Биолог билл эндрюс о теломерах и лекарстве от старости. Борьба с укорочением теломер В каких растениях содержится теломераза

Можно достать специальные омолаживающие кремы, покрасить волосы или даже купить кое-какие лекарства, но это не изменяет ситуацию в целом. Можем ли мы затормозить ход клеточных часов?

Старение — это не то, что видно снаружи. Это процесс, который происходит на микроскопическом уровне. К счастью, клетки могут замедлять этот процесс.

Деление клеток происходит в нашем теле постоянно

Это необходимо для замены старых, повреждённых клеток новыми. Одним из проявлений старения является замедление и прекращение делений клеток, в результате чего тело начинает увядать.

Считается, что старение связано с концевыми участками ДНК — . Они как «защитные колпачки» на концах хромосом. Такие же, как пластиковые наконечники, удерживающие концы шнурков, чтобы они не распались на нити.

При каждом делении клеток теломеры укорачиваются. Поэтому чем длиннее теломеры, тем больше делений ждёт клетки впереди, и дальше отступает старость.

Вот несколько факторов, которые оказывают влияние на длину теломер и наш возраст.

Правильное питание

Фото: pexels.com/Kaboompics // Karolina/CC0 License

Поскольку мы стареем, наша иммунная система также ослабевает. Клетки-защитники крови Т-лимфоциты теряют свои свойства, что делает нас более уязвимыми для заболеваний, от простуды до рака.

Снижение функций Т-клеток связано с молекулой p38 МАРК, согласно исследователям из Университетского колледжа Лондона.

Блок р38 МАРК стимулирует активность Т-клеток и усиливает их потенциал к делению. Хорошая новость в том, что р38 МАРК активировался при низком потреблении питательных веществ. То есть, чтобы избежать старения лимфоцитов и нарушения иммунитета, надо питаться правильно.

Физическая активность повышает потенциал митохондрий

Физическая активность не только хороший способ избежать заболеваний цивилизации, но и средство от старения, правда, с небольшой оговоркой. Исследователи из Клиники Майо обнаружили, что фаст-фуд может ускорить старение клеток у мышей, а физическая активность замедлить.

Физическая активность повышает потенциал митохондрий, энергетических станций в клетках. Упражнения увеличивают как количество митохондрий, так и их активность.

Однако не стоит злоупотреблять избыточными нагрузками. Сверхинтенсивные физические нагрузки способны ускорить обмен веществ и деление клеток.

Согласно мнению доктора Джоэла Фурмана, активация метаболизма важна для потери веса. Но в то же время, она приводит к преждевременному старению.

Потеря веса может добавить клеткам жизни

Cогласно данным American Society for Metabolic and Bariatric Surgery, ожирение имеет неблагоприятное воздействие на здоровье, вызывает преждевременное старение и сокращает продолжительность жизни.

Даже лечение ожирения хирургическим путём привело к увеличению длины теломер. Если теломеры становятся длиннее, вы отодвигаете старость.

Медитация

Хотите вернуться к беззаботным дням детства? Исследователи из American College of Physicians обнаружили, что регулярные занятия медитацией привели к снижению показателей клеточного стресса на17%.

Контроль стресса является важным шагом для борьбы со старением, так как стресс укорачивает длину теломер и вызывает в организме системное воспаление.

Лекарственные травы

Некоторые источники утверждают, что китайский имбирь, гинкго билоба и экстракт корня астрагала благоприятно влияют на состояние теломер. Экстракты этих растений смогли уменьшить количество иммунных клеток с короткими теломерами.

Однако в некоторых случаях, исследователи имели материальную заинтересованность в результатах экспериментов, сообщает Rodale News.

Встань и иди

На самом деле, большинство вещей, которые мы делаем сидя, не заслужили столько времени.

Это продолжение статьи про «Кортизол, окислительный процесс, теломеры и наша молодость», начало .

Продолжаю исследовать тему молодости и ДНК.

А если коротко, то речь идет о теломерах — генах на конце нашей ДНК, от которых зависит, сколько раз клетка может делиться, прежде чем погибнет. Понятно, что нам очень полезно знать про удлинение теломеров.

И именно теломеры, в конечном итоге, являются показателем биологического возраста и повышенного риска подверженности различным заболеваниям и играют важную роль для нашего здоровья.

Последние данные свидетельствуют о том, что укороченный теломер может ингибировать (подавлять, окислять) функцию стволовых клеток, клеточную регенерацию и поддержание органов и участвовать в страшном процессе старения.

Что их укорачивает?

Один из существенных факторов: стресс. Любой. В результате плохой экологии, неблагоприятного окружения и района, домашнего насилия и т.д.

Что удлиняет?

Как ни странно, сама Нобелевский лауреат, которой принадлежит «открытие того, как теломеры и фермент теломераза защищают хромосомы» в результате многочисленных исследований и сотрудничеств с психиатрами, пришла к выводу, что медитация и пребывание в здесь и теперь — ключ к здоровью и долголетию (про долголетие ).

