Спор маститых геронтологов
В 2000 году Стивен Остад, геронтолог из Университета Алабамы, и Джей Ольшанский, эпидемиолог и геронтолог из Университета Иллинойса, заключили пари.
Остад утверждал, что к текущему моменту на земле уже родился первый человек, который доживет до 150 лет, Ольшанский же считал, что этот возраст для вида homo sapience недостижим.
Забавное пари, с учетом того, что два авторитетных геронтолога не имеют ни малейшего шанса узнать, кто из них его выиграет.
Сам предмет спора, однако, не досужий.
Можно ли выйти на плато?
Первым ученым, задавшимся вопросом о границе физической жизни человека, был британский математик и страховой статистик Бенджамин Гомперц. В 1825 году он проанализировал доступные ему реестры демографических данных и создал математическую модель повышения риска смерти. В соответствии с ней, после того, как человек достиг двадцатилетнего возраста, его риск смерти начинает увеличиваться экспоненциально пока не достигает 100%.
Это математическая функция, которая отражает непрерывное увеличение величины с определенным коэффициентом. Говоря совсем просто, чем больше величина, тем больше ее следующее значение на графике. Для остановки роста требуется некое внешнее вмешательство. Близкий нам пример: по экспоненте развивалась пандемия, при этом внешние вмешательства, то есть ограничительные меры и вакцинация, несколько спрямляли ее.
Прошло 200 лет, но демографы и геронтологи до сих пор используют модель Гомперца, хотя и с поправками на огромные изменения, произошедшие за это время в образе жизни человека, а также на достижения медицинской науки.
В 1996 году ученые из Университета Южной Калифорнии Калеб Финч и Малькольм Пайк с использованием математической модели Гомперца рассчитали современный потолок человеческой жизни, который оказался равен 120 годам.
Некоторые геронтологи и демографы нашли такой результат вполне реальным, хотя до настоящего времени известен только один долгожитель, проживший столько лет. Это француженка Жанн Кальман, которая умерла в 1997 году в возрасте 122 года и 5 месяцев.
В 2016 году группа американских ученых из Колледжа медицины имени Альберта Эйнштейна (Нью-Йорк) проанализировала данные о максимальном возрасте смерти во Франции, Японии, Великобритании и США и пришла к выводу, что потолок возраста реально существует, мы пока не знаем его точно, но маловероятно, что кому-то удастся прожить более 125 лет.
Через два года итальянские ученые собрали информацию о жителях своей страны, достигших возраста 105 лет и более. Проанализировав ее, эксперты пришли к выводу, что кривая Гомперца в такого рода экстремальном возрасте выходит на плато, когда риск смерти в каждый последующий год составляет 50%. Таким образом, предельного возраста жизни не существует вовсе.
Итальянское исследование стало объектом острой критики прежде всего потому, что далеко не всегда паспортный возраст долгожителя совпадает с его реальным биологическим возрастом. 100 лет назад не было электронных баз данных, а условия жизни – с учетом войн и иных социальных катаклизмов – часто не способствовали сохранности документов.
Кроме того, по мнению Ольшанского, полученное итальянской группой плато – результат того, что людей, проживших более 100 лет, недостаточно для статистического анализа и создания достоверной математической модели.
Если бы плато было реальным, то количество тех, кто доживает до возраста 110 лет, удваивалось бы ежегодно. «Это значит, что шанс дожить до 120 или 125 лет исчезающе мал», – говорит еще один известный геронтолог.
Возможно, вы удивитесь, но слова эти принадлежат Остаду, который в 2000 году утверждал, что возраст в 150 лет вполне достижим.
Впрочем, по статистике ООН, в 2020 году в мире насчитывалось 573 000 жителей, чей возраст составлял 100 лет и более. Это в 20 раз больше, чем в 1970 году, и этот факт не может не воодушевить ученых.
Эпигенетические часы тикают
Математические модели – это, безусловно, важная часть в любой науке, но нельзя рассуждать о старении и предельном возрасте, не спросив мнения биологов. К счастью, им есть что сказать, ведь они накопили огромный массив информации на эту тему.
То, что процессы старения протекают у всех с разной скоростью, широко известный факт. Каждому из нас приходилось видеть пожилых ровесников, один из которых находится в гораздо лучшей физической и психической форме, чем другой.
Ученые подходят к изучению этого феномена с разных сторон.
Калифорнийский исследователь Стив Хорват прославился тем, что предложил концепцию эпигенетических часов в организме человека, отсчитывающих его возраст.
Хорват основывался на том, что гены определяют скорость старения человека лишь на 20%, а вот внешние факторы, называемые эпигенетическими, – на 80%.
Как это работает?
Наши гены кодируют разнообразные белки, являющиеся строительным материалом для клеток и тканей. Под воздействием эпигенетических факторов гены могут включаться, активироваться, выключаться, в результате чего производство определенных белков может стать избыточным или недостаточным.
