Заключение

На пути к долголетию без болезней

Теперь подведем некоторые итоги.

Определенные заключения сделаны нами по ходу изложения материала, что сейчас поможет подвести читателя к еще одной важной проблеме. Речь идет о поиске факторов, предупреждающих преждевременное старение не только у нынешних поколений людей, но и у будущих поколений. Как этого достичь?

Рассматривая ту или иную грань сложного влияния состояния генетического вещества на здоровье и долголетие, мы неоднократно приходили к заключению, что необходимо сохранять целостность ДНК. Шла речь и о том, что в настоящее время уже ясны подходы для научных исследований факторов, помогающих клеткам и организму в целом более эффективно обеспечить такое сохранение. В частности, если снизить уязвимость генома соматических клеток человека, очевидно, удастся предупреждать развитие у него преждевременного старения и болезней, с ним связанных.

Все сказанное ранее по этому вопросу справедливо и в отношении зародышевых (герминативных) клеток, если иметь в виду долголетие, а также профилактику преждевременного старения и тяжелых заболеваний у будущих поколений людей. В связи с тем что теперь известно о защитных свойствах природных антиоксидантов, обращают на себя внимание факты, приводимые в только что изданной книге И. Г. Акоева и Л. В. Алексеевой "Пол, реактивность, резистентность" (М., Знание, 1985), посвященной анализу особенностей женского организма. Авторы отмечают, что в тканях женского организма относительно больше концентрация витамина Е. А в фазу овуляции (в начальную фазу менструального цикла) у женщин (кстати, у самок обезьян тоже) наблюдается увеличение в сыворотке крови содержания витамина А и β-каротина. Не означают ли эти факты, что подготовка яйцеклетки к оплодотворению сопровождается увеличением мощности антиоксидантных защитных механизмов? Это может способствовать снижению вероятности повреждения генетического вещества зародышевой клетки эндогенными генотоксическими веществами или внешними мутагенными факторами. Еще одно доказательство этому - исключительно высокое содержание каротина в желтых и особенно в красных телах яичников коров. Мы приходим к проблеме, решение которой сколь сложно, столь важно и многообещающе: это проблема активной профилактики генетических болезней, в частности генетических синдромов преждевременного старения (о них речь шла в главе IV), у будущих поколений людей.

Из сказанного читатель уже мог понять, что один из мощных путей такой профилактики - рациональная диета как будущей матери (конечно, в первую очередь), так и будущего отца. Необходимое условие - исключение употребления алкоголя, причем, как теперь, наверное, стало очевидным, не только во время беременности, но и перед тем, как женщина решила стать матерью. К сожалению, дальнейшее обсуждение проблемы защиты от преждевременного старения будущих поколений людей затруднено из-за ее большой сложности.

Возвращаясь к сегодняшним вопросам профилактики преждевременного старения и связанных с ним болезней, вспомним, что питательные вещества нужны не только для поддержания в организме биохимического баланса (равновесного состояния метаболизма), но и для укрепления систем защиты. Какие же другие, кроме каротинсодержащих продуктов, можно считать потенциальными факторами усиления этих систем? Анализ результатов многих исследований факторов, защищающих клетки и организм от канцерогенных и мутагенных веществ, а также от излучений, позволяет предположить, что такие факторы содержатся в свежей и брюссельской капусте, брокколи (капуста спаржевая). Исследуются на этот счет укроп пахучий (огородный), репа, шпинат, кукурузное масло.

Вообще между антимутагенными и радиозащитными свойствами определенных факторов и их потенциальной способностью защищать организм также от других форм преждевременного старения, не обусловленных облучением, существует глубокая взаимосвязь. Вспомним некоторые обсужденные в предыдущих главах закономерности нарушения стабильности ДНК.

Во-первых, значительная часть повреждений ДНК, возникающих спонтанно и накапливаемых в процессе старения, сходна со многими повреждениями ДНК, образуемыми под влиянием ионизирующих излучений. К этому добавлю, что и более сложные генетические повреждения (на уровне хроматина и хромосом) также в значительной степени сходны.

Во-вторых, в их возникновении существенное значение имеют общие молекулярные механизмы, опосредованные действием кислородных радикалов, перекисей липидов, Н₂О₂, ДНКаз.

В-третьих, обнаруживается сходство и в механизмах защиты клеток от генетических и других повреждений, возникающих под влиянием облучения и времени (вследствие старения генетических и вообще биологических систем).