Кроме того, тема тщательно изучается и с других сторон, и сегодня ученые приходят к следующим выводам относительно длины теломеров и основных принципов их здоровья.

Что говорят ученые о том, как же все-таки помогать теломерам оставаться «длинными и здоровыми»:)?

1. Молодость сердца и Омега-3.

Проведенное в 2010 г. исследование пациентов с ишемической болезнью сердца (ИБС) обнаружило обратную связь между уровнями рыбьего жира в крови и скоростью укорочения теломер за 5 лет, предполагая возможное объяснение защитных эффектов жирных кислот Омега-3. Так как теломеры являются маркером биологического старения, смертность среди больных с сердечно-сосудистыми заболеваниями можно предсказать с помощью их длины. Исследователи из Калифорнийского университета, Сан-Франциско, обследовали более 600 пациентов и обнаружили, что чем выше уровень Омега-3 у пациентов с ишемической болезнью сердца, тем длиннее теломеры.

Выбирайте высококачественные добавки рыбьего жира и принимайте по 2-3 капсулы (или 1 чайную ложку) два раза в день во время еды.

2. Ежедневно двигайтесь.

В 2008 г. было проведено исследование среди более 2400 близнецов, во время которого сравнивали длину их теломеров. Те, кто тренировался, были биологически моложе, чем те, кто этого не делал. На самом деле, теломеры наиболее активных субъектов оказались на 200 нуклеотидов длиннее, чем у наименее активных субъектов.

Каждую неделю занимайтесь 30-минутными силовыми тренировками (3 раза), 1-2 интервальными кардиотренировками (не более 30 минут) и йогой.

3. Антиэйдж и астрагал.

Астрагал используется в традиционной китайской медицине и обладает иммуностимулирующими свойствами. Обнаружено, что некоторые молекулы астрагала способствуют росту теломеров. Вещества в его корне (так называемые циклоастрагенол и астрагалозид) могут замедлить процесс старения путем активации производства фермента теломеразы (ответственного за восстановление теломер). Две запатентованные формы экстракта корня астрагала известны как TAT2 и TA-65.

4. Ежедневная доза солнечного света.

Чем выше концентрация витамина D, тем длиннее теломеры. Исследователи сообщают, что влияние на теломеров витамина D, вероятно, связано с ингибирующим эффектом на воспаление.

Помните, что закисляющий стресс и воспаление старят вас быстрее, поэтому нужно принять ежедневную дозу солнечного света, чтобы выглядеть и чувствовать себя лучше.

5. Поверните время вспять с ресвератролом.

Известно, что ресвератрол в красном вине улучшает функцию кровеносных сосудов, уменьшает жировые клетки и даже тормозит процесс старения. Это правда! Исследование 2003 г. показало, что обработанные ресвератролом дрожжи жили на 60% дольше. Злоупотреблять не надо, как советуют французы, один бокал красного вина не повредит.

6. Откажитесь от вредных привычек.

Стресс, сахар и воспаление независимо друг от друга укорачивают длину теломер и ускоряют старение клеток.

1674 0

Каждое деление клетки требует копирования ее ДНК. За это отвечает фермент ДНК-полимераза.

Он несколько напоминает поезд: движется по рельсам в виде двойной спирали ДНК и "буква за буквой" воспроизводит ее нуклеотидную последовательность, изготовляя идентичную молекулу, которая остается рядом с оригиналом.

Однако у ДНК-полимеразы есть существенный недостаток. По причинам, углубляться в которые нет необходимости, вся молекула ДНК этим ферментом никогда не копируется.

Иными словами, при каждом клеточном делении небольшой ее участок теряется, и скопированная цепочка оказывается короче исходной. Конец хромосомы постепенно "обгрызается".

Вторая возникающая с хромосомами проблема - их тенденция часто рваться из-за действия радиации и других неблагоприятных факторов. Клетке приходится сшивать возникающие обрывки. При этом, разумеется, она ни в коем случае не должна путать их с концами интактных хромосом, и, следовательно, ей надо каким-то образом различать эти два типа участков ДНК.

Частично такая проблема решается природой с помощью теломер . Эти концевые участки хромосом не содержат генетической информации, представляя собой монотонные повторы короткой последовательности нуклеотидов. Их укорочение при многократных копированиях ДНК и клеточных деления никакого вреда организму не приносит - пока теломеры остаются достаточно длинными. однако ее полного исчезновения бояться не стоит, поскольку существует фермент теломераза, который удлиняет эту бессмысленную концевую последовательность ДНК.

Точнее говоря, он решает сразу две проблемы. С одной стороны, экспрессирующие теломеразу клетки восстанавливают свои укорачивающиеся при каждом делении теломеры и могут делиться неограниченно долго. С другой стороны, сохранение теломер не позволяет механизму, устраняющему разрывы ДНК, сшивать разные хромосомы: бессмысленные концевые повторы распознаются соответствующими ферментами и оставляются в покое.

