Ученые нашли способ обратить процесс старения клеток

Многие люди мечтают, что при их жизни найдут способ остановить старение. Теперь можно перестать мечтать. Реальная жизнь переплюнула научную фантастику. Исследователи смоги не только остановить, но и обратить процесс старения – вернув человеческие клетки обратно к их «молодому» состоянию. Правда, пока что только в лаборатории. Ученые рассчитывают, что скоро их открытие позволит создавать лекарства против естественной дегенерации тканей. И указывают на то, какие продукты нам нужно употреблять, чтобы достичь похожего эффекта в своём организме.

Главный вопрос: почему мы стареем

Старение можно рассматривать как прогрессирующее снижение качества работы человеческого тела. С ним связывают большинство хронических заболеваний, включая рак, диабет и деменцию. Есть масса причин, по которым наши клетки и ткани перестают функционировать. Но в последнее время ученые считают, что главным виновником является накопление так называемых «старых» клеток.

«Старые клетки» – поврежденные клетки, которые не только не работают должным образом (например, перестают делиться), но и нарушают функции клеток вокруг них. Они демонстрируют радикально измененный дегенеративный фенотип в сравнении с их растущими аналогами. Чем меньше внутри вас стареющих клеток или чем быстрее они заменяются новыми – тем вы физически моложе.

Старая клетка

Устранение этих старых, плохо работающих клеток в животных в 2011 году показало замедление прогрессирования болезней, связанных со старением. Например, оно позволило избежать развития катаракты в мышах.

Ученые до сих пор точно не уверены, почему у нас появляется всё больше таких «старых» клеток по мере того, как мы взрослеем. В числе вероятных виновников – случайные повреждения ДНК, воздействия воспалений в тканях и повреждение со временем защитных молекул (теломер) на конце хромосом. До 70-х годов бытовало мнение, что у каждой клетки есть определенное число циклов деления, после которого она останавливается и умирает, но потом доказали, что это не так: клетка может «устареть» в любой момент, с определенным шансом, зависящим от окружающей её среды.

Одна из последних теорий, которая набрала популярность, – причиной старения клеток является потеря их способности включать и выключать гены в нужное время и в нужном месте.

Гены и их сообщения

По мере взросления мы теряем способность контролировать работу своих генов. Каждая клетка в теле содержит всю информацию, необходимую для развития жизни: даже из вашей слюны в теории можно вырастить вашего клона. Но не все гены «включены» в разных тканях и разных ситуациях. Это и позволяет клеткам сердца отличаться от клеток печени или почки, несмотря на то, что все они содержат одни и те же гены.

Слева – нормальная клетка, справа – старая клетка

Когда ген активируется сигналами изнутри или снаружи клетки, он отсылает молекулярное сообщение (РНК). В этом послании хранится вся информация, необходимая для создания того, что будет делать этот ген. С 2008 года мы знаем, что 95% наших генов могут отсылать несколько разных типов сообщений – в зависимости от потребностей клетки. Так клетка «сообщает» своей ткани, в чем она сейчас нуждается для нормального развития. Каждый ген можно считать «рецептом» того, что хочет сделать клетка: если она родилась на кухне, делающей шоколадные пироги, а все полки вокруг забиты только сахаром и ванилью, это её единственный способ попросить организм сходить в магазин за новыми покупками. А если рецепты перестают отправляться, клетка постепенно «худеет» и перестает выполнять свою функцию.

Решение о том, какой тип сообщения выдаст клетка в любой момент времени, производится группой из примерно 300 белков, которые сейчас называют «факторами сращивания» («факторами соединения»). Со временем объем таких факторов, которые производятся организмом, снижается. В результате возникает накопление «старых» клеток, которые не способны включать нужные им гены и реагировать на изменения в окружающей среде.

Последние исследования показали, что уровни этих важных белков-регуляторов снижаются в образцах крови пожилых людей, а также в изолированных человеческих стареющих клетках разных типов тканей.

Как восстановить «старые» клетки

Белки-регуляторы и, соответственно, гены в «старых» клетках можно заставить снова работать. Клетка не умирает, она просто теряет возможность правильно выполнять свою функцию. Значит, надо её «встряхнуть», и дать ей снова вернуться к выполнению своих задач. И недавно способ возвращения наших клеток обратно к своему «молодому» состоянию продемонстрировали Лорна Харрис, Мэтт Вайтмен и их команда из Эксетерского университета (здесь их работу можно почитать бесплатно).

Профессор Лорна Харрис

В своём докладе ученые объясняют, как они пытались найти способы запустить обратно выпуск «факторов сращивания». Оказалось, что если обработать старые клетки химическим веществом, содержащим небольшое количество сероводорода (H₂S), число «факторов сращивания» вырастает, гены начинают включаться, и клетка снова возобновляет свою нормальную работу.

Ранее, в апреле этого года, группа из 12 ученых показала, что H₂S снижает связанные со старением болезни в животных. Но вещество очень токсично в больших дозах, и исследователи не могли найти способ его безопасной доставки в нужную часть клетки. Были протестированы разные модуляторы – химические соединения, которые могли бы «приплыть» к клетке, произвести с ней химическую реакцию, и отдать ей сероводород.

Из исследования 2013 года было известно, что донор сероводорода GYY4137 может помогать с атеросклерозом, если давать его мышам. Он медленно отдает H₂S, мимикрируя стандартную активность здорового организма. С его помощью ученые и смогли доставить молекулу H₂S прямо к митохондрии – структуре, отвечающей за производство энергии в клетке.

Доставка H₂S в человеческую клетку разными методами, результат через 24 часа (чем чернее – тем клетка старее, то есть тем меньше в ней работающих генов-регуляторов)

На протяжении 24 часов клеткам давалось 100 мкг/мл Na-GYY4137 (также тестировалось несколько других вариантов доноров H₂S – AP39, AP123 и RT01). Доктор Ева Латорре, помогавшая в исследовании, была поражена масштабом и быстротой изменений в клетках:

Когда я увидела, как много клеток в культуре начали возвращаться к активности, я не могла в это поверить. Старые клетки стали выглядеть, как молодые.

Профессор Харрис рассказывает в докладе:

Наше исследование показывает, что если вы воздействуете на старые клетки молекулами, которые восстанавливают уровни факторов сращивания, эти клетки могут снова начать демонстрировать некоторые особенности молодости. Они снова начинают расти, а их теломеры – окончания хромосом, сокращающиеся с возрастом – становятся длиннее, будто они находятся на молодых клетках. Сейчас требуется больше исследований, чтобы установить истинный потенциал для такого рода подходов к решению дегенеративных последствий старения.

Харрис и Вайтмен рассчитывают, что с помощью таких молекулярных инструментов можно будет устранять «старые» клетки в живых людях и возвращать их к нормальной работе. Они не уверены, что это позволит радикально продлить длительность жизни человека (скажем, до 150 лет), но говорят, что это однозначно повысит качество жизни старых людей, позволив им уменьшить эффекты от хронических болезней, а также снизить шансы инсульта, сердечных заболеваний и рака.

Фонтан молодости

Из прочтения всех этих исследований я для себя вынес одну важную вещь. Оказывается, очень полезно есть чеснок. Он содержит аллицин (который и является причиной характерного резкого запаха). А в результате реакции аллицина с эритроцитами образуется небольшое количество сероводорода. Это помогает снизить напряжение кровеносных сосудов (в исследованиях – до 72%). Сероводород в небольших дозах защищает организм от сердечно-сосудистых заболеваний и показывает противовоспалительные, спазмолитические, вазодилатирующие и цитопротективные свойства. Он также (дамы, закройте глаза) играет роль в расширении сосудов полового члена, необходимом для осуществления эрекции. А теперь еще и подтвердилось, что при благоприятных условиях он может обращать процесс старения клеток, восстанавливая нормальную работу их генов.

Один из руководителей научной группы, доктор Дэвид Краус, говорит, что:

Результаты нашего исследования показывают, что крайне полезно включить чеснок в свой рацион. В странах с высоким потреблением чеснока, в Средиземноморье и на Ближнем Востоке, отмечается низкий уровень сердечно-сосудистых заболеваний.

Исследователи также предлагают использовать уровень выделения сероводорода эритроцитами для стандартизации пищевых добавок на основе чеснока.

После прочтения этого я, наверное, попробую всё-таки включить чеснок в свою диету, хоть мне он и не нравится. К большому сожалению, «хакнуть» систему, съедая целые зубчики, чтобы избежать противного запаха, здесь не получится. Аллицин появляется в чесноке только если его разрезать или раскусить: при разрушении клеток происходит химическая реакция, и он синтезируется из предшественника аллиина и фермента аллициназы. Зубчик, съеденный целиком, не обладает особыми лечебными свойствами, как и термически обработанный чеснок (да, весь тот чеснок, который вы ели в плове или борще, не считается). А вот натертая зубчиком корочка хлеба уже начинает работать во всю.

Результаты исследования ресвератола (та же команда работала с ним в 2017 году)

Употребление чеснока не рекомендуется при заболеваниях почек, желчекаменной болезни, язве желудка или кишечника, гепатите и других заболеваниях печени. Альтернатива, которую ранее тоже тестировали Лорна Харрис и Мэтт Вайтмен, пусть и с меньшим эффектом, – аналоги ресвератола. Это вещество можно найти в красном вине, черном шоколаде, кожуре красного винограда и черники, какао и арахисе. Биологические эффекты не настолько сильны, как в аллицине, но ресвератол тоже однозначно омолаживает человеческие клетки – по крайней мере, в пробирке.

О других исследованиях способов борьбы со старением в прошлом году отличный пост написала @mary_arti.

P. S. Мы в Pochtoy.com доставляем посылки из США. Регистрация с кодом HABR – $7 вам на счет. А еще у нас сейчас идет крутая акция в честь начала школьного года. На ближайший месяц доставка из 16 самых популярных магазинов США – со скидкой 10%. Наши операторы бесплатно оформят для вас заказ, выкупят товары и объединят посылки из разных магазинов, чтобы вы сэкономили еще больше.