Совокупность отдаленных эффектов, развивающихся спустя значительный промежуток времени после облучения организма, радиобиологи обозначают термином "радиационное старение", подчеркивая сходство (хотя оно, конечно, и неполное) комплекса этих эффектов с "синдромом" естественного старения. И наверное, не случайно, что среди известных молекулярных биогеронтологов немало крупных специалистов по молекулярной радиобиологии. Среди отечественных это прежде всего недавно скончавшиеся академик Н. М. Эмануэль и профессор С. Н. Александров. Из зарубежных ученых это X. Р. Хан, К. Т. Вхиллер, Дж. Т. Летт, Р. Б. Харт, Р. В. Сетлоу.

Если же иметь в виду перспективу молекулярно-биологических исследований роли сходных изменений ДНК в преждевременном старении и в отдаленных биоэффектах излучений, то отметим лишь следующий новый аспект этой проблемы. Суммарная длина всех молекул ДНК каждой клетки человека равна примерно метру. Объем же ядра, в котором упакованы эти молекулы, составляет порядка 10^-10 см³. Упаковка молекул ДНК достигается благодаря взаимодействию их с белковыми молекулами. Это теперь общепризнано. Но на что раньше не обращали внимания - это на то, что такая упаковка молекул может выполнять роль "буфера", препятствующего прямому взаимодействию между отдельными участками одной молекулы или между различными молекулами ДНК. Биофизический анализ показывает: если бы такого ограничения не было, то внутри каждой молекулы ДНК часто образовывались бы "шпильки", крестообразные структуры, тройные спирали и другие структуры, которые либо разрушались бы ДНК-азами, либо резко нарушали бы функцию ДНК. Но в процессе старения вероятность внутри- и особенно межмолекулярных взаимодействий ДНК возрастает. Возрастает она и под влиянием облучения, нарушающего ДНК-белковые взаимодействия и структуру хроматина, правильную организацию ДНК в ядре. Можно даже предвидеть, что при старении или под влиянием облучения образование дополнительных связей между молекулами ДНК становится взаимоускоряющимся, происходит своего рода генетическая катастрофа на клеточном уровне.

Возвращаясь к рассмотрению связи между радиобиологией и биогеронтологией на уровне общности свойств радиозащитных средств и факторов долголетия, приведу результат следующего сравнения.

В древнеиндийской медицине (Айюрведа) был весьма популярен экстракт растения, которое, как считалось, способствует продлению жизни. Сравнительно недавно радиобиологи Р. Гандхи и В. Л. Каул из научно-исследовательской лаборатории Джамму обнаружили, что экстракты из корней этого растения защищают и от отдаленных последствий облучения ионизирующими излучениями, т. е. от радиационного старения.

Конечно, нас интересуют прежде всего факторы со сходным действием, но содержащиеся в широкодоступных в нашей стране растениях. Хотя нужны еще дополнительные исследования, для того, чтобы рекомендации можно было считать научно строго обоснованными, все же упомяну о некоторых из таких благотворных факторов.

Собственно, об одном из них (β-каротине) речь уже шла. Здесь хочу лишь добавить, что обеспеченность людей предшественником витамина А, скорее всего, недостаточна. Например, поданным американского исследователя Н. Райка, у четверти всех обследованных американцев содержание витамина А в сыворотке крови было ниже нормы. Но в то же время ни в коем случае нельзя употреблять избыточное количество витамина А, иначе разовьется гипервитаминоз А с неблагоприятными последствиями для организма.

Другое дело его предшественник β-каротин. Даже если он употребляется в избытке, процесс превращения его в организме в витамин А тормозится, и β-каротин в исходной форме откладывается "про запас". Тем не менее повторяю, нужны дополнительные исследования, чтобы выяснить, не противопоказаны ли большие количества его некоторым людям. Необходимо выяснить адаптивные изменения эндогенных антиоксидантов от длительного приема экзогенных.

Процессы старения так же, как и канцерогенеза, можно разбить на несколько стадий. В 1973-1977 годах нами было обосновано положение, что опухолевый рост начинается с повреждения ДНК, инициирующего трансформацию нормальной клетки в злокачественную. Вслед за этой стадией инициации следует стадия промоции (развития). В процессе старения также можно выделить стадии инициации и промоции. В главе III было рассказано, что в ДНК клеток даже молодых здоровых людей обнаруживаются повреждения ДНК. Наверное, такие молекулярные события составляют стадию инициации старения. Но лишь спустя много лет после возникновения таких повреждений в организме обнаруживаются существенные физиологические или даже патофизиологические изменения. Тогда старение переходит во вторую стадию - промоции.

