120 лет жизни – только начало. Как победить старение? - Алексей Москалев

Исследования показывают, что регулярная аэробная физическая нагрузка, занятия йогой или гимнастикой тайцзи цюань благоприятно сказываются на умственных способностях и замедляют их упадок с возрастом. Советский геронтолог В. М. Дильман полагал, что возрастные изменения в головном мозге, влияя на нейроэндокринные процессы во всем теле, являются ключевой причиной старения человека. Сохранение ясного ума до глубокой старости — залог здорового долголетия. Действительно, многолетнее исследование нескольких сотен пожилых людей позволило установить, что интеллектуальные игры (например, шахматы) не реже 10 раз в неделю уменьшают риск возникновения болезни Альцгеймера и старческого слабоумия на 75, игра на музыкальных инструментах — на 64, а решение кроссвордов — на 38 %.

Таким образом, физические упражнения являются ключевым физиологическим стимулом, способным вызвать значительные улучшения окислительной способности митохондрий, физического и психологического самочувствия, ослабление неблагоприятных возрастных изменений в различных тканях. Иными словами, научно доказано: физкультура продлевает жизнь.

Стрессоустойчивость и горметины

Старение — это процесс постепенного угнетения основных функций организма (регенерационных, репродуктивных и др.), при котором организм теряет способность саморегуляции, перестает противостоять стрессам, болезням и травмам, что делает гибель более вероятной и приближает ее наступление. Некоторые авторы рассматривают старение как хронический стресс. Таким образом, стрессоустойчивость является ключевым фактором нашего долголетия.

Стрессоустойчивость — способность клеток и организма противостоять разрушительному действию стресс-факторов. К стресс-факторам на клеточном уровне можно отнести избыток или недостаток определенных питательных веществ, наличие химических токсикантов, недостаток или избыток кислорода, ионизирующие излучения и жесткий ультрафиолет, инфекции и воспаление, нейрогуморальный стресс, тепловой и холодовой шок.

Стрессоустойчивость представлена четырьмя эшелонами защиты. Это: а) предотвращение повреждения, б) репарация (восстановление) повреждения, в) замещение поврежденной структуры, г) ее удаление. По уровням организации механизмы стрессоустойчивости можно условно разделить на три блока (табл. 15).

Таблица 15. Уровни и механизмы обеспечения стрессоустойчивости

Многочисленные исследования, выполненные в экспериментах на модельных животных, а также медицинские данные свидетельствуют, что стрессоустойчивость определяет долголетие.

• Искусственный отбор животных на устойчивость к одному из стресс-факторов, повышает их устойчивость к другим стресс-факторам и ведет к долгожительству.

• Животные, несущие мутации, сокращающие их жизнь, имеют сниженную стрессоустойчивость.

• Животные с мутациями, приводящими к долгожительству, характеризуются повышенной устойчивостью к голоданию, окислительному стрессу, тепловому и холодовому шоку.

• Умеренные стрессы закаливают защитные системы, продлевая жизнь.

• Искусственная активация генов, обусловливающих повышенную стрессоустойчивость, продлевает жизнь.

• Эволюционно близкие виды животных, имеющие разную продолжительность жизни, отличаются и по стрессоустойчивости.

• 100-летние долгожители не отличаются приверженностью к здоровому образу жизни, переживают столько же стрессов, что и основная часть популяции.

• При старении происходит снижение стрессоустойчивости.

Приведем один из свежих примеров. Продолжительность жизни африканского грызуна голого землекопа, самого знаменитого млекопитающего, характеризующегося пренебрежимым старением, превышает продолжительность жизни мыши в 10 раз. Как и предполагалось, клетки соединительной ткани голого землекопа выдерживают во много раз большие дозы стресс-факторов (тяжелых металлов, токсинов), чем ткани мышей (табл. 16).

