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

В этой главе мы поговорим о первой группе теорий старения, которая по-английски называется "wear and tear", то есть износ и распад. Признаки деградации можно искать на самых разных уровнях в организме: от отдельных молекул (мутации в ДНК, перекрестные сшивки в белках, окисление липидов) до работы отдельных органов (например, гипоталамуса). И в большинстве случаев такой подход к старению выглядит довольно пессимистичным: если старость – это постепенное разрушение тела на всех уровнях, то непонятно, как ее наступление можно остановить.

Тем не менее разным животным это удается в разной мере. Кто-то носит свое тело, как моя мама – одежду, то есть десятилетиями, а у кого-то оно не выдерживает и пары лет. Так что, возможно, прежде чем говорить о неотвратимости распада всего живого, стоит разобраться в том, что именно изнашивает наше тело и можно ли без этого обойтись. Секрет долголетия может оказаться совсем нехитрым – в моем случае, например, выяснилось, что одежда служит гораздо дольше, если не носить тяжелых рюкзаков и поменьше бегать по лужам.

Приверженцы теорий старения как изнашивания любят категоричные высказывания. Например, геронтолог из Орхусского университета Суреш Раттан описывает свое в и дение проблемы так: "Каждый раз, когда я вдыхаю, – говорит он, – я убиваю себя. Каждый раз, когда я ем, я убиваю себя".

Однако это не просто красивые слова. На самом деле это парафраз самой мощной из теорий "wear and tear" – свободнорадикальной теории старения, которую предложил [430] Harman D. Aging: a theory based on free radical and radiation chemistry. University of California, 1955. американский химик Денхам Харман в 1955 году. С точки зрения этой теории причина распада тела кроется в повреждениях макромолекул. В них, в свою очередь, виноваты свободные радикалы, а своим появлением в клетках они обязаны страшному яду – кислороду.

Несмотря на то что в организме человека пищеварительная и дыхательная системы существуют отдельно друг от друга, для клетки питание и дыхание – это части единого процесса. Кислород, который поставляет в организм дыхательная система, нужен клеткам для того, чтобы есть, то есть получать энергию из пищи.

Основной пищей для наших клеток является глюкоза. Добыть из нее энергию можно прямо в процессе расщепления на части, этот процесс называют гликолизом. Но при этом энергии получается немного – если измерять ее в "энергетической валюте" клетки, молекулах АТФ. Поэтому клетка может прожить на одном гликолизе недолго – так делают, например, мышечные волокна при сокращении, когда энергия нужна срочно.

Если же у клетки есть время на то, чтобы добыть побольше энергии, то она идет более длинным путем: то, что осталось от глюкозы после расщепления, отправляется в митохондрию. Там распад глюкозы продолжается, пока от молекулы не остаются только углекислый газ (который мы выдыхаем), а еще отдельные протоны и электроны на специальных переносчиках, главный из которых – НАД (его обозначают как НАД∙Н, когда на нем есть водород, и как НАД+, когда он "свободен").

Долгий путь расщепления глюкозы в митохондриях дает в 18 раз больше энергии (АТФ), чем гликолиз. Кроме того, с помощью митохондрий клетка может получать энергию и из других молекул – например, белков и жиров, – которые не могут участвовать в гликолизе.

Но за высокоэффективное митохондриальное дыхание клетке приходится платить. Чтобы вовремя освобождать переносчики, клетка использует кислород: он реагирует с протонами и электронами, образуя молекулы воды. Таким образом, клетка становится зависима от поступления кислорода, а в его отсутствие быстро гибнет.

В то же время у кислорода есть и одно неприятное свойство: поскольку это химически активная молекула, время от времени она вступает в незапланированные химические реакции. Например, захватывает не четыре электрона, как положено, а всего один – и превращается в супероксид. Встречаясь с протонами, супероксид превращается в перекись водорода. А она уже, в свою очередь, распадается, образуя гидроксильный радикал. Все это – активные формы кислорода, которые дают начало другим свободным радикалам в клетке, вступая в реакции с окружающими их молекулами, а затем повреждают белки, жиры и – в крайних случаях – даже ДНК, вызывая в клетке окислительный стресс.

Поскольку первыми под удар активных форм кислорода попадают митохондрии, то одна из ветвей свободнорадикальной теории предполагает, что именно их повреждение движет старением. Ее так и называют – митохондриальная теория старения, – и именно ею занимался Обри ди Грей до того, как придумал свой "инженерный подход". Согласно этой теории, атака свободных радикалов мешает митохондриям добывать энергию из пищи, что оставляет клетку без ресурсов.