Ольга Шестова - Возраст - преимущества, парадоксы и решения

В то же время Оловников знал, что некоторые клетки никогда не стареют. В их числе одноклеточные организмы, гаметы и большинство раковых клеток. Значит, все-таки существует какой-то способ «вернуться назад» и скопировать конец хромосомы, который в первый раз пропустили. Фермент, который помогает клетке «вернуться» и заново удлинить теломеру, и называется теломеразой. Он позволяет некоторым типам клеток восстановить первоначальную длину теломер, чтобы эти клетки могли и дальше ремонтировать себя и размножаться бесконечно. Теломеры укорачиваются с каждым делением только в клетках, не выделяющих теломеразу, – в большинстве соматических клеток.

Доказательство существования теломеразы нашли в 80-х годах, тогда же фермент получил свое имя. Ученые из Калифорнийского университета в Беркли Элизабет Блэкберн и Кэрол Грейдер изолировали фермент в ресничной инфузории тетрахимене, организме, похожем на очень маленькую и хрупкую медузу. Вместе с профессором из Гарвардской школы медицины Джеком Шостаком они в 2009 году получили Нобелевскую премию по медицине и физиологии за свои работы по теломеразе. Оловников в число лауреатов не попал.

Несмотря на очевидную корреляцию между длиной теломер и старением клеток, вопрос о причинно-средственной связи оставался открытым до 1999 года, когда в лаборатории удалось показать, что удлинение теломер останавливает старение клеток. Старение клеток – сейчас уже общепринятая идея, но со временем стала вырисовываться и более общая модель: клеточное старение вызывает возрастные заболевания и старение самого тела. Если ваши клетки молоды, то вы молоды. Подразумевается, что если нам каким-либо образом удастся не позволить клеткам стареть, удлиняя теломеры, то мы будем вечно молоды. Мы не можем пока обратить часы вспять, но теломерная теория открывает двери к остановке физического старения.

Давайте для примера рассмотрим проблему, проявляющуюся с возрастом, – остеоартрит, болезнь, вызываемую отказом хондроцитов. Это единственные клетки, живущие в хрящах наших суставов; они прячутся там, как маленькие семечки. Их работа – вырабатывать и поддерживать в рабочем состоянии хрящ, плотную, похожую на желатин соединительную ткань, состоящую в основном из белков, которые формируют две скользкие поверхности сустава, трущиеся друг о друга при движении. Хрящ делает движения сустава мягкими и плавными, минимизируя износ и позволяя нам совершать быстрые, эффективные движения. При остеоартрите клетки, устилающие, например, коленный сустав, медленно теряют длину теломер и становятся нефункциональными; это приводит к постепенному уменьшению поверхности сустава, боли и даже инвалидности. Клетки, устилающие суставы, – хондроциты – страдают от непосредственного старения и в конце концов отказывают, вызывая артрит. Белки хряща – в основном коллаген и протеогликаны – являются важнейшими продуктами хондроцитов. Эти белки относительно стабильны, но тем не менее все равно перерабатываются хондроцитами, которые разрушают текущую хрящевую матрицуи выделяют новую матрицу ей на смену. Короче говоря, поверхность суставов проходит постепенную, но очень важную переработку, и именно эта постепенная переработка замедляется с возрастом.

Из-за этого замедления в зрелые годы в матрице начинают накапливаться повреждения. Сама скорость повреждений постоянна – они вызываются нормальным давлением и стрессом, вызываемым движением любого сустава, особенно тех, что поддерживают вес нашего тела, в частности, тазобедренного и коленного. Но хондроциты постепенно теряют способность ремонтироватьэти повреждения. Когда они стареют, их теломеры укорачиваются, экспрессия генов, кодирующих важные белки, замедляется, обновление белков в хряще происходит все медленнее, и хрящ начинает портиться. Он истончается и начинает рваться, а хондроциты лишаются физической защитыот сдавливания и растяжения, что приводит к быстрой их потере. Укорочение теломер также заставляет хондроциты медленнее реагировать на потребность в замене клеток и медленнее делиться. В результате хондроциты не просто начинают медленнее заменять хрящевую матрицу: самих хондроцитов тоже становится меньше.

Заметки на полях

В июле прошлого года праздновали 20-летие со дня рождения первого клонированного животного, знаменитой овечки Долли. Главным достижением было перепрограммирование соматических клеток, тогда как до нее млекопитающие получались исключительно из половых клеток. Долли, дав положительный ответ на возможность перепрограммирования полностью дифференцированной клетки, задала несколько новых вопросов, в том числе о долголетии и здоровом старении. Дело в том, что в возрасте 6 лет, незадолго до своей смерти, Долли стали беспокоить суставы, и она проходила лечение от артроза. Встал вопрос, обязательна ли при старении триада: метаболический синдром, артериальная гипертензия и артроз? С этой целью изучили 13 клонированных овечек в возрасте 7–9 лет, причем 4 из них были из той же клеточной линии, что и овечка Долли. Особое внимание было уделено обследованию всех основных суставов, в том числе коленых, наиболее пострадавших от остеоартрита у Долли. Параметры сравнили с контрольной группой, с более молодыми овечками 5–6 лет, и статистически значимых различий не обнаружили. Несмотря на преклонный возраст животных, не было обнаружено никаких клинических признаков дегенеративных заболеваний суставов.