Теория 3: старение от "поперечных сшивок"

Юхан Бьёркстен возглавляет некоммерческий Исследовательский центр в Мэдисоне (штат Висконсин), который он основал в 1952 г. для проведения геронтологических исследований. Бьёркстен начал свою деятельность в геронтологии весьма необычно. В начале 40-х годов он работал биохимиком в фирме "Дитто" (которая в те времена была самым крупным производителем пленки для процесса, предшествующего ксерокопированию) и занимался исследованиями, целью которых было предотвратить порчу ("старение") пленки. Основным ингредиентом пленки, помимо специальных химических добавок, без которых копирование невозможно, является желатин - студнеобразная взвесь белков в воде. Бьёркстен обратил внимание на сходство процессов старения желатина пленки и подобных ему белков в организме - хрящей и связок. Оба процесса связаны с реакциями в белках, приводящими к потере эластичности.

Бьёркстена заинтересовало следующее обстоятельство: скованность в мышцах и суставах пожилых людей очень напомнила ему процесс дубления, при котором белки в коже или желатине затвердевают под воздействием определенных химикатов. Бьёркстен знал, что при дублении между молекулами белков образуются своеобразные химические "мостики", которые носят название поперечных сшивок, и ему пришла в голову мысль о том, что старение человека может объясняться возникновением таких же "мостиков". В 1942 г. он выразил эту мысль следующим образом: "Мне кажется, что старение живых организмов обусловлено случайным образованием (путем "сшивания") мостиков между молекулами белков, которые репарирующие ферменты клетки уже не в состоянии разорвать".

Продолжая работать над теорией сшивок, Бьёркстен открыл, что имеется еще один тип сшивок - в молекулах ДНК. Как видно из рис. 7, ДНК состоит из двух длинных, закрученных цепочек атомов, связанных непрочными связями. По мысли Бьёркстена, возникающие между двумя цепочками поперечные сшивки не могут быть разрушены нормальными репарационными системами клетки. Этот неустранимый "мостик" мешает синтезу РНК на ДНК, что в свою очередь нарушает процесс образования жизненно необходимых белков, которые должна производить РНК Кроме того, сшивки препятствуют участию ДНК в процессе деления клетки и таким образом препятствуют возобновлению клеток.

Рис. 7. Поперечная сшивка. Слева: нормальная ДНК; справа: ДНК с поперечной сшивкой

Образование сшивок в белках и ДНК может быть вызвано многими химическими веществами, которые обычно находятся в клетках в виде продуктов процесса обмена, или загрязнителями вроде свинца или компонентов табачного дыма. Разнообразие и количество веществ, вызывающих "сшивки" в нашем организме, так велико, утверждает Бьёркстен, что тут уже не спрашиваешь, достаточно ли этого, чтобы вызвать старение, а только удивляешься, почему старение протекает так медленно.

Доказательствами теории Бьёркстена занимался финский ученый Э. Хейккинен из Университета в Турку, который продемонстрировал прогрессирующее с возрастом накопление "сшивок" в коже крыс. Другие исследователи обнаружили подобные же возрастные накопления сшивок в артериях, хрящевой ткани и мышцах не только у крыс, но и у людей.

Но Бьёркстен не остановился на теоретических изысканиях. Много лет он занимался исследованиями, которые, по его замыслу, должны были найти практическое применение в борьбе со старением, вызванным "сшивками". Ряд экспериментов проводился на почвенных бактериях, которые обладают способностыо расщеплять "сшитые" молекулы, так как обитают в среде, где основным источником их питания служат именно "сшитые" молекулы мертвых тканей, например опавших листьев. По мнению Бьёркстена, некоторые из этих бактерий синтезируют ферменты, которые позволяют им расщеплять такие "сшитые" молекулы на усваиваемые фрагменты. Пока ученому удалось выделить около 140 таких культур бактерий. Ему удалось также выделить ферменты из этих бактерий, и он обнаружил, что один из этих ферментов оказался особенно эффективным при разрушении "сшивок" в мертвой ткани тела человека. В опытах на живых мышах он показал, что фермент не токсичен; более того, мыши старели медленнее и жили несколько дольше, чем мыши, не получавшие фермента. Однако пока невозможно сделать какие-либо конкретные выводы на основании немногочисленных опытов на животных, целью которых была только проверка на токсичность.

Вместе с тем не исключено, что потенциальные возможности ферментов, открытых Бьёркстеном, могут заключаться не только в замедлении процесса старения или в омолаживающем эффекте. Их особенности позволяют надеяться, что они окажутся эффективными "растворителями" веществ, вызывающих атеросклероз. Атеросклероз - "затвердение артерий" - главный убийца мужчин в США, ибо он является причиной инфарктов и инсультов. И хотя мы до сих пор многого не знаем об атеросклерозе, известно, что "затвердение" вызывается отложением на стенках артерий определенного сочетания жиров и белков, соединенных огромным количеством "сшивок". Если ферменты Бьёркстена и в самом деле смогут устранить атеросклероз, вполне возможно, что они добавят лет двадцать к средней продолжительности жизни человека, так как помогут предотвратить инфаркты и инсульты.