Разделение процессов канцерогенеза и старения на несколько стадий может иметь практическое значение. Теперь можно вести целенаправленный поиск веществ, преимущественно тормозящих ту или другую из стадий старения и (или) канцерогенеза, хотя некоторые факторы могут обладать потенциальной способностью тормозить обе стадии. Сравним, например, вещества, ингибирующие преимущественно ту или иную стадию канцерогенеза. Оказывается, что стадию инициации преимущественно тормозят антиоксиданты, витамины С, Е и некоторые флавоны. Начальные этапы стадии промоции - тоже витамин Е, селен, антиоксиданты, некоторые производные орнитина. Таким образом, витамин Е, селен и некоторые другие антиоксиданты обладают потенциальной способностью защищать организм от канцерогенных воздействий, тормозя обе стадии канцерогенеза. Вероятно, такой же способностью обладает и β-каротин, способный, очевидно, тормозить и старение на различных его стадиях.

О том, что каротиноиды обладают способностью увеличивать жизнеспособность клеток (в том числе клеток человека) и организмов, свидетельствуют результаты наших исследований с культивируемыми клетками. Эти результаты были доложены на Всесоюзном совещании "Культивирование клеток животных и человека" в ноябре 1985 года и опубликованы в трудах этого симпозиума. Кроме того, мы обнаружили (результаты совместных исследований с А. М. Кузиным, Т. И. Гикошвили, С. М. Бобневой), что β-каротин обладает радиозащитными свойствами. Таким образом, в перспективе может быть разработана довольно простая и широкодоступная диета, которая поддерживала бы здоровье и предохраняла и молодых и пожилых людей от опасных и распространенных хронических заболеваний, связанных со старением организма. Но такая диета должна также увеличивать устойчивость организма к внешним повреждающим факторам. Вспомним, что говорилось ранее о факторах, увеличивающих устойчивость организма к излучениям и химическим канцерогенам. А ведь многие люди и сами себя подвергают таким воздействиям, я имею в виду табачный дым, содержащий канцерогенные вещества, и длительное действие ультрафиолетовых лучей солнечного света, представляющего канцерогенную опасность для открытых участков кожи. Такой риск наверняка можно снизить с помощью β-каротина.

Кстати, нужно иметь в виду, что при определенных воздействиях на организм возрастает его потребность в тех или иных витаминах. Например, у курящих людей или людей, принимающих аспирин (и некоторые другие лекарства), увеличивается потребность в витамине С. У людей, употребивших алкогольсодержащий напиток, временно может быть нарушено усвоение витамина В, а при использовании для питья сильно хлорированной воды возрастает потребность в природном антиоксиданте - витамине Е.

Все сказанное подчеркивает необходимость индивидуального подхода к назначению средств, защищающих организм и от вредных воздействий окружающей среды, и от преждевременного старения, развивающегося спонтанно. А для этого наряду с традиционными медицинскими исследованиями необходимы биохимические и биофизические исследования, в частности определение содержания в крови β-каротина, витаминов А, Е и т. д.

Определение этих показателей в будущем станет необходимым условием количественной оценки состояния здоровья и отдельных людей и определенных коллективов и общественного здоровья в целом. Только с использованием этих и других биологических тестов, особенно тех, которые характеризуют рассмотренные в главе IV защитные механизмы организма, можно будет надежно оценивать функциональные возможности человека и даже прогнозировать (если это будет надо) состояние здоровья через тот или иной промежуток времени. Конечно, если речь идет об общественном здоровье, то использование методов физико-химической и клеточной биологии для его оценки подразумевает создание специального банка данных. К счастью, в последние годы разработана мощная вычислительная техника, позволяющая хранить в памяти ЭВМ гигантское количество информации (массивы или базы данных) и обрабатывать индивидуальные данные по различным параметрам. В сочетании с уже созданными быстродействующими автоматами для биохимического высокоточного анализа крови эти научно-технические достижения создают материальную основу для оценки здоровья не только с медицинской (традиционной), но и с биологической точки зрения. Все это поможет обследуемым повысить устойчивость организма к преждевременному старению, снизить вероятность заболеваний, особенно тяжелых.

Большие возможности открывают персональные компьютеры. В будущем каждый желающий сможет рассчитать оптимальную для себя диету, используя программы, составленные с помощью своего врача. При построении таких программ, вероятно, будут учтены и многие из тех данных, которые мы рассмотрели. И обязательно будет принято во внимание, что существует зависимость между состоянием здоровья в молодости - так называемым стартом жизненного пути человека и влиянием питания и вообще образа жизни на тип старения. Только в этом случае можно будет разработать эффективные средства предупреждения преждевременного старения.