Люди и некоторые другие виды остроумно используют эту теломернотеломеразную систему для защиты от рака. Злокачественные клетки убивают организм только после многократного деления. Без теломеразы это невозможно: если теломеры не будут восстанавливаться, они постепенно исчезнут, концы хромосом, перестав отличаться от внутрихромосомных разрывов, в конце концов, соединятся, а в результате раковые клетки как минимум не смогут больше делиться. Поэтому кодирующие теломеразу гены в них по мере возможности отключаются.

Для восстановления активности этого фермента и, соответственно, способности раковых клеток к делению потребовалось бы много очень "удачных" мутаций. Хотя этот вопрос изучен меньше, у пожилых носителей цитомегаловируса (ЦМВ) наблюдается также избыток дефектных СD4-лимфоцитов, называемых Т-хелперами, которые помогают другим компонентам иммунной системы организовать контрнаступление на проникшие в организм патогены. Иными словами, у этих внешне здоровых людей происходит такая же клональная экспансия нацеленных на ЦМВ, но лишенных рецептора CD28 СD4-клеток, как и в их СD8-популяции. Результат - аналогичное перенасыщение специализированными лимфоцитами, не реагирующими на активацию антиген-презентирующими клетками.

Не активируясь ими, эти дефектные Т-хелперы не выполняют своей функции, т.е. не обеспечивают мобилизацию на борьбу с врагом СD8-лимфоцитов и других иммунных клеток. Такая ситуация - вместе с упоминавшейся выше неспособностью Т-киллеров эффективно атаковать свои мишени - дает цитомегаловирус беспрепятственно размножаться. Это ведет к дополнительным клональным экспансиям и дальнейшему усугублению иммунной дисфункции.

Клонально размножившиеся ЦМВ-специфичные СD8-клетки анергичны (неэффективны) и с других точек зрения. При первом заражении мышиным вариантом этого вируса молодые мыши вырабатывают очень активные Т-киллеры, распознающие не менее 24 его антигенов. Однако, когда инфекция становится хронической, их нацеленные на ЦМВ спецподразделения сокращаются до клонов, реагирующих в среднем лишь на пять таких белков. Кроме того, у пожилых людей с цитомегаловирусом анергические СD8-клетки реагируют на вирус слабее, чем у молодых его носителей, вырабатывая значительно меньше гамма-интерферона, одного из важнейших химических усилителей иммунологического ответа.

Плохие полководцы хороших армий

Например, согласно широко распространенному сейчас мнению, старение Т-клеток объясняет возрастное снижение эффективности В-лимфоцитов, синтезирующих антитела к чужим антигенам и метящих таким образом патогены как мишени для разрушения другими клетками. Для созревания и выработки антител В-клеткам необходимы сигналы от Т-хелперов, поэтому доказательство того, что старость Т-клеток вызывает снижение эффективности В-лимфоцитарной системы, независимое от ее собственного старения, было лишь вопросом времени.

К сожалению, никто пока не выяснял, обусловлен ли такой эффект индуцированной цитомегаловирусом клональной экспансией Т-лимфоцитов, играющей важнейшую роль в развитии прочих аспектов старения всей их популяции. В результате мы не знаем, насколько сильно влияет на В-клетки такой специфический феномен, как анергизация Т-клеток.

Даже если отвлечься от механистических объяснений и молекулярно-биологических механизмов, реальное влияние ползучего подтачивания всей иммунной системы анергическими СD8-клонами на человеческое здоровье становится очевидным при изучении конкретных результатов этого процесса. Опыты на животных показывают, что возрастная клональная экспансия отдельных СD8-субпопуляций снижает разнообразие присутствующих в организме Т-клеток, а в итоге и их способность обеспечивать эффективную иммунную защиту. Примеры аналогичных этому эффектов у нашего с вами вида - ухудшение СD8-ответа на прививки от гриппа и происходящее несколько позже ослабление Т-клеточного иммунитета против вируса Эпштейна-Барр у людей с клональной экспансией ЦМВ-специфичных клеток памяти.

Подсчет потерь

Прежде всего, у пожилых людей, пострадавших от гриппа или спровоцированной им пневмонии, наблюдаются удивительно долгие их последствия, существенно ускоряющие прочие патологические процессы и движение человека в сторону старческой беспомощности, а в конечном итоге и на кладбище. По многим данным, перенесенный в солидном возрасте грипп повышает риск смерти от неожиданных причин типа инфаркта миокарда и инсульта, а также от как будто не связанных с этой инфекцией респираторных заболеваний; кроме того, обостряется течение застойной сердечной недостаточности.

