Науката зад младежта без старост - интервю с Михнея Бостина
от Адриан Станика, вторник, 16 декември 2008 г., 18:16
Изследване, публикувано в края на миналия месец, предвещава откриването на механизъм, който може да предизвика стареене. Това е протеин с двойна роля, който след определена възраст вече не може да изпълнява всичките си функции и по този начин задейства процеса на стареене.
Тайната на протеина, отговорен за стареенето, беше открита за първи път в бирените дрожди, а наскоро вариант на този протеин - с абсолютно същата функция и поведение - беше открит при мишки. Изследователите, които са изследвали това проучване, са Дейвид Синклер и колеги от Харвардското медицинско училище.
Михнеа Бостина, изследовател в Харвардското медицинско училище, разказа за това, което знаем за механизмите, които предизвикват стареенето, за откритията и какво може да донесе бъдещето.
MB. Има няколко теории за стареенето. Първото логично обяснение би било, че няма еволюционен натиск за по-дълъг живот. За повечето животни смъртността на старостта е изключително ниска. Присъствието на хищници, епидемии или периоди на глад са много по-вероятни събития, които могат да причинят смърт. Няма механизъм, който да обезсърчи стареенето.
За всеки вид има само награда, свързана с броя на потомството: възможно най-много и възможно най-бързо! Нека помислим за мутация, която би имала негативен ефект едва късно в живота: по отношение на еволюцията тя е много малко видима, тъй като тялото вече е изиграло голяма част от ролята си за вида.
Друго обяснение би било свързано с факта, че определен ген може да има различни роли в тялото и често те могат да бъдат противоположни. В крайна сметка това, което има значение, е тялото да достигне зрялост и да има потомство, дори ако има цена, която да се плати по-късно в живота.
Това биха били теории, от гледна точка на които стареенето е биологична „грешка“, страничен ефект от еволюцията.
През последните десетилетия обаче се появиха много данни, които предполагат, че това може да е процес, който се е появил и е избран, тъй като предлага някои предимства. С други думи, това е форма на видова адаптация.
А. Остаряването като форма на адаптация на видовете? В какъв смисъл?
MB. Това би било форма, при която старото поколение отстъпва място на ново поколение. По-бързата последователност от поколения означава по-бързи темпове на развитие. От друга страна, един вид чрез стареене и накрая смърт може да контролира броя на индивидите в популацията и следователно може да реагира по-адекватно на промените в околната среда: периоди на глад, сезон и т.н.
Голям брой раждания имплицитно означава голям брой варианти, които да се опитат при естествен подбор и в същото време популация, чиято динамика не рискува да изчерпва ресурсите. Нека си помислим, че продължителността на живота е изключително различна дори за сродни видове. Например ние, хората, живеем много по-дълго от другите примати!
А. Защо хората живеят по-дълго?
MB. Не е много ясно. Например, може да се твърди, че възрастните хора помагат за отглеждането на деца. Това означава повече време за младите хора да купуват храна, означава повече деца, означава по-добро образование за децата. За социален вид присъствието на опитни хора е предимство, за което си струва да платите цена.
А. Как да преведем стареенето на клетъчно ниво?
MB. През последните десетилетия на клетъчно ниво са открити много форми на програмирана смърт. Това са генетично програмирани механизми, еволюционно обосновани и изследвани в лабораторията. Те се различават от некрозата - процесът, при който клетките умират в резултат на възпалителен процес.
Има много случаи, в които е полезно за организма някои клетки да изчезнат. В ембрионалния период фактът, че определени клетки избират апоптоза (една от формите на програмирана смърт), води например до образуването на пръсти. По същия начин в напълно развития организъм се задейства апоптоза и за клетки, които са заразени и не могат да бъдат възстановени. Тези процеси са изключително важни за поддържането на здраво тяло.
Освен това има определен механизъм, чрез който се проследява колко пъти е разделена клетка. След определена граница „старите“ клетки в определени тъкани вече не се делят. В края на всяка хромозома има част от ДНК, която не кодира протеин (теломер), който се съкращава при всяко клетъчно делене. Този начин на отчитане на възрастта на даден организъм участва в много видове рак. И това може да е една от причините за стареенето.
