Обновление здоровых клеток: для чего оно нужно?

В 1961 году биолог Леонард Хейфлик обнаружил, что большинство клеток в человеческом организме способны делиться лишь ограниченное число раз: по достижении этого предела они умирают. Клетки размножаются делением, благодаря чему создаются точные копии материнской клетки (митоз). Хейфлик наблюдал за этим процессом в лаборатории, которую сплошь заставил специальными стеклянными чашками с клеточными культурами. Поначалу клетки копировали себя довольно быстро – по мере их деления исследователю требовались все новые и новые чашки. Более того, на ранней стадии клетки делились столь стремительно, что невозможно было сохранить все культуры: для этого, как вспоминает Хейфлик, ему с коллегой пришлось бы «уступить стекляшкам с клетками лабораторию и все здание исследовательского центра». Ученый назвал ранний этап клеточного деления фазой буйного роста. Однако через какое-то время клетки переставали делиться, словно это их утомляло. Самым долгоживущим удавалось совершить порядка 50 делений. В конечном итоге уставшие клетки достигали состояния, которое Хейфлик назвал фазой увядания: они по-прежнему оставались живыми, но раз и навсегда утрачивали способность делиться. Максимально возможное количество делений человеческих клеток, обусловленное природой, получило название «предел Хейфлика», причем в роли выключателя, останавливающего этот процесс, выступают теломеры, которые к концу жизненного цикла клетки достигают критически малой длины.

Неужели все клетки ограничены пределом Хейфлика? Нет. В нашем организме присутствуют клетки, которые постоянно обновляются. Среди них клетки иммунной системы, костей, кишечника, печени, поджелудочной железы, кожи и волосяных луковиц, а также клетки, выстилающие стенки сердца и сосудов. Чтобы поддерживать здоровье организма, им приходится делиться снова и снова. К числу обновляющихся относятся некоторые виды обычных клеток, способных к делению (например, клетки иммунной системы); клетки-предшественницы, способные делиться еще дольше; жизненно важные стволовые клетки, которые могут делиться бесконечно, пока остаются здоровыми. И в отличие от клеток из лаборатории клетки в организме человека не всегда подчиняются пределу Хейфлика, потому что – как вы узнаете из первой главы – в них содержится фермент теломераза. В стволовых клетках – если поддерживать их здоровыми – присутствует достаточно теломеразы, чтобы они продолжали делиться на протяжении всей человеческой жизни. Регулярное обновление клеток (тот самый буйный рост) служит одной из причин, по которым кожа Лизы выглядит молодой и красивой. Именно поэтому ее суставы двигаются без особых проблем и она может полной грудью вдыхать прохладный воздух, приносимый ветром с побережья. Благодаря появлению новых клеток важнейшие ткани и органы ее тела то и дело обновляются. Идет непрерывное обновление на клеточном уровне – и Лиза чувствует себя моложе своих лет.

Клетки, достигшие фазы увядания, больше не способны делиться. В каком-то смысле они слишком дряхлые для этого. С одной стороны, даже хорошо, что такие клетки прекращают делиться: если бы они продолжали размножаться, это могло бы способствовать возникновению рака. С другой стороны, дряхлые клетки отнюдь не безобидны – они истощены и растеряны. Они путаются и не посылают нужные сигналы другим клеткам организма – они больше не способны добросовестно справляться со своими былыми обязанностями. Они больны. Время буйного роста подошло к концу – во всяком случае для них, и это серьезнейшим образом отражается на вашем здоровье. Когда слишком много клеток достигает фазы увядания, ткани организма начинают стареть. Так, например, когда количество дряхлых клеток в стенках кровеносных сосудов достигает критической отметки, артерии теряют эластичность, в связи с чем повышается риск сердечного приступа. Когда борющиеся с инфекцией клетки иммунной системы из-за «старческого слабоумия» не могут распознать вирус у вас в крови, повышается риск заболеть простудой или гриппом. Старые клетки выделяют вещества, способствующие воспалению, из-за чего организм становится более уязвимым для хронических заболеваний. И наконец, существование многих старых клеток завершается благодаря запрограммированному механизму их гибели.

Так развивается болезнь.

Рис. 3. Старение и болезни. Возраст – главный определяющий фактор возникновения хронических заболеваний. На графике показана статистика смертности в том или ином возрасте от одной из четырех болезней, являющихся самыми распространенными причинами смерти (болезни сердца, рак, болезни дыхательных путей, инсульт и другие нарушения мозгового кровообращения). После 40 лет смертность от хронических заболеваний начинает увеличиваться и резко возрастает после 60 (источники: Центры по контролю и профилактике заболеваний США, «Десять основных причин смерти и инвалидности», http://www.cdc.gov/injury/wisqars/leadingCauses.html).