Далее, такое долгое выздоровление биологически старых людей от гриппа, накладываясь на их общую слабость, обусловленную другими аспектами старения, вероятно, способствует серьезной, зачастую пожизненной функциональной деградации и инвалидизации. Грипп нередко укладывает пожилого человека в больницу, порой на целых три недели, а исследования показывают, что каждый день постельного режима означает для него потерю до 5% мышечной силы и 1% аэробической выносливости. Однако, видя, как женщина в возрасте с трудом открывает дверь или, поскользнувшись на льду, ломает себе шейку бедра, никто не думает о перенесенной ею простуде или иммунологическом старении.

Можно вспомнить и о других старческих недугах, в развитии которых, по-видимому, существенную роль играют клоны анергических Т-клеток, но свидетельства этого не настолько очевидны. Одна из таких патологий - остеопороз. У пожилых женщин с остеопорозными переломами обнаружены более высокие уровни анергических СD8-клеток, чем у их сверстниц со здоровыми костями. При этом некоторые молекулярные механизмы наводят на мысль, что обилие таких дефектных лимфоцитов являются именно причиной, а не следствием снижение плотности и прочности костной ткани.

Кроме того, несмотря на сравнительную спекулятивность данного предположения, ползучая "клонализация" Т-клеточной популяции могла бы влиять даже на ход атеросклероза. Она ведет к хроническому воспалительному процессу, который, как известно, портит артерии, способствуя возникновению инфаркта миокарда. В пользу этой гипотезы говорит более высокий, чем у здоровых людей, уровень анергических СD8-клеток у пациентов с ишемической болезнью сердца - как при ЦМВ-инфекции, так и в ее отсутствие. Таким образом, ослабление иммунной системы является, по-видимому, как облегчающим фактором, так и результатом инфекционного поражения артерий, которое в свою очередь благоприятствует развитию атеросклероза со всеми его потенциальными последствиями.

Как уже говорилось, точные доказательства связи анергических клонов Т-клеток с этими отдаленными эффектами пока отсутствуют. Однако пара интересных исследований в рамках осуществляемого сейчас Европейским союзом проекта Т-КИС (Т-клеточный иммунитет и старение) , уже приблизил нас к более четкой оценке летальной роли этой причины возрастного иммунодефицита - что бы в конечном итоге ни было написано в свидетельстве о смерти.

Эти исследования касались двух когорт "самых старых" жителей Швеции, т.е. тех, кому за 80 и за 90, причем охватывали только людей, практически здоровых по сравнению с большинством своих хронологических сверстников: с отсутствием в анамнезе серьезных заболеваний сердца, головного мозга, печени и почек, без рака, диабета, признаков активных инфекций или химических маркеров воспаления и не принимающих никаких лекарств, заметно действующих на иммунную систему, включая недавние вакцинации.

Европейские ученые обнаружили даже среди этих относительно здоровых стариков несколько человек с комплексом скрытых иммунологических дефектов ("фенотипом иммунного риска"), например различными формами возрастного поражения, которые можно объяснить цитомегаловирус-инфекцией, а значит, в не меньшей степени и клональной экспансией анергических ЦМВ-специфичных CD8-клеток.

Тот факт, что некоторые представители изученной здоровой, несмотря на большую хронологическую старость (по современным стандартам) выборки были свободны от клонов анергических Т-клеток, позволил проследить их "чистый" эффект в подгруппе, где присутствие таких лимфоцитов могло действительно способствовать развивающимся в следующие два года болезням, а не являться их результатом.

Никого не удивил результат наблюдений: фенотип иммунного риска, как и предполагалось, повышал вероятность скорой кончины, однако масштабы такого влияния шокировали. Оно было особенно выражено в группе людей старше 90, где этот дефицит позволял объяснить 57% смертности. Напоминаем: речь идет о возрастном ослаблении иммунной системы, вызываемом вирусом, активность которого многими из нас вообще не замечается, а в прочих случаях обычно ощущается лишь как легкое недомогание с повышением температуры.

Важно правильно понять все значение этого открытия. Фенотип иммунного риска способствовал всем причинам смертности, а не только повышал риск умереть от инфекционной болезни. Хотя внешние патогены, действительно, убивают многих биологически старых людей, микробные атаки объясняют полученные результаты далеко не полностью.

Война против клонов

Один из вариантов профилактики, поддерживаемый многими иммунологами, - вакцинация против цитомегаловируса. Еще до того, как выяснилась центральная роль ЦМВ-инфекции в возрастном ослаблении иммунной системы, опубликованный в 1999 доклад Медицинского института Национальной академии наук США, отмечая неудовлетворительные темпы разработки новых вакцин, поставил на первое место в списке неотложных задач создание эффективной анти-ЦМВ-вакцины. Подчеркнем, что авторы доклада исходили только из накопленной к тому времени информации о человеческих и финансовых потерях, вызываемых этим вирусом.

Позднее Национальное агентство США по программе вакцинации, придя к такому же выводу, запросило у правительства дополнительные средства на исследования в области вакцины против цитомегаловируса. Сейчас, когда получены четкие доказательства важной роли ЦМВ-инфекции в старении иммунной системы, многие специалисты высказываются за дальнейшее увеличение этих ассигнований.