MB. Парадоксално, но засега единственият начин за удължаване на живота е гладуването! В случай на ограничаване на калориите, да кажем нещо от порядъка на 10-25% от дневната нужда, повечето от изследваните видове имат по-дълъг среден живот. При плъховете например това може да се удвои. Засега няма теория, която да обясни тези наблюдения. За съжаление страничните ефекти от ограничаването на калориите са драматични. В идеалния случай, същият резултат трябва да се получи чрез прилагане на химични съединения. Вече има вещества, които потенциално имат този ефект.
Същият Дейвид Синклер, лидерът на групата автори на неотдавнашното откритие, показа през 2003 г., че ресвератролът - съединение, намиращо се в червеното вино, наред с други неща - удължава живота на мишките (за съжаление необходимото дневно количество се равнява на около 1000 от бутилки за вино).
По-интересното е, че за мишките, третирани с ресвератрол, ограничаването на калориите не води до допълнително увеличаване на продължителността на живота. Така че имаме химично съединение, което, от една страна, има същия положителен ефект като ограничението на калориите, без отрицателни ефекти и чиято доза можем да варираме в зависимост от вида.
А. Нека поговорим за този механизъм на субклетъчното стареене. Какво е известно - и откъде идва тази информация?
MB. Повечето от известната информация за стареенето е била - и е - интензивно изследвана в едноклетъчен организъм: Saccharomyces cerevisiae - или, на румънски, бирена мая.
По този начин бяха открити серия протеини (с инициалите SIR код), които се намесват в поредица от процеси вътре в клетката. Един от тях има пряка и изключително важна връзка със стареенето - по-голямо количество от този протеин удължава живота на клетките, а по-малко количество го намалява.
Този протеин, открит за първи път в дрождите, има аналог в животинското царство - и е открит дори при висши бозайници - по-специално при мишки, което се нарича SIRT1. Не е възможно да се каже какъв е механизмът, който обяснява това явление, но е интересно да се изследва връзката, която съществува с ограничаване на калориите - единственият ‘естествен’ начин за удължаване на живота в случай на лабораторни животни.
А. Каква е ролята на протеина SIRT1? Публикуваната статия показва, че това е ключът към процеса на стареене.
MB. SIRT1 се опитва да прави няколко неща едновременно - и оттам идват проблемите.
Той участва главно в запазването на ДНК архитектурата в ядрото. От многото хиляди гени в клетката (в случая на хора над 20 000) много от тях не се използват. Някои са полезни само в определен период, други са полезни само в определени тъкани.
Така че всяка клетка трябва да скрие тези, които не трябва да бъдат изразени, и да държи полезните на достъпни позиции. Това се прави от поредица протеини, около които са увити няколко метра ДНК във всяка клетка - което блокира копирането на определени гени и в същото време улеснява копирането на други.
Второ, SIRT1 също е част от друг „екип“, който ремонтира ДНК веригата, когато е счупена. Когато се случи такъв инцидент, SIRT1 оставя позицията си в „снопчето“ на ДНК, причинявайки някои гени, които не би трябвало да са видими, да станат активни в клетките. Този процес нарушава цялата съществуваща поръчка.
А. Какво направи Дейвид Синклер сега? Какво е новото в тази статия?
MB. Процесът, за който говорихме по-горе, беше демонстриран преди 10 години в случая на дрожди. Новостта на статията е демонстрацията, че същото важи и за бозайниците, дори ако видът на дефектите, които трябва да бъдат отстранени, е различен.
Следователно SIRT1 участва в поддържането на стабилността на генома; при непрекъснатото възстановяване на дефекти, които се появяват при копирането на ДНК от ядрото. Модификацията на първоначалния генетичен материал е една от причините за стареенето, като по този начин се разбира износването на тялото, при което се увеличава вероятността от някои заболявания.
С възрастта негативните ефекти се натрупват и ‘възстановяването’ на първоначалния материал става все по-трудно. Или SIRT1 се намесва точно тук; с възрастта ролята му е все по-важна и присъствието му се претендира все по-често. Логичното решение в този случай би било да се допълни химически. Въпреки че ролята на ресвератрола е точно това, което той прави.