Многие клетки здорового человека могут делиться снова и снова, пока их теломеры (и другие важнейшие составные элементы, такие как белки) продолжают функционировать как следует. Когда же эта способность утрачивается, клетки становятся старыми. В конце концов, фазы увядания могут достигнуть даже удивительные стволовые клетки. Такое ограничение способности клеток к делению служит одной из причин того, что по мере приближения человека к седьмому или восьмому десятку его здоровье начинает ухудшаться, хотя многим удается оставаться здоровыми гораздо дольше. Здоровая жизнь до 80–100 лет окажется реальностью для некоторых из нас и для многих из наших детей {5}. По всему миру сейчас живет порядка 300 000 людей старше 100 лет, и их число стремительно увеличивается. Еще большему числу людей удается пережить отметку в 90 лет. По оценкам ученых, более трети новорожденных в Великобритании смогут дожить до 100 лет {6}. Сколько из этих лет будет омрачено страшными болезнями? Если мы более тщательно изучим факторы, способствующие обновлению клеток, то даже в старости наши суставы смогут плавно двигаться, легкие – свободно дышать, иммунные клетки – отважно сражаться с инфекциями, сердце – активно перекачивать кровь через все четыре камеры, а ум останется острым.

Проблема в том, что далеко не все клетки делятся столько раз, сколько предписано природой. Иногда они прекращают делиться раньше, чем нужно, преждевременно достигая фазы увядания. Если это происходит, ни о какой счастливой и беззаботной глубокой старости не может быть и речи. Наступает преждевременное старение клеток. Именно это наблюдается у людей вроде Кары, чья полоса здоровья начинает темнеть в относительно раннем возрасте.

Хронологический возраст – главный определяющий фактор развития болезней: он отражает биологический процесс старения, протекающий внутри организма.

Выше мы задавали вопрос: почему люди стареют по-разному? Одна из причин кроется в старении клеток. Теперь возникает следующий вопрос: из-за чего клетки стареют раньше времени?

Чтобы ответить на него, представьте себе шнурки для обуви.

Как теломеры заставляют нас чувствовать себя старыми или, наоборот, молодыми и здоровыми

Вы помните, что на шнурках для обуви есть защитные пластиковые наконечники? Их еще называют пистончиками, и они не дают шнуркам изнашиваться раньше времени. Теперь представьте себе, что шнурки – это хромосомы, специальные структуры внутри клеток, которые содержат всю генетическую информацию. Теломеры, длина которых измеряется количеством отдельных элементов ДНК, известных как пары оснований, выполняют роль пистончиков – закрывают собой концевые участки хромосом, удерживая внутри них генетическую информацию. Итак, теломеры – это преграда на пути старения. Однако со временем они становятся короче.

Перед вами типичный жизненный путь теломеры в человеческой клетке.

Когда пистончики слишком сильно изнашиваются, шнурки больше невозможно использовать по назначению – их проще выкинуть и купить новые. Когда теломеры становятся слишком короткими, клетки перестают делиться, вот только новых, к сожалению, вам уже не купить. Теломеры – не единственная причина, по которой клетки стареют. Нормальные клетки подвергаются и другим стрессовым воздействиям, которые еще не до конца изучены. Тем не менее сокращение теломер – одна из первостепенных причин старения человеческих клеток, и это тот самый механизм, который обусловливает наличие предела Хейфлика.

Гены человека влияют на его теломеры: от генов зависит как изначальная длина теломер, так и скорость, с которой они укорачиваются. К счастью, в ходе наших и многих других исследований, проводимых в разных уголках земного шара, обнаружилось, что человек может взять ситуацию в свои руки и повлиять на длину и выносливость собственных теломер.

Вот несколько примеров.

• Некоторые из нас, оказавшись в непростой ситуации, начинают сильно переживать – подобная реакция ведет к сокращению теломер. Чтобы препятствовать этому, следует по возможности смотреть на вещи в более положительном ключе и относиться ко всему спокойнее.

• Отдельные методики, направленные на расслабление разума и тела, такие как медитация и цигун, способствуют снижению стресса и увеличению количества теломеразы – фермента, который восстанавливает теломеры.

• Упражнения, укрепляющие сердечно-сосудистую систему, также полезны теломерам. В книге мы подробно опишем две программы тренировок, которые помогают поддерживать теломеры в оптимальном состоянии. Эти программы подойдут для людей с любым уровнем физической подготовки.

• Теломеры ненавидят переработанное мясо (например, сосиски и колбасу), но свежие натуральные продукты идут им на пользу.

• Когда людям, живущим по соседству, не хватает сплоченности, то есть они не знакомы друг с другом и (или) не доверяют друг другу, это вредит теломерам. Причем уровень дохода людей не влияет на данную закономерность.

• У детей, живущих в неблагоприятных условиях, длина теломер уменьшается. Если оградить ребенка от небрежного отношения (такого как, например, в печально известных сиротских приютах в Румынии), то нанесенный ему вред можно частично компенсировать.

• Теломеры родительских хромосом, содержащихся в яйцеклетке и сперматозоиде, напрямую передаются плоду. Из этого следует поразительный вывод: если у ваших родителей была тяжелая жизнь, из-за которой их теломеры значительно укоротились, то укороченные теломеры могли достаться вам по наследству! Впрочем, если вы опасаетесь, что подобное могло с вами произойти, не паникуйте. Теломеры способны не только укорачиваться, но и удлиняться. Вы, как и все остальные, можете поддерживать длину своих теломер стабильной. А кроме того, от вашего образа жизни зависит, какие клетки вы оставите в наследство следующему поколению.