Хотя польза такого подхода и выглядит бесспорной, стоит напомнить, что речь идет главным образом о профилактической стратегии. Она снизит риск заражения ЦМВ и, возможно, усилит иммунный ответ на него уже инфицированных людей, но не избавит их от вируса полностью и, естественно, не устранит накопленного за долгие годы его присутствия иммунологического ущерба.

Следовательно, такая вакцина спасет относительно небольшой процент младенцев от тяжелых врожденных дефектов и предотвратит безвременную кончину многих больных СПИДом и пациентов с пересаженными органами, однако почти не улучшит состояния сотен миллионов людей, уже страдающих от хронических инфекций и повышенной чувствительностью к патогенам из-за ослабления иммунной системы клональной экспансией анергических СD8-клеток.

Другие предложения, хотя бы потенциально устраняющие некоторые аспекты иммунологического старения, связаны с попыткой лечения дефектов уже существующих анергических Т-клеток методами генной терапии. Идея в том, что снабжение этих лимфоцитов генами, кодирующими их утраченные или недостаточно активные белки (например, СD28-рецептор или теломеразу), позволило бы восстановить эффективность выполнения ими своих специфических задач и предупредить угнетение прочих Т-клеточных популяций. Хотя подобный подход и выглядит логичным, польза его представляется слишком ограниченной, а путь клинической разработки - чересчур туманным.

Что же касается конкретно теломеразы, последствия ее активизации в любой клетке вызывают еще много вопросов и требуют более серьезного рассмотрения. Эти сомнения связаны с еще одной возрастной патологией - раком. Поскольку необходима хотя бы крошечная теломера для продолжения делений, каждое из которых ее укорачивает, клеткам с потенциально канцерогенными мутациями для превращения в злокачественную опухоль требуется механизм восстановления теломеры.

Почти все раковые клетки запускают его, срывая собственные тормоза с теломеразных генов. Стоит ли снабжать этими генами дефектные клетки, тем более учитывая риск случайного "заражения" геннотерапевтическими векторами "посторонних" клеток, в которых ни в коем случае нельзя включать теломеразу?

Более правомерным решением выглядит не реабилитация бездействующих лимфоцитов, а их уничтожение. Пожилым носителям цитомегаловируса, по-видимому, не хватает функциональных Т-киллеров, нацеленных на зараженные этим вирусом клетки. Причина такого дефицита - перенасыщение организма огромными субпопуляциями анергических лимфоцитов. Даже если нам удастся вернуть всем им полную иммунологическую компетентность, они будут создавать проблему, все еще ограничивая ресурсы, необходимые для сохранения наивных лимфоцитов и клеток памяти, необходимых для защиты от других патогенов.

Теоретически все выглядит просто. Избавившись от анергических Т-клонов, мы освободим иммунологические пространство для здоровых клеток других типов и специализаций, а том числе и для активных нацеленных на ЦМВ лимфоцитов.

Остается решить вопрос: как очистить организм от расплодившихся бездельников, оставив в живых всех (или хотя бы почти всех) их заложников, которых мы хотим избавить от угнетателей-тунеядцев. Онкологи уже располагают достаточно эффективными и не слишком вредными для организма в целом лекарственными и радиационными методами уничтожения сравнительно крупных опухолей в конкретных участках тела, однако этот подход неприменим в случае анергических Т-клеток, не сконцентрированных в отдельных местах, а распределенных по различным тканям и органам.

По той же причине бесполезно говорить о хирургическом вмешательстве. Опухоль можно вырезать (или как минимум урезать), добившись с определенным риском того или иного клинического улучшения. Однако в ближайшем будущем никаких способов индивидуального хирургического удаления анергических Т-клеток не предвидится.

Тем не менее, несмотря не неприменимость традиционных противораковых методов в качестве образца для разработки необходимой нам биотехнологии, последние впечатляющие успехи онкологов наводят на мысль о принципиальной возможности терапии, обеспечивающей избирательное избавление организма от не желающих умирать клеток.

Аромат Гливека

Конечно, эти лекарства тоже дают побочные эффекты - от них не свободно ни одно "нарушающее метаболизм" средство. Например, герцептин нацелен на ростовой рецептор HER-2: связывая его, он препятствует неконтролируемому размножению раковых клеток, которое стимулируется избытком копий этого рецептора на их поверхности. Однако нормальные клетки размножаются "как надо" тоже благодаря HER-2-стимуляции, только сравнительно слабой.

А в результате применение герцептина может вызывать смертельно опасную застойную сердечную недостаточность - побочный эффект, который недавние исследования обнаружили также у некоторых пациентов, пользующихся гливеком, который считался в высшей степени безвредным медикаментом - именно потому, что нацелен только на аномальную форму одного из трансдукторов ростовых сигналов.

Аналогичным образом, влияя на устойчивость анергических Т-лимфоцитов к апоптозу, можно было бы стимулировать их "самоубийство", однако остается вопрос: как не погубить попутно нормальные клетки?