Как известно, за последние 70 лет средняя продолжительность жизни в нашей стране существенно возросла. В настоящее время исследователи продолжают поиск средств увеличения продолжительности жизни. Для координации таких исследований в Академии медицинских наук СССР и других ведомствах нашей страны разработана единственная в мире долгосрочная программа "Продление жизни". В других социалистических странах также большое внимание уделяется этому направлению исследований.

В 1983 году в Будапеште состоялся X Европейский конгресс клинической геронтологии (интересно другое официальное название этого собрания ученых: "I Объединенный симпозиум европейских биологов и клинической секции Международной ассоциации геронтологов". Второе название подчеркивает стремление врачей-геронтологов объединить свои усилия по борьбе со старением с усилиями биологов).

На этом симпозиуме было множество сообщений о длительных клинических исследованиях различных препаратов, потенциально способных задержать развитие или даже снять уже развившиеся симптомы старения. Нельзя сказать, что при этом были получены выдающиеся результаты. Но все же анализ исследований, доложенных на симпозиуме, убеждает в том, что можно тормозить развитие нарушений при старении по крайней мере некоторых функций организма человека, хотя бы в небольшой степени. И что особенно интересно: с помощью определенных препаратов можно тормозить развитие у пожилых и старых пациентов симптомов болезней, ассоциированных со старением. Интересные данные представили ученые из соцстран. Так, на упомянутом симпозиуме венгерские геронтологи сообщили об исследовании гидергина, польские - кавинтона, румынские - аславиталя и геровиталя Н₃.

Что касается новых направлений геронтологии, развиваемых в западноевропейских странах, то отметим создание генноинженерной фирмы "Сенетек", целью которой является изучение роли клеточных белков в старении, а также разработка на основании изучения факторов, контролирующих старение, методов диагностики и лечения заболеваний. По данным зарубежной печати, в работе фирмы принимают участие многие известные ученые - крупные специалисты в различных областях биологии.

Прежде чем далее рассматривать перспективы исследования некоторых из ювенильных средств, подчеркну: речь будет идти пока лишь о научном исследовании. Мы уже не раз на страницах этой книги предостерегали читателя против использования каких бы то ни было медикаментозных средств без участия врача. Но даже и диетические факторы должны подбираться с обязательным учетом биохимической индивидуальности.

Мы с вами теперь знаем, сколь велико для здоровья значение сохранения целостности ДНК наших клеток. Известно и то, что этого можно достичь с помощью средств, усиливающих способность клеток к репарации ДНК. Но оказывается, что эта способность не у всех организмов даже одного вида одинакова: существуют индивидуальные особенности репарации ДНК. Мы с ними столкнулись при исследовании репарации ДНК в облученных in vitro фибробластах, полученных методом биопсии из кожи предплечья различных людей. Когда работа над этой книгой уже завершилась (в конце 1985 года), Дж. Вижг с соавторами из Института экспериментальной геронтологии (Голландия) сообщили о результатах анализа способности клеток человека репарировать повреждения ДНК, вызванные УФ-облучением или химическими мутагенами. Их вывод более категоричен, чем наш: существуют большие (!) индивидуальные различия по способности к репарации ДНК, причем такого рода различия - характерное свойство Homo sapiens.

Если это так, то при назначении средств, усиливающих репарацию ДНК, необходимо учитывать, какой именно механизм репарации вследствие наследственных изменений или нарушений в образе жизни оказался ослабленным.

Но мы теперь знаем, что поддерживать эффективность функционирования ДНК наших клеток на должном уровне можно, не только усиливая их способность к репарации ДНК, но и уменьшая повреждения ДНК мутагенными или ДНК-токсическими (генотоксическими) продуктами метаболизма. Как было подробно разъяснено ранее, такими веществами являются прежде всего активные формы кислорода (O₂, ОН·, Н₂О₂) и перекиси липидов. Читатель теперь знает и то, что защитить ДНК клеток от этих агентов можно, с помощью природных или нетоксических синтетических антиоксидантов. И что очень существенно с практической точки зрения: эти же средства можно использовать и для защиты ДНК от генотоксических факторов окружающей среды, в частности излучений.

В этой книге неоднократно отмечались общие звенья механизмов естественного старения и отдаленных эффектов излучений. Приводились и примеры общей закономерности: вещества, которые радиобиологи считают перспективными радиозащитными, и вещества, у которых геронтологи обнаружили способность увеличивать продолжительность жизни необлученных животных, в значительной степени совпадают. Среди этих веществ - антиоксиданты.