С мыслью о теломерах

Здоровый образ жизни у многих ассоциируется с действиями, которые нужно выполнять неохотно, через не хочу. Тем же, кто в полной мере осознал связь между образом жизни и состоянием теломер, зачастую удается взглянуть на проблему совершенно по-новому. По дороге на работу меня (Элизабет) порой останавливают знакомые, чтобы сказать: «Смотри, теперь я езжу в офис на велосипеде – я забочусь о своих теломерах!» или «Я перестал пить сладкую газировку. Мне страшно даже думать о том, что она делала с моими теломерами».

А что дальше?

Показали ли наши исследования, что забота о теломерах позволит прожить больше 100 лет, бегать марафоны в 94 или защитит от появления морщин? Нет. Клетки каждого человека со временем стареют и в конечном счете умирают. Но представьте, что вы едете на машине по шоссе. Левый ряд отведен самым быстрым водителям, правый – тем, кто движется медленнее всех. Вы можете ехать в левом ряду, на полной скорости приближаясь к своим больным годам. Либо вы можете ехать в правом ряду, спокойно наслаждаясь погодой, музыкой и общением с вашим спутником. Ну и, конечно же, своим крепким здоровьем.

Даже если сейчас вы на всех парах мчитесь в левом ряду по направлению к преждевременному клеточному старению, вы в любой момент можете перестроиться. Из нашей книги вы узнаете, как именно это сделать. Первая ее часть посвящена главным образом опасности, которую таит в себе преждевременное старение клеток, а также тому, как здоровые теломеры помогают бороться с этим коварным врагом. Кроме того, мы расскажем вам об открытии теломеразы – фермента, который поддерживает защитные «пистончики» на концах хромосом в хорошем состоянии.

Святой Грааль?

Теломеры позволяют оценить, как влияют на человека различные аспекты его жизни – как хорошие (например, спорт и здоровый сон), так и плохие (например, воздействие токсинов или неправильное питание). Подобная зависимость между теломерами и образом жизни наблюдается также у птиц, рыб и мышей. В связи с этим было выдвинуто предположение, что теломеры являются «Святым Граалем совокупного благополучия» {7} и их можно использовать для оценки всей жизни того или иного животного. Конечно, не существует какого-то одного биологического показателя, по которому можно было бы прочитать всю жизнь человека (равно как и животного), но теломеры – один из самых полезных таких показателей, известных современной науке.

В оставшейся части книги подробно рассказывается, как использовать науку о теломерах, чтобы сохранить здоровье клеток. Первым делом следует изменить восприятие происходящего вокруг, а затем начать лучше относиться к своему телу: правильно питаться, высыпаться и выполнять физические упражнения – все это пойдет на пользу вашим теломерам. Следующий шаг – понять, способствует ли социальная и физическая среда вашего обитания здоровью теломер. На страницах книги вам то и дело будет попадаться раздел «Лаборатория молодости», где приводятся рекомендации по профилактике преждевременного клеточного старения, которые объясняются с научной точки зрения.

Заботясь о теломерах, вы максимально увеличите свои шансы на то, чтобы прожить не просто долгую, а полноценную жизнь. Ради этого мы и написали книгу. В ходе исследовательской работы мы встречали очень много людей вроде Кары – тех, чьи теломеры изнашиваются слишком быстро и кто начинает серьезно болеть слишком рано. Избежать подобной участи вам помогут масштабные исследования, опубликованные в престижных научных журналах и подкрепленные данными, которые были получены в лучших лабораториях и научных институтах мира. Мы могли подождать, пока материалы этих исследований просочатся в СМИ, попадут на страницы популярных журналов и сайтов, посвященных теме здоровья, но на это могут уйти долгие годы. К тому же информация в процессе может сильно исказиться. Мы хотим поделиться своими знаниями уже сейчас, и мы не хотим, чтобы люди страдали от последствий преждевременного старения клеток.

Когда у людей начинаются проблемы со здоровьем, общество теряет драгоценные ресурсы. Слабое здоровье зачастую лишает человека возможности жить так, как ему хочется. Здоровые люди – будь им за 30, 40, 50, 60 и т. д. – получают от жизни больше радости и охотно делятся своими талантами с окружающими. Им проще распоряжаться своим временем с пользой для общества: воспитывать и обучать подрастающее поколение, помогать нуждающимся, решать социальные задачи, заниматься творчеством, совершать научные или технические открытия, путешествовать, делиться опытом, развивать бизнес или быть мудрым лидером. Благодаря этой книге вы получите очень много полезной информации о том, как поддерживать здоровье клеток. Надеемся, вам будет приятно узнать, до чего просто продлить свои здоровые годы. Мы также надеемся, что вы спросите себя: «А как я могу использовать все те годы крепкого здоровья, которые меня ожидают?» Следуйте приведенным в книге рекомендациям – и у вас появится достаточно времени, сил и жизненной энергии, чтобы найти достойный ответ на этот вопрос.

Обновление начинается прямо сейчас