Эти средства не дают эффекта, пока на них не действует определенное низкоэнергетическое лазерное облучение, которое со своей стороны никак не сказывается на людях, не получавших таких медикаментов: лучи без всякого вреда проходят сквозь их тело. Однако, когда они проникают в клетки, накопившие фотодинамическое лекарство, его свойства приводят к их резкому разогреванию или насыщению свободными радикалами. В результате эти раковые клетки гибнут, а все остальные (не считая находящихся в непосредственной близости) никак не страдают.

Первое ФДТ-средство, Фотофрин, было допущено в развитых странах для лечения далеко зашедшего рака легких, пищеварительного тракта и мочевыводящих путей еще в начале 1990-х. Сейчас используются или находятся в завершающей стадии разработки более совершенные варианты такой терапии.

Самое перспективное из ее средств, Рс-4, избирательно накапливается в определенных типах раковых клеток, поскольку хорошо растворяется в жирах, которыми особенно богаты эти клетки. Проникнув в них, Рс-4 благодаря особенностям своей структуры встраиваются в митохондрии. Последующее лазерное облучение запускает свободнорадикальную бомбежку, которая либо индуцирует апоптоз, либо - в худшем случае - убивает раковые клетки "грязным способом", сшивая их белки, окисляя липидные мембраны, разрушая ДНК мутациями.

Теломеры представляют собой повторяющуюся последовательность ДНК на концах хромосом. Всякий раз, когда клетка воспроизводится, теломеры становятся короче. В конечном счёте, теломеры изнашиваются, и клетка более не способна делиться и омолаживаться, в результате чего здоровье клетки ухудшается, что увеличивает риск болезни. В итоге клетка погибает.

В 1962 американский учёный Л. Хейфлик произвёл переворот в области биологии клетки, создав концепцию теломер, известную как лимит Хейфлика. По мнению Хейфлика, максимальная (потенциально) продолжительность человеческой жизни составляет сто двадцать лет – это возраст, когда слишком большое количество клеток уже не способно к делению, и организм умирает.

Механизм, посредством которого питательные вещества влияют на длину теломер, заключается в том, что еда оказывает воздействие на теломеразу, энзим, добавляющий теломерные повторы к концам ДНК.

Теломеразе посвящены тысячи исследований. Они известны тем, что поддерживают геномную стабильность, предотвращают нежелательную активацию путей повреждения ДНК и регулируют старение клеток.

В 1984 Элизабет Блэкбёрн, профессор биохимии и биофизики в Калифорнийском университете в Сан-Франциско, обнаружила, что энзим теломераза способен удлинять теломеры, синтезируя ДНК из РНК-праймера. В 2009 Блэкбёрн, Кэрол Грейдер и Джек Шостак получили Нобелевскую премию в области физиологии и медицины за открытие того, как теломеры и энзим теломераза защищают хромосомы.

Вполне возможно, что знание о теломерах даст нам возможность значительно увеличить продолжительности жизни. Естественно, исследователи занимаются разработкой фармацевтических средств такого рода, но существуют достаточные свидетельства того, что простой образ жизни и правильное питание тоже эффективны.

Это радует, поскольку короткие теломеры суть фактор риска – они приводят не только к смерти, но и к многочисленным заболеваниям.

Так, укорачивание теломер связывают с заболеваниями, список которых приведён ниже. Исследования на животных показали, что многие заболевания могут быть устранены благодаря восстановлению функции теломеразы. Это и пониженная сопротивляемость иммунной системы инфекциям, и диабет второго типа, и атеросклеротическое повреждение, а также нейродегенеративные болезни, тестикулярная, селезёночная, кишечная атрофия.

Результаты всё большего числа исследований показывают, что определённые нутриенты играют значительную роль в деле защиты длины теломер и оказывают значительное влияние на продолжительность жизни, в их числе – железо, жиры омега-3, а также витамины E и C, витамин D3, цинк, витамин B12.

Ниже приведено описание некоторых питательных веществ такого рода.

Астаксантин

Астаксантин обладает прекрасным противовоспалительным действием и эффективно защищает ДНК. Исследования показали, что он способен защищать ДНК от повреждения, вызванного гамма радиацией. Астаксантин обладает множеством уникальных черт, которые делают его выдающимся соединением.

Например, это самый мощный окислитель-каротиноид, способный «вымывать» свободные радикалы: астаксантин в 65 раз эффективнее витамина C, в 54 раза – бета-каротина и в 14 раз – витамина E. Он в 550 раз более эффективен, нежели витамин E, и в 11 раз более эффективен, нежели бета-каротин, в деле нейтрализации синглетного кислорода.

Астаксантин преодолевает и гемоэнцефалический, и гематоретинальный барьер (бета-каротин и каротиноид ликопин на это не способны), благодаря чему мозг, глаза и центральная нервная система получают антиокислительную и антивоспалительную защиту.