Таблица 16. Различия устойчивости к токсикантам фибробластов голого землекопа и мыши (по Lewis et al., 2012)

Известный врач и алхимик Парацельс, живший в XVI в., заметил, что различные токсичные вещества в малых дозах могут быть полезны. В конце XIX в. немецкий исследователь Шульц показал это в научных экспериментах. В 1943 году Сазам и Эрлих предложили назвать такую необычную зависимость эффекта воздействия от дозы гормезисом, от греческого слова «hormaein», означающего «стимулировать». Однако с тех пор отношение к явлению гормезиса в разных областях науки сложилось различное. Тогда как в фармакологии и науке о питании подобное явление давно имеет практическое применение (в качестве факторов гормезиса выступают микроэлементы, витамины, гормоны), в других направлениях науки оно категорически отвергается. Например, мало кто признает положительное влияние малых доз ионизирующих излучений.

Тем не менее в биогеронтологии накоплены данные о замедлении старения под влиянием умеренных стрессовых воздействий. В частности, в экспериментах на нематодах и дрозофилах наблюдали увеличения продолжительности жизни после кратковременного воздействия высоких температур.

В отличие от хронического температурного стресса, ускоряющего старение, кратковременный тепловой шок приводит к увеличению продолжительности жизни, то есть оказывает стимулирующее, закаливающее действие. Несмотря на то, что в результате подобного воздействия увеличение продолжительности жизни обычно не превышает 20 %, его механизм представляет большой интерес.

Перегрев активирует высококонсервативную в эволюции программу быстрой перестройки метаболизма клетки и синтеза специфического набора так называемых «белков теплового шока». Их научное название — шапероны. Некоторые являются настолько важными, что присутствуют в очень высоких концентрациях даже в клетке, не подвергавшейся стрессовому воздействию (1–5 % общего белка). Они помогают белкам с поврежденной структурой вернуть исходную «рабочую форму», «растаскивают» белковые агрегаты и т. п. Умеренный стресс стимулирует их работу и увеличивает их количество, что позволяет лучше справляться с последующими, в том числе более жесткими, стрессами.

Защитная роль белков теплового шока была показана не только при температурном стрессе, но и при повреждающем действии ионизирующей радиации, кислородном голодании, окислительном стрессе.

Участие белков теплового шока в противодействии старению доказывается тем, что изменение их активности генетическими манипуляциями изменяет продолжительность жизни модельных животных.

Роль шаперонов в поддержании конформационного гомеостаза белков.

Рис. 19. Функция белков теплового шока в обеспечении стрессоустойчивости

Как оказалось, по механизму гормезиса продлевается жизнь не только под воздействием умеренного температурного стресса, но и при действии кислородного голодания, а также при внесении в пищу многих веществ-геропротекторов природного происхождения (полифенолов, терпеноидов, ресвератрола, кверцетина, куркумина, глюкозамина).

Когда говорят о влиянии свободных радикалов на продолжительность жизни, незаслуженно редко вспоминают концепцию митохондриального гормезиса (митогормезиса). Согласно этой концепции свободные радикалы могут не только ускорять процессы старения, но и замедлять их. Все дело в дозе и длительности воздействия, а также в спектре самих свободных радикалов. В нескольких словах концепция митогормезиса сводится к следующему.

Стимуляция митохондриальной функции при стрессе или физической нагрузке сопровождается не только активизацией клеточного дыхания, но и образованием дополнительного количества свободных радикалов.

Влияя на соотношение окисленного и восстановленного НАД (донора электронов при клеточном дыхании), а также на активность сигнальных белков, свободные радикалы стимулируют образование новых митохондрий, активизируют гены стрессоустойчивости и регуляторы энергетического метаболизма клетки (например, PGC-1).

Если подавить этот процесс, воздействуя на организм антиоксидантами, митогормезис пропадает.

По этой причине, например, у спортсменов, принимающих в процессе тренировок антиоксиданты, не развивается состояние тренированности. Для нас более важно понимать, что вместе с остановкой митогормезиса исчезает его благоприятное влияние на продолжительность жизни.

Таким образом, умеренные стрессы полезны, а глубокие или длительные — вредны. Увеличение продолжительности жизни под действием умеренных стрессов связывают с активизацией механизмов стрессоустойчивости, в то время как снижение при действии сильного стресса — с истощением защитных систем и накоплением повреждений.