Питание, образ жизни и воздействие окружающей среды могут стимулировать эпигенетические изменения на протяжении всей жизни человека, влияя на процесс старения, ускоряя или тормозя его.
Одним из самых важных процессов, происходящих под воздействием вредных факторов и влияющих на поведение генов, является метилирование ДНК.
Процесс метилирования заключается в добавлении метильной группы (одного атома углерода и трех атомов водорода) к ДНК. Метилирование может влиять на активность генов.
Стив Хорват определил те участки ДНК, метилирование которых влияет на процесс старения. Их оказалось 353. Ряд проведенных им самим и его коллегами исследований продемонстрировал, что, используя эти биомаркеры, можно с высокой точностью определить возраст человека или отдельного органа/ткани.
Но самое главное заключается в том, что метилирование не является необратимым процессом. Проводя опыты на животных, ученые убедились: эпигенетические часы можно запустить в обратную сторону! Вот в этом исследовании научной группе под руководством гарвардского профессора Дэвида Синклера удалось омолодить пожилых мышей и даже вернуть им зрение.
В 2019 году калифорнийские ученые впервые провели эксперимент с небольшой группой людей.
Девять мужчин в возрасте от 51 до 65 лет принимали гормон роста и два препарата от диабета (дегидроэпиандростерон и метформин), что привело к омоложению их тимуса и иммунной системы. Проверив их биологических возраст при помощи эпигенетических часов, исследователи убедились в том, что мужчины стали на 2,5 года моложе.
Девять человек – это очень мало, однако, как говорит Хорват, даже на такой маленькой группе статистически значимый результат внушает оптимизм. Сейчас Хорват и его коллеги проводят рандомизированное плацебо-контролируемое исследование на группе в 85 человек.
Если результат удастся повторить, это станет серьезным прорывом в борьбе со старением.
Вывоз мусора из клетки
В 2014 году доктор Салва Себти и ее коллеги по Техасскому Юго-Западному университету (Даллас) начали эксперимент над мышами. Исследователи генетически модифицировали животных, усилив у них функцию клеточной детоксикации.
Детоксикация клеток происходит в результате аутофагии, которую можно сравнить с городской системой вывоза отходов. Сначала нужно упаковать мусор, потом собрать все пакеты в контейнер, а затем при помощи транспорта вывезти в специально предназначенное для их уничтожения место.
Процесс аутофагии также состоит из ряда этапов при участии разнообразных структур с функциями сбора, упаковки, транспортировки и уничтожения.
Научная группа Салвы Себти ждала результатов эксперимента два года, что для мышей аналогично 70 годам жизни человека. Исследователи обнаружили, что у животных с усиленной аутофагией почки и сердце были в гораздо лучшем состоянии, спонтанно возникающие злокачественные образования не увеличивались в размере, а в итоге эти мыши прожили дольше обычного на 10%.
Ранее другие научные группы демонстрировали сходные результаты в экспериментах на червях и мухах, но команда Техасского университета впервые показала, что усиление аутофагии имеет такой же эффект у млекопитающих.
Между тем использовать ту или иную терапию на основе усиления аутофагии у человека не так-то просто. Для того чтобы она была эффективной и безопасной, необходимо каким-то образом пометить, что вывозить из клетки, а что нет. Именно над этим сейчас работает ряд биотехнологических компаний.
Среди кандидатов на лекарство – препарат от диабета метформин и иммуносупрессивный препарат рапамицин, который дают пациентам после пересадки органов, чтобы предотвратить отторжение.
У червей и мышей эти препараты сработали: подопытные животные прожили дольше и находились в хорошей физической форме.
Давид Рубинштейн, молекулярный биолог Кембриджского университета, экспериментировал с препаратом фелодипин, который предназначен для снижения артериального давления. Рубинштейн и его коллеги тоже провели эксперименты с мышами и установили, что фелодипин вычищал стремящиеся к агрегации белки из мозга животных, значительно улучшая их ментальные функции.
Рубинштейн и его коллеги сейчас заняты планированием клинических испытаний фелодипина у людей.
Ученые, которые уже долгое время изучают процесс аутофагии, очень рады тому, что фармацевтическая промышленность наконец-то обратила внимание на их исследования и выразила готовность финансировать проекты, связанные с разработкой и испытаниями препаратов, замедляющих процесс старения человека.
Скип Виргин, руководитель американской биотехнологической компании Vir Biotechnology, думает о том, каким образом можно одновременно усилить сразу несколько этапов аутофагии.
Представьте, что мусор пакуется и собирается быстрее и к тому же мусоросжигающие заводы работают на большей мощности.
Кто знает, при такой интенсивной очистке клеток, не выиграет ли пари Стивен Остад, сказавший когда-то, что человек сможет дожить до 150 лет?
Источники:
Does the human lifespan have a limit?
The biological clean-ups that could combat age-related disease
Turning back time with epigenetic clocks
Эпигенетические часы: потенциал изучения