Другое свойство, отличающее астаксантин от иных каротиноидов, выражается в том, что он не может действовать как проокислитель. Многие антиоксиданты действуют как прооксиданты (т. е., они начинают окислять, вместо того, чтобы противодействовать окислению). Однако астаксантин, даже в больших количествах, не действует как окислитель.

Наконец, одно из самых важных свойств астаксантина – его уникальная способность защищать всю клетку от разрушения: как водорастворимую, так и жирорастворимую её части. Другие антиоксиданты влияют лишь либо на одну, либо на другую часть. Уникальные физические характеристики астаксантина позволяют ему находиться в клеточной мембране, защищая также внутреннюю область клетки.

Прекрасным источником астаксантина является микроскопическая водоросль Haematococcus pluvialis, растущая на Шведском архипелаге. Кроме того, астаксантин содержит старая добрая черника.

Убихинол

Убихинол - восстановленная форма убихинона. По сути, убихинол – это убихинон, присоединивший к себе молекулу водорода. Содержится в брокколи, петрушке и апельсинах.

Ферментированные продукты/пробиотики

Совершенно очевидно, что диета, состоящая, преимущественно, из переработанных продуктов, сокращает продолжительность жизни. Исследователи считают, что в будущих поколениях возможны множественные генетические мутации и функциональные расстройства, приводящие к болезням – по той причине, что нынешнее поколение активно потребляет искусственные и переработанные продукты.

Отчасти, проблема заключается в том, что переработанные продукты, изобилующие сахаром и химическими веществами, эффективно уничтожают кишечную микрофлору. Микрофлора влияет на иммунную систему, которая, является естественной защитной системой тела. Антибиотики, стресс, искусственные подсластители, хлорированная вода и многие другие явления также уменьшают объём пробиотиков в кишечнике, что предрасполагает организм к болезням и преждевременной старости. В идеале, рацион должен включать традиционно культивируемые и ферментированные продукты.

Витамин K2

Этот витамин вполне может быть «ещё одним витамином D», поскольку исследования показывают многочисленные блага этого витамина для здоровья. Большинство людей получает адекватное количество витамина K2 (поскольку он синтезируется самим организмом в тонком кишечнике), которое позволяет поддерживать коагуляцию крови на адекватном уровне, но этого количества не достаточно, чтобы защитить организм от серьёзных проблем со здоровьем. Например, проведённые в последние годы исследования показывают, что витамин K2 может защищать организм от рака предстательной железы. Витамин K2 также благотворен для здоровья сердца. Содержится в молоке, сое (в больших количествах – в натто).

Магний

Магний играет важную роль в деле воспроизводства ДНК, его восстановлении и синтезе рибонуклеиновой кислоты. Долгосрочный дефицит магния приводит к сокращению теломер в телах крыс и клеточной культуре. Недостаток ионов магния негативно влияет на здоровье генов. Нехватка магния понижает способность тела восстанавливать повреждённую ДНК и вызывает в хромосомах аномалии. В целом, магний влияет на длину теломер, поскольку связан со здоровьем ДНК и её способностью восстанавливаться, а также повышает сопротивляемость организма окислительному стрессу и воспалению. Содержится в шпинате, спарже, пшеничных отрубях, орехах и семечках, фасоли, зелёных яблоках и салате, в сладком перце.

Полифенолы

Полифенолы – мощные антиокислители, способные замедлять процесс.

Исследователи из Медицинской Школы Стэнфордского Университета (Stanford University School of Medicine , США) разработали новый метод, позволяющий быстро и эффективно увеличить длину теломер - концевых участков хромосом, которые выполняют защитную функцию и связаны со старением организма и развитием возрастных заболеваний.

Теломеры представляют собой концевые участки хромосом. В молодом возрасте длина теломер составляет около 8-10 тыс. нуклеотидов. С каждым клеточным делением концевые участки укорачиваются, однако, при достижении критической длины, клетки прекращают делиться или погибают.

Новая процедура, подразумевающая использование модифицированных РНК, позволит удлинить теломеры и, таким образом, получать большее количество клеток для экспериментов или разработки препаратов, считают исследователи. Клетки кожи, теломеры которых были искусственно удлинены, могли делиться до 40 раз больше, чем обычные клетки. Потенциально данное исследование может привести к открытию новых способов лечения заболеваний, связанных с укорочением теломер. Испытав новый метод в лаборатории, ученые наблюдали, что экспериментальные клетки вели себя так, словно они были «моложе» контрольных клеток - вместо стагнации или гибели клетки эффективно делились. Результаты исследования опубликованы в FASEB Journal .

«Мы нашли способ удлинения хромосом человека на 1 тыс. нуклеотидов, повернув назад «внутренние часы» таких клеток на время, эквивалентное многим годам жизни человека , - рассказывает главный автор статьи Хэлен Блау (Helen Blau), профессор микробиологии и иммунологии Стэнфордского Университета, директор университетской Лаборатории Биологии Стволовых Клеток им. Бакстер (Baxter Laboratory for Stem Cell Biology), - Это значительно увеличивает число клеток, доступных, например, для тестирования лекарственных препаратов или моделирования заболеваний» .

