Текст уведомления здесь

«Организм не может не стареть»

Интервью с биологом Вадимом Гладышевым о причинах старения и перспективах продления жизни

Лаборатория системной биологии старения открылась в НИИ Физико-химической биологии им. Белозерского Московского государственного университета в 2017 году на средства гранта правительства РФ. Руководит ей выпускник МГУ, профессор Гарвардской школы медицины Вадим Гладышев. «Чердак» расспросил его о том, почему мы стареем, что с этим делать и чем занимаются его коллеги в России и США.
Добавить в закладки
Комментарии

— Существует довольно много концепций старения. Давайте рассмотрим этот процесс сначала на небольшом, на клеточном уровне. Как бы вы определили старую клетку?

— С моей точки зрения, старение — это накопление вредных изменений с возрастом. Это не только молекулярные повреждения, изменения могут быть разными: может быть лишнее либо недостаточное количество какого-то компонента, или клеточный дисбаланс, или еще какие-то изменения. Например, в составе белкового комплекса одного белка больше, чем нужно, а другого — недостаточно. С возрастом такие изменения накапливаются. Это применимо и к клетке, и к организму, потому что большинство одноклеточных организмов так же стареют, как и многоклеточные, нет особой разницы. Но в многоклеточном организме сложнее, потому что в нем стареют разные органы и разные клетки внутри органов, и они как-то между собой взаимодействуют. Разные органы могут стареть с разной скоростью, разные клетки могут стареть с разной скоростью, и они все влияют друг на друга.

— Есть ли какая-то граница, по которой можно отличить старую клетку от нестарой?

— Нет, это такой непрерывный процесс. Старение начинается фактически с оплодотворения. Оплодотворилась яйцеклетка, возник новый организм и тут же начал стареть («Чердак» недавно писал о накоплении мутаций в тканях зародыша человека — прим. авт.). Просто среди зародышей высокая смертность, поэтому повреждений еще не видно на фоне всего остального. Это проявляется фактически только после девяти лет, в случае человека, когда начинает расти смертность с возрастом.

— Можно ли выделить какую-то ключевую причину старения?

— В этом-то и проблема. Непонятно, как сделать эксперимент, который отражал бы переход всей системы в старое состояние, а не каких-то ее частей. Обычно берут какую-то часть, например какой-то один ген или органеллу, и смотрят на них, пытаясь понять старение. Но это не может полностью отразить картину старения всего организма.

— То есть мы не можем взять никакой отдельный фактор и назвать его причиной?

— Нет главной причины старения. Ее не может принципиально быть. Представим такую ситуацию: какой-то фактор стал лимитирующим. Вот он — основная причина старения, из-за него все стареет. Тогда можно ожидать, что ослабнет естественный отбор на все другие компоненты. Допустим, что есть какой-то другой белок, который работает очень хорошо, он не ломается и функционирует всю жизнь. И в нем возникла мутация, он стал из-за этого чуть-чуть хуже. Но это будет неважно, он не отсеется отбором, потому что другая причина старения все равно лимитирующая. Потом в другом гене возникла мутация, в третьем… Все постепенно станет хуже и хуже, пока не синхронизируется с тем фактором, который у нас вначале был основной. В результате опять много факторов будут действовать вместе на старение, и не будет одного основного. Но синхронизация будет не абсолютная, и это проявляется по-разному у разных видов. Мыши, особенно лабораторные, часто умирают от определенных видов рака, а человек — от болезней сердца. Это происходит, потому что синхронизация процессов угасания не абсолютная, есть разная предрасположенность для возраст-зависимых болезней.

— Насколько однозначно связано старение клеток и старение организма? Предположим, у нас есть голый землекоп, который практически не стареет. В то же время вы недавно писали о том, что некоторые механизмы старения у него обнаружены (см. об этом текст «Чердака» — прим. авт.). Значит ли это, что отдельные клетки подвержены старению, а сам землекоп — нет?

