Полина Лосева - Против часовой стрелки. Что такое старение и как с ним бороться

Этот феномен, еще не зная ничего о роли теломер, впервые описал [206] Hayflick L. The limited in vitro lifetime of human diploid cell strains // Experimental Cell Research. 1965 Mar; 37 (3): 614–636. Леонард Хейфлик. Он обнаружил, что даже активно размножающиеся клетки теряют эту способность примерно после 50 раундов деления. Это пороговое значение получило название предела Хейфлика . То есть за 50 циклов размножения теломеры становятся критически короткими и клетка стареет. Поэтому клеточный возраст можно оценивать и по длине теломер. Чем быстрее клетка перестает размножаться, тем короче у нее были изначально теломеры и, следовательно, тем старше она была на момент старта эксперимента.

Однако потеря теломер – это не просто возрастное изнашивание ДНК. У клетки есть способы справиться с укорочением хромосом (подробнее об этом мы поговорим в главе "Виноват рак"), но чаще всего она их не применяет. Дело в том, что остановка деления – это еще один защитный механизм. Защищается таким образом клетка все от того же – от рака. Ведь если дать клеткам возможность размножаться бесконечно, то вместе со здоровыми клетками будут делиться и мутантные, и придется иметь дело уже не с одной опухолевой клеткой, а с целой колонией.

Следующим признаком старения должно было стать накопление внутриклеточного мусора. Однако использовать его как маркер старости довольно трудно. Проблема в том, что большинство поломок в клетках индивидуально. "Все счастливые семьи похожи друг на друга, каждая несчастливая семья несчастлива по-своему" – мы знаем, как должны выглядеть "здоровые", нетронутые клеточные молекулы, но предугадать, в каком именно месте какая из них сломается, практически невозможно.

Исключение составляют разве что "пигменты старения", например липофусцин [207] Jung T., Höhn A., Grune T. Lipofuscin: detection and quantification by microscopic techniques. // Methods in Molecular Biology. 2010; 594: 173–193. – комок из перекрестно сшитых белков. Он выглядит как желто-коричневые гранулы, которые легко рассмотреть в микроскоп. Правда, не во всех клетках человека его можно обнаружить. Зато его аналоги встречаются и у довольно далеких от нас животных, например круглого червя [208] Pincus Z., Mazer T. C., Slack F. J. Autofluorescence as a measure of senescence in C. elegans : look to red, not blue or green // Aging. 2016 May; 8 (5): 889–898. Caenorhabditis elegans , что позволяет изучать старение на клеточном уровне и у него.

В остальных случаях искать конкретные типы поломок в клетках – задача неблагодарная. И исследователи ориентируются обычно на косвенные признаки: работу клеточных систем по уборке мусора. Это может быть, например, аутофагия, то есть самопоедание. Чтобы переварить крупные скопления белков или целые органеллы, клетка окружает их мембранным пузырьком – вакуолью – и впрыскивает внутрь пищеварительные ферменты. Так клетки с возрастом заполняются прозрачными мембранными пузырьками. Правда, их наличие свидетельствует только о том, что клетка занималась уборкой у себя внутри, и ничего не говорит о том, одерживает ли она победу над мусором или уже готова сдаться.

Другой признак уборки – пищеварительные ферменты. Во многих современных исследованиях клеточное старение определяют по активности бета-галактозидазы [209] Zhao Y. et al. Naked mole rats can undergo developmental, oncogene-induced and DNA damage-induced cellular senescence // PNAS. 2008 Feb; 115 (8): 1801–1806. , фермента для расщепления углеводов, который работает во всех клетках и которого с возрастом становится все больше. Впрочем, и бета-галактозидазный тест не гарантирует нам успех. Иногда он дает положительный [210] Cristofalo V. J. SA beta Gal staining: biomarker or delusion // Experimental Gerontology. 2005 Oct; 40 (10): 836–838. ответ в тех случаях, когда клетки по остальным признакам старыми не считаются: например, в покоящихся стволовых клетках или в бессмертных (иммортализованных) лабораторных культурах. Поэтому, чтобы быть уверенным в том, что перед нами именно сенесцентная клетка, лучше пользоваться несколькими критериями одновременно: например, бета-галактозидазным тестом и накоплением белков р16 и р21, которые останавливают деление.

Наконец, подобно многим пожилым людям, сенесцентные клетки любят давать советы – то есть выделять вещества, воздействующие на окружающих. Строго говоря, это характерно для любых клеток нашего организма, но в сенесцентных клетках набор этих веществ-советов особенный. Его назвали SASP [211] Coppé J.-P. et al. Senescence-Associated Secretory Phenotypes Reveal Cell-Nonautonomous Functions of Oncogenic RAS and the p53 Tumor Suppressor // PLOS Biology. 2008 Dec; 6 (12): e301. – аббревиатурой, которая не имеет русских аналогов (senescence-associated secretory phenotype, дословно "секреторный фенотип, связанный с сенесцентностью").