Для удлинения теломер исследователи использовали модифицированную мРНК (молекулу, передающую информацию от ДНК в рибосомы - клеточные органеллы, синтезирующие белки). Модифицированная РНК содержала кодирующие последовательности белка TERT - активного компонента фермента теломеразы - это позволяло экспрессировать теломеразу, которая удлиняла концы хромосом. Теломераза экспрессируется в активно делящихся клетках, например, стволовых или половых - в том числе и тех, которые дают начало развитию сперматозоидов и яйцеклеток, для обеспечения сохранности клеток в надлежащем состоянии для следующих поколений. Активно делящиеся клетки раковых опухолей также обладают теломеразной активностью. Однако большинство других типов клеток экспрессируют теломеразу на очень низком уровне.

Временный эффект как преимущество

Новый подход имеет значительное преимущество над другими потенциальными методами: его эффект временный. Модифицированная РНК создана таким образом, чтобы подавлять иммунный ответ клеток на ее воздействие, это позволяет мРНК, кодирующей последовательность TERT, оставаться в клетке немного дольше, чем могла бы немодифицированная молекула. Однако эффект пропадает примерно через 48 часов. Только что удлиненные теломеры снова начинают прогрессивно укорачиваться с каждым клеточным делением. То есть, с биологической точки зрения это означает, что обработанные клетки не будут делиться бесконечно, что сделало бы слишком опасным их использование в лечении человека из-за риска развития рака.

Исследователи установили, что всего лишь три введения модифицированной мРНК в течение нескольких дней может значительно увеличить длину теломер в культуре мышечных клеток и клеток кожи человека. Удлинение теломеры на 1000 нуклеотидов соответствует увеличению ее длины более чем на 10%. Клетки, получившие модифицированную мРНК, делились гораздо большее число раз, чем необработанные клетки.

«Нас обрадовал тот факт, что модифицированная мРНК TERT работает, поскольку в клетке TERT строго контролируется и должна связаться с другим компонентом теломеразы , - говорит один из авторов статьи Джон Рамунас (John Ramunas), - Предыдущие попытки доставить в клетку мРНК, кодирующую TERT, вызывали иммунную реакцию против теломеразы, которая могла быть разрушительной. Наша же методика неиммуногенна. Существующие временные методы удлинения теломер действуют медленно, в то время как наш действует всего лишь несколько дней - этого хватает, чтобы обратить укорочение теломер, происходившее более 10 лет в процессе нормального старения. Это говорит о том, что лечение, основанное на нашем методе, может быть быстрым и нечастым» .

Потенциал использования терапии

«Новый подход прокладывает дорогу к предотвращению или лечению возрастных заболеваний. Кроме того, с укорочением теломер связаны некоторые генетически обусловленные отклонения умственного развития, на которые также можно будет воздействовать с помощью предложенного метода» , - говорит Блау.

Блау и ее коллеги заинтересовались теломерами, когда в ходе предыдущей работы в их лаборатории было показано, что стволовые клетки мышечной ткани у мальчиков, страдающих миодистрофией Дюшенна , несут хромосомы, теломеры которых значительно короче, чем у здоровых мальчиков. Это открытие не только помогло объяснить функционирование или нефункционирование клеток в процессе строительства новых мышц, но и объяснить ограниченную способность к росту пораженных клеток в лабораторных условиях.

Теперь исследователи проверяют новую методику на других типах клеток.

«Эта работа является первым шагом в направлении развития метода удлинения теломер для улучшения качества клеточной терапии и, возможно, лечения заболеваний преждевременного старения у человека» , - комментирует Джон Кук (John Cooke), доктор медицины и философии, один из авторов исследования.

«Мы стараемся больше узнать об отличиях разных типов клеток и том, как можно преодолеть эти различия, чтобы более универсально использовать наш подход» , - поясняет Блау.

«Однажды станет возможным добраться и до стволовых клеток мышечной ткани у пациентов с миодистрофией Дюшенна, чтобы, например, удлинить их теломеры. Метод также может найти применение в лечении факторов старения, таких как диабет или болезни сердца» , - рассказывает исследователь.

Клетки кожи с удлиненными в результате новой процедуры теломерами могли делиться до 40 раз дольше обычных. Исследователи указывают на новые пути лечения заболеваний, вызванных укороченными теломерами. (фото: gitanna / Fotolia)

Оригинальная статья:
J. Ramunas, E. Yakubov, J. J. Brady, S. Y. Corbel, C. Holbrook, M. Brandt, J. Stein, J. G. Santiago, J. P. Cooke, H. M. Blau. Transient delivery of modified mRNA encoding TERT rapidly extends telomeres in human cells. The FASEB Journal, 2015; DOI: