Текст уведомления здесь

«Умереть молодым, но — чем позже, тем лучше»

К чему стремятся в школе геронтологии МФТИ

В МФТИ прошла международная школа «Механизмы старения и развития возрастных заболеваний». Большинство ее участников — биофизики, приехавшие на конференцию «Биомембраны», которая проходила одновременно со школой. Корреспондент «Чердака» разобралась, как связаны биофизика со старением и какие новые подходы к этой теме есть в современной науке.
Добавить в закладки
Комментарии

Физический десант

Геронтологических лабораторий в России становится все больше. Среди последних поступлений — лаборатория системной биологии старения в МГУ и Центр исследований молекулярных механизмов старения и возрастных заболеваний в МФТИ. Однако и этого недостаточно — поле для деятельности слишком широко, так как практически все физиологические параметры организма изменяются с возрастом. Поэтому в поисках причин старения к биологам присоединяются физики.

Геронтологическая школа была придумана как сателлит биофизической конференции, посвященной биомембранам. «Это независимые события, но они связаны, как и все в нашей жизни», — рассказывал на открытии директор Центра Валентин Горделий. Связаны они так: одна из распространенных теорий старения — митохондриальная — подразумевает, что большинство дегенеративных процессов запускаются в разрушающихся митохондриях, органеллах, производящих энергию. Производство энергии напрямую зависит от митохондриальных мембран — их прочности, электрического потенциала и способности пропускать заряженные частицы.

Фактическая задача школы — дать биофизикам, до сих пор занимавшимся только физическими свойствами мембран, представление о том, как устроена современная наука о старении во всем ее биологическом многообразии. «Старение — сложный феномен, — признался Горделий. — Есть много теорий и гипотез о его механизмах. И это естественно. Мы решили, что было бы хорошо собрать хотя бы несколько спикеров мирового уровня, которые смогли бы осветить все эти идеи и подходы».

Но осветить все теории, конечно же, не удалось. Зато каждый из спикеров рассказал про свой личный способ подступиться к проблеме старения. Получилась практически перипатетическая школа, разве что без прогулок по саду: не столько тематические обзоры, сколько передача личного непосредственного опыта.

В погоне за теломеразой

Профессор Иоахим Альтшмид из Лейбница подробно продемонстрировал, как исследования старения могут завести в дебри других областей биологии. Объект его научного интереса — теломераза, излюбленный фермент геронтологов. Считается, что одной из причин старения является укорочение концов ДНК — теломер — в клетках организма и теломеразы, которая умеет эти концы достраивать. Однако, говорит Альтшмид, длины теломер в клетках хватает примерно на 50−55 делений. Если мы представим себе, что в нашем организме делятся вообще все клетки, а не только стволовые, то после 55 делений получится 3,5×1016 клеток. Но так много нам и не нужно, тело взрослого человека — это примерно 1014 клеток. Поэтому большинству клеток делиться не обязательно, а значит, отсутствие теломеразы не может быть ключевой причиной старения.

На этом исследования теломеразы могли бы остановиться. Но Альтшмид двигается дальше: теломеразу часто обнаруживают в неделящихся клетках по всему организму. Что она там делает? Вероятно, полагает он, она привинчивает новые теломеры к хромосомам, помогая клеткам не столько делиться, сколько избежать апоптоза — клеточной гибели, вызываемой повреждениями ДНК. Но и это не все. Оказывается, теломераза может выходить из ядра. Альтшмид показывает, как они обнаружили ее в митохондриях — целых 20% всей клеточной теломеразы.

А дальше начинается самое интересное. До сих пор непонятно, как именно теломераза работает в митохондриях, но Альтшмиду и коллегам удалось выяснить, что она влияет на дыхание клетки, снижая потребление кислорода и выработку свободных радикалов. И здесь из клеточной биологии мы прыгаем в физиологию сердечно-сосудистой системы, потому что свободные радикалы — одна из ключевых причин сосудистых патологий: инфарктов, инсультов, атросклероза. И окольными путями возвращаемся к старению. «Возраст мужчины можно узнать по его артериям», — цитирует Альтшмид Томаса Сиденхама, английского медика XVII века. И сразу поправляется, отдавая дань современным правилам вежливости: «Сейчас мы бы сказали, что возраст мужчины и женщины можно узнать по их артериям». Так или иначе, активация теломеразы в митохондриях улучшает работу стенок сосудов и помогает справиться, например, с последствиями инфаркта миокарда.

Эта история очень хорошо описывает, как устроены современные исследования старения: мы начинаем с классической теории, опровергаем ее, углубляемся в смежные области биологии: молекулярную биологию, генетику и физиологию — и возвращаемся к исходной проблеме с противоположной стороны, на финише получая новую теорию старения. Становится понятно, почему таких теорий можно насчитать более трех сотен.

Кто виноват?

Профессор НИИ онкологии им. Петрова, Владимир Анисимов, говорил о феноменах, вызывающих старение и вызываемых старением. Человечество стареет — с этого Анисимов начинает рассказ, подкрепляя свой тезис данными ВОЗ: к 2050 году количество людей старше 100 лет вырастет больше, чем на 1000% процентов. А значит, все больший вес набирают возрастные заболевания, например рак. Анисимов сравнивает опухолевую клетку со стареющей и практически не находит отличий в их свойствах. Обе содержат мутации в ДНК, характеризуются хромосомной нестабильностью и низкой активностью систем репарации. Глубокие различия между старением и раком начинаются не на уровне клеток, а на уровне ткани: старые клетки не делятся, потребляют мало энергии и не стимулируют рост сосудов, а опухолевые, напротив, крайне активны. Что же заставляет клетки с похожими, казалось бы, отклонениями от нормы скатиться в более безопасную или крайне опасную для организма форму?

Один из активно обсуждаемых сейчас канцерогенных факторов — это сбой суточных ритмов. Анисимов называет устрашающие цифры: при несоблюдении светового режима риск развития рака груди вырастает на 36%. Затем он рассказывает грустную историю о народах Аляски, которые начали в три раза чаще умирать от рака груди, легких и прямой кишки по сравнению с серединой прошлого века. Ученый полагает, что дело в электрификации и появлении света по ночам. И напоминает, что количество освещения в ночное время — т.н. ночная карта освещенности — коррелирует с процентом рака груди и простаты у населения городов.

Что делать? Ответ такой: если что и может остановить трансформацию клеток в раковые, то только ограничение калорий. Как и большинство современных геронтологов, Анисимов возлагает большие надежды на диету и ее аналоги. Когда-то он много занимался метформином — препаратом, который назначают больным диабетом для повышения чувствительности к инсулину. Механизм его действия в чем-то напоминает клеточное голодание. Анисимов отмечает, что у диабетиков риск развития рака на фоне приема метформина снижается на треть. Поэтому не исключено, что рано или поздно это лекарство начнут назначать и здоровым людям.

Причины старения неизвестны, сопутствующих заболеваний множество, и все они взаимосвязаны — такая неутешительная картина вырисовывается по окончании этого доклада. Однако последний слайд заставляет аудиторию улыбнуться: неунывающий профессор знакомит слушателей с рекомендациями больницы Женевского университета. Среди 13 правил долгой жизни — шоколад, брак, домашние питомцы, помидоры и религия.

Фото: Полина Лосева / Chrdk.

Фото: Полина Лосева / Chrdk.

Сразу сыплются вопросы из зала: почему в этом списке нет ни слова про алкоголь? Анисимов и здесь не теряется и цитирует Игоря Губермана: «В одной ученой мысли ловкой открылась мне блаженства бездна: спиртное малой дозировкой в любом количестве полезно».

Ударяемся в крайности

Слово берет Клаудио Франчески — бодрый итальянец, ведущий проекты по всему миру, в том числе и в России. Он известен своим необычным подходом к проблеме старения: его интересуют крайности, радикальные проявления как старения, так и молодости. Поэтому для своих исследований он выбирает долгожителей как вечно молодых, с одной стороны, и ускоренно стареющих больных (с синдромом Дауна, болезнями Альцгеймера или Паркинсона) — с другой. «Мы максимизируем различия между группами, — объясняет Франчески, — и избегаем промежуточной серой зоны», где намешано много факторов, которые сложно разделить.

Набрав когорту итальянских долгожителей, Франчески исследует их со всех сторон. В первую очередь его интересуют маркеры возраста. Он определяет биологический возраст по уровню метилирования 353 участков ДНК (известных как часы Хорвата). Биологический возраст долгожителей (от 105 лет) оказывается в среднем на 8,7 года меньше календарного. «Проблема только в том, — смеется Франчески, — что нам не с кем их сравнить, контроля нет». Но можно сравнивать потомство долгожителей с потомством других людей — и разница оказывается 5,2 года в пользу первых. А вот люди с синдромом Дауна в среднем на 6,6 «биологических года» старше своих сверстников.

Второй вопрос, который занимает Франчески, конечно же, ограничение калорий. Он сравнивает физиологические показатели долгожителей с людьми, придерживающимися соответствующей диеты. И оказывается, что почти во всем они схожи: и обмен веществ, и анализ крови, и гормональный профиль указывают на то, что меньше есть все же полезно. Мы спросили у долгожителей-итальянцев, рассказывает Франчески, чем они питались всю свою долгую жизнь. И они ответили: чем угодно! Единственное, что удалось выяснить, — они придерживались строгого режима еды и сна.

Третья область интересов — и в некотором роде конек Франчески — это иммунный статус долгожителей. Это он ввел в свое время термин inflamm-aging, который отсылает к иммунной (воспалительной) компоненте старения. Организм долгожителей, говорит он, тоже «воспален», но в небольшой степени. И это воспаление работает как стимулятор. Но высокий уровень воспалительных маркеров у не-долгожителей, наоборот, угнетает деятельность клеток. Франчески выдвигает свою версию происхождения воспалительных процессов. «Старение — это размывание границ между своим и не-своим», — говорит он. С возрастом в организме копится все больше своих молекул, которые организм принимает за чужие. Поэтому старение аутоиммунно по своей природе.

***

На человека со стороны рассказы геронтологов могли бы произвести удручающее впечатление. Когда у Владимира Анисимова спросили, сможет ли Россия вступить в сообщество «Стран 80+» (для этого средняя продолжительность жизни должна превысить 80 лет), он резко ответил: «Это слишком оптимистично. Я думаю, что это невозможно сделать в течение ближайших лет». Но так как все присутствующие на школе — биофизики, недавно пришедшие в область биологии старения, перед спикерами не стояло задачи нарисовать красочную перспективу вечной молодости. Они говорили о механизмах, управляющих организмом во времени, и здесь как оптимизм, так и пессимизм в равной степени были бы неуместны. «Нам не нужно продлевать жизнь в целом, достаточно продлить годы здоровой жизни», — сформулировал позицию геронтологов Норберт Денчер, глава одной из лабораторий Центра. «Наша идея на физтехе — умереть молодым, но чем позже, тем лучше».

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

Апокалипсис послезавтра

Какие климатические беды пророчит новый доклад МГЭИК и что делать, чтобы их пережить

Межправительственная группа экспертов по изменению климата (IPCC, МГЭИК) 8 октября опубликовала специальный доклад о том, как повлияет на нашу жизнь глобальное потепление на 1,5 градуса и что человечество может сделать, чтобы ничего хуже этого с нами не случилось. «Чердак» изучил доклад и поговорил с несколькими российскими экспертами о том, что в нем говорится и как это понимать.
Добавить в закладки
Комментарии

Вообще, МГЭИК — это орган ООН для оценки состояния научных знаний, связанных с изменением климата. Комиссия оценивает изменение климата, возможные последствия и описывает стратегии реагирования на вызовы, которые ставит перед человечеством глобальное потепление, и в 2007 году получила за это Нобелевскую премию мира.

Подготовить и выпустить в конце 2018 года специальный доклад о последствиях глобального потепления на 1,5 градуса экспертам поручили страны — участницы Парижского соглашения по климату, подписанного в 2015 году.

«Когда принимали Парижское соглашение, — отвечает Сергей Семенов, научный руководитель Института глобального климата и экологии имени академика Ю.А. Израэля и представитель России в МГЭИК, — некоторые страны настаивали, чтобы была указана более жесткая норма, не более 1,5 градуса. Но поскольку в конце 2015 года консенсуса не было достигнуто, было решено запросить научную группу МГЭИК, чтобы она сделала доклад о том, какие последствия будут, если не ограничить [потепление] 1,5 градуса, а оставить 2; какие выгоды будут, если ограничить до 1,5 градуса; возможно ли это сделать технологически, и так далее. МГЭИК выполнил свою задачу — представил доклад. Дальнейшее за политиками — они будут решать, стоит ли ограничивать, что стоит сделать».

Над докладом работали более 200 человек со всего мира, в том числе трое из России: Анастасия Ревокатова из Института географии РАН, Борис Шерстюков из Всероссийского научно-исследовательского института гидрометеорологической информации — Мирового центра данных и Вероника Гинзбург из Института глобального климата и экологии имени академика Ю.А. Израэля. Авторы проанализировали более 6000 научных материалов. [ ... ]

Читать полностью

Попробуй спеть мертвую песню

Как и зачем лингвисты восстанавливают звучание клинописных стихов

Из шумер в греки: кто научил Гомера сочинять стихи? Ученые из Института языкознания вместе с коллегами из Института русского языка, МГУ и Вышки пробуют восстановить звучание стихотворной речи на шумерском, аккадском и хеттском, читая клинописные тексты второго тысячелетия до нашей эры.
Добавить в закладки
Комментарии

«Встала из мрака младая с перстами пурпурными Эос…» — так или как-то похоже начинал в гомеровские времена какой-нибудь сказитель свое повествование о войнах и странствованиях. Что заставляло его переходить на поэтический язык? Почему нельзя было проще — что-то вроде «Рано утром молодая Эос с пурпурными перстами встала из мрака»? Почти любой древний эпос в основном представляет собой стихи, и не случайно. Стихотворная форма: ритм, рифма, поэтические формулы — была необходима при устной передаче длинных текстов. Зачем? Да просто потому, что иначе человеку — сказителю — трудно запомнить большие объемы текста. Попробуйте выучить наизусть «Войну и мир» и согласитесь, что «Евгения Онегина» учить значительно проще.

Кроме этого, древний эпос еще и часто складывался из отдельных частей-сюжетов, которые в более раннюю эпоху могли существовать как отдельные истории с теми же или иными героями. Такие истории как будто склеивали в единый длинный рассказ. Это тоже вызвано условиями, продиктованными необходимостью устной передачи: из относительно независимых сюжетов складываются строительные блоки длинного повествования, которые передаются из поколения в поколение и запоминаются благодаря ритмизованным структурам и формулам. Склеить разнородные блоки можно с помощью одинаковых зачинов, одинаковых героев, одинакового ритма речи, строения сюжета. Так и устроены древние сказания, которые читали нараспев или, может быть, даже пели «древние старцы», один из которых нам известен под именем Гомера.

При этом гомеровский эпос, да и в целом древнегреческая поэзия, устроены довольно сложно. Очевидно, что этой традиции предшествовала большая предыдущая культурная традиция, идущая из обширного, единого в культурном отношении региона — древнего Ближнего Востока и Малой Азии II тыс. до нашей эры, времени позднего бронзового века, времени великих царств древности, времени, предшествовавшего «темным векам» начала I тыс. до н.э., когда рушились эти самые великие царства и начиналась куда более знакомая нам цивилизация, описанная в Библии и древнегреческой литературе.

Итак, чтобы быть услышанным и усвоенным последующими поколениями, эпос дописьменной эпохи должен быть поэтическим — изложенным так, чтобы при произнесении вслух возникал некий ритм, и построенным из «строительных блоков» отдельных сюжетов. Именно такими, вероятно, были сказания, сложенные в Месопотамии и зафиксированные в первых письменностях мира, на шумерском и аккадском языках, в третьем и втором тысячелетиях до нашей эры. Например, эпос о Гильгамеше собрали из шумерских сказаний аккадцы где-то в XVIII веке до нашей эры. Достоверно известно, что в те времена уже была музыка, под которую пели песни; в шумерском языке есть слова, обозначавшие песни; найдены клинописные таблички, записи которых, вероятно, позволяют реконструировать звучание шумерской и аккадской музыки; в археологических раскопках, в частности в раскопках города Ур, обнаружены лиры, а энтузиасты даже пытаются делать их копии и играть музыку, которая звучала четыре с половиной тысячи лет назад — до строительства египетских пирамид и Стоунхеджа. Безусловно, традиция напевного повествования под лиру была известна по всему Ближнему Востоку еще 5 тысяч лет назад. [ ... ]

Читать полностью

Наполеона в России побеждали по Ньютону

Свежее историческое исследование утверждает, что русская армия в 1812 году действовала согласно немецкой «военной физике»

Эпоха наполеоновских войн славна великими сражениями, вошедшими в учебники истории, и тем более поразителен факт того, что французская армия потерпела крах в результате исключительно оборонительной кампании 1812 года. До сих пор не утихают споры о том, отступала ли русская армия до Москвы по плану, или в результате случайных решений по ходу кампании, или вообще никакого умного замысла тут не было, а сгубила Наполеона только русская зима. Новое историческое исследование доказывает, что замысел все-таки был, причем не просто умный, а новаторский, и придумали его пруссаки, впечатленные Ньютоном.
Добавить в закладки
Комментарии

Историк Артур Куле из Берлинского университета имени Гумбольдта, недавно выступивший на страницах журнала War and Society, попытался доказать, что кампания 1812 года, в ходе которой русская армия только отступала вглубь страны, шла не случайно, а в контексте авангардной военной мысли того времени. Куле полагает, что российская армия действовала согласно разработанному еще в 1810 году плану немецких офицеров — Людвига фон Вольцогена и Карла Людвига Августа Фуля. А интеллектуальные истоки их плана, доказывает историк, вообще стоит искать в ньютоновской физике.

В октябре 1809 года Людвиг фон Вольцоген, прусский офицер на русской службе, составил «Меморандум относительно Наполеона и способа вести войну против него», который был передан князю Волконскому 22 августа 1810 года. Князь представил его Александру I, на которого документ произвел глубокое впечатление. Главная идея Вольцогена — вообще не вступать ни в какие сражения — кажется тем более удивительной, что она возникла в самый разгар наполеоновских войн — эпоху классических баталий и решающих сражений, вошедших во все учебники военного дела.

О ходе кампании 1812 года подробно — в спецпроекте ТАСС «Когда пришел Наполеон»

Но корни плана Вольцогена и в конечном счете корни победы русской армии над Наполеоном лежат в интеллектуально насыщенных дискуссиях немецких военных теоретиков, к которым вслед за Толстым, Сталиным и Бондарчуком в России обычно принято относиться иронически. Более того, главный вдохновитель тактики отступления вглубь страны и ухода от генерального сражения, которого так хотел французский император, кончил свои дни в прусской тюрьме, куда его посадили по приказу русского царя. [ ... ]

Читать полностью