира, а потому, что клетки не переваривают его должным образом. В итоге это может повлиять на путь передачи инсулина и IGF-1, которые играют большую роль в возникновении диабета.

Именно поэтому возрастной диабет — это довольно распространенное явление: организм пожилых людей больше не может должным образом усваивать все, что они едят.

Ткани перестают «чиниться» и обновляться

Почти все ткани в той или иной степени обновляются, но скорость такого обновления с возрастом замедляется, что является одной из причин накопления повреждений. Стволовые клетки — это клетки, которые могут превращаться в разные типы клеток нашего тела. Во многих тканях они действуют как внутренняя система восстановления, восполняя поврежденные или мертвые клетки. С возрастом стволовые клетки истощаются и становятся менее активными, а это означает, что они больше не могут делиться так быстро. Истощение стволовых клеток означает, что ткани, которые должны обновляться, на самом деле больше не делают этого.

Клетки перестают «общаться» друг с другом

Чтобы все в организме работало, клетки должны постоянно «общаться» друг с другом — для этого они посылают сигналы через кровь и иммунную систему. Но по мере того как наши тела стареют, клетки начинают делать это все хуже. Так, некоторые из них становятся менее чувствительными, что может превратить их в стареющие клетки, вызывающие воспаление. При этом само это воспаление еще больше блокирует связь со здоровыми функционирующими клетками.

Когда клетки не могут «общаться», иммунная система не может эффективно избавляться от патогенов и стареющих клеток

Старение также изменяет уровень межклеточной коммуникации в эндокринной и нейроэндокринной системах. То есть сообщения, отправляемые через молекулы гормонов, циркулирующих в этих системах, таких как инсулин, обычно теряются.

Ученые пока не понимают связи между этими девятью согласованными признаками старения, но, по словам *Мануэля Серрано *, одного из авторов статьи, сейчас многие ученые занимаются подобными исследованиями.

Когда ученые в достаточной мере узнают о процессах, лежащих в основе старения, они смогут создавать более эффективные методы лечения, которые могут влиять на то, как мы стареем, и лечить возрастные заболевания.

Ричард Миллер, директор Центра исследований старения Гленна при Мичиганском университете, говорит, что, когда дело доходит до управления старением, «вещи, которые действительно имеют значение, — это основные механизмы контроля в нашем теле, которые регулируют различные виды клеточных событий». По его мнению, настоящая проблема состоит в том, чтобы выяснить, что связывает воедино все процессы, вызывающие разрушение нашего тела.