Сейчас добавим только, что при назначении людям антиоксидантов также должны учитываться особенности их метаболизма (скорости образования в клетках и тканях перекисей липидов и активности антиоксидантных систем, в частности тех, о которых речь шла в IV главе этой книги). Пока индивидуальные особенности этих биохимических параметров практически не исследованы, хотя такая биохимическая индивидуальность без особого труда, а главное, без вреда для исследуемого может быть определена, например, в небольшом количестве крови или путем определения содержания пентана в выдыхаемом человеком воздухе (это вещество образуется в процессе переокисления липидов; интересно также отметить, что его температура кипения лишь несколько ниже температуры тела человека и составляет 36,074°С).

Есть основания полагать, что эффекты нескольких антиоксидантов могут взаимодействовать. Таким образом, с целью усиления устойчивости организма к старению и связанным с ним болезням, а также к облучению и химическим мутагенам, загрязняющим окружающую среду, в будущем, вероятно, будет использован комплекс веществ, усиливающих репарацию и обладающих антиоксидантными свойствами. Наверное, этот защитный комплекс будет включать β-каротин, витамины С и Е, селен, определенные соединения, содержащие SH группы, фермент супероксиддисмутазу.

В процессе старения уменьшается активность не только такого защитного энзима, но и других ферментов. Это связано с возрастным торможением их синтеза, о чем подробно рассказывалось во II и III главах. Возможно, такое торможение удастся компенсировать с помощью факторов, увеличивающих эффективность биосинтеза белка. По-видимому, такими свойствами обладает центрофеноксид, являющийся к тому же антиоксидантом; по ряду данных он задерживает развитие одного из основных молекулярных признаков старения клетки - накопление в ней липофусцина.

На состоявшемся в октябре 1984 года в США симпозиуме по молекулярной биологии старения в нескольких докладах речь шла о дегидроэпиандростероне как о перспективном средстве, тормозящем или компенсирующем у лабораторных животных неблагоприятные эффекты старения. Ювенильные свойства этого вещества также могут быть связаны с его способностью "мягко активировать" синтез белка. Но даже если не удастся обратить вспять процесс торможения синтеза белка в клетках стареющего организма, то можно попытаться скомпенсировать неблагоприятные последствия этого торможения. Одно из основных таких следствий - уменьшение скорости синтеза нейромедиаторов (см. главу V), гормонов, АТФ (см. главу III), коэнзимов, холина и т. д. Включение ряда из них в диету (в физиологических количествах!) - простейший путь компенсации их недостаточного содержания в организме. Однако прежде, разумеется, должны быть налажены простые и дешевые, пригодные для массового использования методы анализа этих веществ в сыворотке и моче (почему это надо делать, станет ясно, если вспомнить снова о "биохимической индивидуальности" человека).

Перечисленные здесь антиоксиданты, а также средства, усиливающие репарацию ДНК (некоторые из них, возможно, получат, используя методы генной инженерии), будут пригодны для защиты от старения не только соматических, но и половых клеток, т. е. не только ныне живущих людей, но и будущих поколений. Об этой проблеме упоминалось в начале этой главы; здесь добавлю, что о практической ее значимости свидетельствуют, например, следующие биологические закономерности: при различных воздействиях на организм животных, которые приводят к повреждению их половых клеток (химические мутагены, радиация, спонтанное повреждение), учащение опухолевых заболеваний или сокращение продолжительности жизни наблюдается и у потомства. Причем эти вредные эффекты могут сохраняться не только в первом, но и в последующих поколениях.

Из всего сказанного в этой книге читателю, надеюсь, стала ясна и предполагаемая автором этих строк формула успеха на пути научной разработки эффективных средств предупреждения преждевременного старения и связанных с ним болезней.

Она включает целый ряд слагаемых:

теоретические исследования;

экспериментальные исследования с помощью физико-химических и физиологических методов;

медицинские эпидемиологические исследования с применением новейшей вычислительной техники;

разработку на основании этих данных рекомендаций по питанию, физической нагрузке и других рекомендаций;

использование опыта народной медицины и советы мудрых людей, в частности долгожителей, относительно правильного образа жизни.

Распространение соответствующих научных знаний среди широких слоев населения - хочется верить, тоже немаловажное слагаемое в успешной борьбе с преждевременным старением и ассоциируемыми с ним болезнями.