— Нет, это не совсем так. Я думаю, что землекоп тоже стареет. Просто он очень долго живет. А поскольку у нас повреждения накапливаются все вместе, трудно найти основную причину. Но иногда можно манипулировать каким-то реперным белком, который влияет на множество других процессов. Допустим, мы его убрали — все поменялось, организм стал другим и теперь он стареет чуть по-другому и может стареть дольше. Вот так и землекоп: он стареет дольше, и так долго стареет, что очень трудно заметить этот процесс.

— Но отдельные стареющие клетки в его организме все-таки накапливаются?

— Конечно. Например, у него есть нейроны. Они формируются во время эмбрионального развития. Потом они не замещаются, они невозобновляемые клетки. Иногда в них что-то случается, например мутация произошла или какая-то другая ошибка, — нейрон умер, а его заместить нельзя никак. Прошло какое-то время — еще один нейрон умирает, другой, третий. Получается, что организм не может не стареть. Это относится к любому млекопитающему.

— Владимир Скулачев с соавторами выдвинул предположение, что землекоп — это неотеническая мышь (то есть такая, у которой развитие сильно замедлено, поэтому особи начинают размножаться еще в детском возрасте — прим. авт.), а человек — это неотеническая обезьяна. Поэтому землекоп стареет медленнее, чем мышь, а мы — медленнее, чем обезьяны. Есть ли у нас какие-то свои механизмы, которые позволяют нам медленнее стареть?

— Это интересный вопрос. У нас проект есть на эту тему в московской лаборатории. Мы как раз пытаемся обнаружить на уровне эволюционных процессов какие-то общие черты между человеком и землекопом по сравнению с их ближайшими родственниками, которые не неотеничны. С ходу гены, отвечающие за эти процессы, не находятся, но мы все еще ищем.

— Есть ли шанс, что мы можем какой-нибудь механизм долголетия позаимствовать у землекопа себе?

— Да, это одна из основных идей в моей лаборатории. Мы хотим изучить долгоживущие организмы, в том числе землекопа, и как-то использовать механизмы, которые возникли у них за время эволюции. Но для людей это не вопрос завтрашнего дня, конечно, потому что сначала надо на мышах проверить.

Схема сравнительной длительности жизни различных животных. [А] Максимальная длительность жизни, взятая по отношению к массе взрослой особи; [В] Примеры видов-долгожителей; [С] Сравнительное расположение некоторых видов млекопитающих по отношению к средней длительности их жизни. Иллюстрация из статьи Siming Ma, Vadim N. Gladyshev. Molecular signatures of longevity: insights from cross-species comparative studies / Seminars in Cell & Developmental Biology, использована с разрешения автора
Схема сравнительной длительности жизни различных животных. [А] Максимальная длительность жизни, взятая по отношению к массе взрослой особи; [В] Примеры видов-долгожителей; [С] Сравнительное расположение некоторых видов млекопитающих по отношению к средней длительности их жизни. Иллюстрация из статьи Siming Ma, Vadim N. Gladyshev. Molecular signatures of longevity: insights from cross-species comparative studies / Seminars in Cell & Developmental Biology, использована с разрешения автора

— Как вам кажется, у какой из стратегий продления жизни больше шансов в ближайшее время?

— Одна тенденция — это простые интервенции, такие как ограничение калорий, они уже есть, их можно проверять. Привлечение механизмов от долгоживущих организмов — это вторая, более долгосрочная тенденция, с потенциалом на более радикальное изменение продолжительности жизни. Обычные простые интервенции на мышах продлевают жизнь на 20—30% максимум. Если перенести на человека — а у него скорее всего [подобные интервенции] не будут так хорошо работать — это увеличение [длительности жизни] на 10 или 20 лет, в идеале. И есть еще третий вариант — он совсем новый, вышла только одна статья на эту тему, здесь пока мало данных — это омоложение in vivo, внутри организма, когда можно экспрессировать так называемые «факторы Яманаки». Это четыре фактора транскрипции, которые позволяют перевести клетку из взрослого состояния в эмбриональное (материал «Чердака» на эту тему — прим авт.). Вышла год назад эта работа. Там ученые экспрессировали эти четыре гена у мыши, часть клеток перешла в более молодое состояние, и мышь стала жить дольше. Но тут проблема такая: когда мы клетку омолаживаем, мы сильно увеличиваем вероятность рака. Поэтому в той работе они немного схитрили, что ли: они сделали эксперимент на короткоживущей линии мышей, у которых не успел рак возникнуть. Но принципиально это очень хорошая идея. Можно одновременно и омолаживать, и бороться против рака, объединить эти стратегии. У этого направления есть большой потенциал. Я слышал от нескольких лабораторий, что сейчас активно идут исследования на эту тему.

— Но в таком случае у нас может возникнуть проблема, что мы медленнее учимся бороться с раком, чем репрограммировать клетки.

— Почему же, в случае рака — тоже очень большой прогресс за последние годы. Раки сейчас секвенируют, для каждого типа рака нашли основные драйверы, и под эти драйверы подбираются ингибиторы. Раньше лечили просто: химиотерапия или радио — и привет, для всех одинаково. А сейчас берут рак, секвенируют и знают уже, какой взять ингибитор, который действует именно на тот ген, который смутировал. Это совершенно другой уровень.

Добавить в закладки
Комментарии
Вам понравилась публикация?
Расскажите, что вы думаете, и мы подберем подходящие материалы

Испытание невесомостью

Что такое сухая иммерсия и зачем она нужна

Невесомость негативно влияет на человека: наш организм приспособлен к гравитационному притяжению. При длительном пребывании в космосе могут атрофироваться мышцы, снижается нагрузка на сердце, кровь начинает по-другому распределяться по телу. В Институте медико-биологических проблем (ИМБП) РАН изучают то, как можно компенсировать негативное воздействие невесомости, которое ставит людям ограничения для полета в космос.
Добавить в закладки
Комментарии

Одна из разработанных моделей, которая позволяет воспроизводить невесомость на Земле и проводить различные эксперименты, — сухая иммерсия. Изначально иммерсия была «мокрая»: первых испытателей помещали в бассейн и человек находился в воде без опоры. Но оказалось, что это небезопасно: портится кожа, выделяются кожные жиры. После этого в ИМБП РАН придумали модель сухой иммерсии. Вода при этом покрывается специальной пленкой, и человек, находясь также в безопорном пространстве, не контактирует с жидкостью напрямую. Конструктор ЦНИИ РТК и популяризатор космонавтики Александр Хохлов участвовал в космическом эксперименте на протяжении пяти дней. Он рассказал, как воздействует на организм сухая иммерсия, зачем проводятся такие исследования и что он чувствовал до и после пребывания в «невесомости».

Александр ХОХЛОВ, конструктор ЦНИИ РТК, популяризатор космонавтики:

— Сухая иммерсия — это одна из моделей невесомости, которая используется для проведения экспериментов, для разработки методик здесь, на Земле. Конечно, идеально изучать невесомость в космосе. [ ... ]

Читать полностью

Говорят, мы все умрем

Драматический репортаж с международной конференции в Казани, посвященной проблемам старения

Тема старения располагает к задумчивости и экзистенциальным метаниям. Так что, отправляясь на геронтологическую конференцию по проблемам старения, я не рассчитывала услышать там что-либо обнадеживающее. Хотя название конференции — «Способы достижения активного долголетия» — намекало на то, что не все потеряно, на деле оказалось, что представления организаторов о прикладных применениях геронтологии несколько более радужны, чем мнение научного сообщества. И этот контраст придал всем трем дням конференции неожиданный драматический накал.
Добавить в закладки
Комментарии

Акт первый. Обманчивая идиллия

По апрельским улицам Казани холодный ветер гонит снежинки и загоняет прохожих в дома, а внутри гостиницы «Корстон», где проходит конференция, — импровизированный райский уголок. Я иду к конференц-залу: по правую руку — постеры с работами молодых российских ученых, по левую руку — стенды компаний, занимающихся технологиями долголетия, впереди — зона кофе-брейков с заготовленными ведрами чак-чака. Технологии долголетия представлены в основном растительным мотивами: один стенд сделан из сибирской хвои, на другом посетителям предлагают попробовать молодильные яблочки, третий представляет собой в буквальном смысле слова стену из фруктов. Не обходится, конечно, без тренажеров и гантелей, но большую часть времени они простаивают, проигрывая яблокам. В конференц-зале собираются ученые; многие из них давно знакомы и уже не первый раз в России. Конференция «Способы достижения активного долголетия» проходит в четвертый раз, до этого «райские уголки» принимали Москва, Сочи и Санкт-Петербург. Все здороваются, рассаживаются, предвкушают. Начинается церемония открытия.

Фото: Полина Лосева / Chrdk.

Фото: Полина Лосева / Chrdk.

Мэр Казани Ильсур Метшин задает бодрый тон происходящему. «Когда я стал мэром, — рассказывает он, — мужчины в среднем не доживали до пенсии. Сейчас же средняя продолжительность жизни казанцев составляет 75 лет». Немалую роль, по его словам, в этом играет спорт, поэтому во главе с мэром весь зал аплодирует, поздравляя хоккеистов «Ак Барса» с победой в Кубке Гагарина. Мэр уходит, оптимистичные речи продолжаются, и вот на сцене собираются ученые для первого пленарного заседания. Модератор заседания, журналист Борис Корчевников приглашает аудиторию поучаствовать в обсуждении, взять пульты и проголосовать. «Кто сколько собирается прожить?» — спрашивает он. Через 20 секунд на экране появляется жизнеутверждающая статистика: [ ... ]

Читать полностью

«Я всегда говорю своим студентам, что почвоведение — это российская наука»

Интервью с Георгом Гуггенбергером, заведующим лабораторией в Красноярском научном центре СО РАН

Проект «Будущее углерода природных экосистем на вечной мерзлоте в Сибири: анализ процессов и уязвимости» под руководством немецкого исследователя Георга Гуггенбергера был поддержан мегагрантом Правительства РФ в 2013 году. Для реализации проекта в Институте леса КНЦ СО РАН была создана лаборатория экофизиологии биогеоценозов криолитозоны. Мы встретились с Георгом во время его очередного визита в Красноярск и поговорили о конкурентоспособности почвоведения как науки, судьбе углерода в Арктике и будущем лаборатории в Красноярске.
Добавить в закладки
Комментарии

— Начнем с прошлого: как вообще завязалось ваше сотрудничество с Россией?

— Первый раз я был в России в 1995 году, участвовал в экспедиции Института полярных и морских исследований имени Альфреда Вегенера на Таймыр и Северную Землю. После этой поездки я влюбился в Россию. Огромное впечатление на меня произвели люди. Насколько я понимаю, у них тогда было мало денег, зарплата была не регулярной и не высокой, но отношения были фантастическими. Следующий проект начался в 1998 году, это были совместные исследования с якутским Институтом мерзлотоведения им. П.И. Мельникова СО РАН. Мы работали в Геокриологической лаборатории в Игарке. Ходили в экспедиции по Енисею, посещали Красноярск, и здесь тоже завязались рабочие контакты. Мы знали друг друга по международным конференциям, позже провели конференцию по вечной мерзлоте в Красноярске. Через пару лет после первого конкурса мегагрантов, кстати во время новогодней вечеринки, за две недели до дедлайна мы подумали: а почему нет? Это была отличная командная работа, каждый знал, что он хочет написать. Нашу заявку поддержали.

— В чем была главная идея проекта?

— Понять, что происходит с почвенным органическим веществом в вечной мерзлоте. Вы видите, что сейчас на улице относительно тепло. В целом зимы в Красноярске в последние годы теплее, чем обычно. Температура растет по всему миру. Это приводит к таянию мерзлоты. Вечная мерзлота хранит органическое вещество точно так же, как мы храним продукты в морозильной камере. Как только морозильник сломался — еда пропадает, потому что микроорганизмы начинают активно разлагать органическое вещество. То же самое происходит или может произойти в тундре. Поэтому наша цель была, и она до сих пор до конца не достигнута, — определить, сколько углерода выделится в атмосферу в случае таяния мерзлоты. У нас есть определенные успехи, но мы еще не ответили на этот вопрос. [ ... ]

Читать полностью