Биохакинг на доступном

Тимур Казанцев, 2023

«В мире, где каждый из нас единственный и неповторимый, остается только одна вещь, которое мы все обязаны разделить – время. Оно неисповедимо, несгибаемо и, пока что, непобедимо. Старение и конечно же близость смерти – эти неприятные процессы, кажется, уготованы каждой живой особи на планете (почти). Но что, если бы мы могли замедлить ход старения, остановить или даже обратить его вспять? Об этом размышляли как античные философы, пытаясь найти эликсир молодости, так и современные ученые, находящиеся на передовой науки, которые, по-видимому, уже вплотную приблизились к достижению этой заветной цели. Технологии и достижения в области медицины и биологии на сегодняшний момент достигли ошеломительных результатов: мы уже полностью расшифровали геном человека (то есть знаем за что отвечает тот или иной ген), умеем эффективно (дешево и точно) вносить изменения в ДНК с помощью CRISPR и других методов, а также знаем практически во всех деталях как функционирует наш организм на клеточном и более высоких уровнях. Тем не менее, несмотря на все эти достижения в области науки, мы по-прежнему не едины в том, что составляет первопричину старения, и здесь ученые все еще придерживаются разных теорий: от теории запрограммированной биологической системы, призванной способствовать эволюции и очищать популяцию от особей, вышедших из репродуктивного периода; до более стохастических и классических теорий износа, как то: поломки в ДНК, увеличение свободных радикалов, истощение иммунной системы, избыточное метилирование ДНК, укорачивания теломер, нарастание перекрестных сшивок и так далее…»

ЧТО ТАКОЕ СТАРЕНИЕ НА САМОМ ДЕЛЕ

«Умирать — скучное и безотрадное дело. Мой вам совет — никогда этим не занимайтесь»

Уильям Сомерсет Моэм

Как ни крути, биохакинг напрямую связан со старением и попыткой его отсрочить, замедлить, а возможно даже и приостановить и обратить вспять. 95 % нашей книги как раз и посвящено этому. Но давайте для начала попытаемся поразмышлять, что же действительно такое старение с биологической точки зрения.

По-простому, старение можно определить как ухудшение свойств любой системы, например, старение может относиться к автомобилю, мебели, одежде, технике и пр.

В контексте биологии, старение относится к постепенному нарушению и потере важных функций организма или его частей, включая способность к размножению и регенерации. Старение проявляется через постепенное ухудшение физиологических функций: ослабевает иммунная система, уменьшается мышечная масса, возникают проблемы с работой мозга и сердечно-сосудистой системы.

Наука, изучающая старение человека, называется геронтологией. Она также определяет старение как увеличение вероятности смертности индивида в зависимости от возраста^[10], которое связано со снижением стрессоустойчивости организма, увеличением риска хронических заболеваний и нарушением постоянства параметров внутренней среды — гомеостаза.

Мы знаем, что все эти постоянные параметры нашего организма с возрастом начинают выходить за здоровые пределы, что приводит к хроническим заболеваниям. Например, уровень сахара в крови, уровень гликированного гемоглобина, уровень «плохого» холестерина (липопротеинов низкой плотности), маркера воспаления — С-реактивный белок высокой чувствительности — все они начинают выходить за пределы с возрастом. Это все нарушение гомеостаза организма, и оно напрямую связано с рисками хронических заболеваний, сердечно-сосудистых заболеваний, метаболических заболеваний (например, сахарный диабет 2 типа), онкологические заболевания, нейрогенедеративные заболевания (Паркинсона, Альцгеймера).

Признаки старения на макроуровне и клеточно-молекулярном уровне

Мы можем наблюдать старение, изучая его признаки на разных уровнях. На уровне тканей, сосудов и органов старение проявляется через потерю эластичности кожи, седину и выпадение волос, уменьшение мышечной силы и потерю костной массы. С возрастом частота сердечных сокращений ослабевает, замедляется кровообращение и нарушается процесс дыхания. Это, помимо общего ухудшения состояния, может приводить к развитию хронических заболеваний, таких как сахарный диабет 2 типа, онкологические заболевания и нейродегенеративные заболевания.

На протяжении долгого времени ученые предполагали, что видимые нами проявления старения являются результатом наблюдаемых на микроскопическом уровне изменений в клетках и молекулах. Однако только недавно им удалось определить, какие именно молекулярные изменения происходят. И сегодня ученые на клеточно-молекулярном уровне выделяют 9 признаков старения, которые присущи различным организмам^[11]. Эти признаки включают:

1. повышение нестабильности генома (мутации в ДНК);

2. укорочение теломер;

3. эпигенетические изменения;

4. изменения в межклеточной коммуникации;

5. нарушение белкового гомеостаза;

6. истощение стволовых клеток;

7. клеточное старение (сенесценция);

8. митохондриальные нарушения;

9. разрегулирование клеточных сигнальных путей, чувствующих уровень питательных веществ.

Перед тем как мы перейдем к самому главному вопросу — ЗАЧЕМ МЫ СТАРЕЕМ? — давайте кратко остановимся на упомянутых 9 признаках старения на клеточно-молекулярном уровне, хотя более детально о них и как им противостоять мы еще будем говорить на всем протяжении этой книги.

1. Повышение нестабильности генома (мутации в ДНК).

При каждом делении клеток происходит репликация ДНК, во время которой происходят ошибки или так называемые опечатки в нити ДНК. Опечатки происходят с вероятностью примерно один нуклеотид на миллион, и происходят они потому, что при каждом делении соматических клеток, надо переписать книгу (ДНК) из более чем 3 миллиардов букв. Эти опечатки и есть мутации. Очевидно, что чем старше мы становимся, тем больше раз наши клетки уже успели поделиться, и тем больше опечаток в ДНК мы успели накопить. Некоторые опечатки в важных участках генома могут приводить к тому, что клетки перестают подчиняться общим правилам, перестают выполнять свои функции становятся поломанными или даже раковыми. Как сказал один мой знакомый биолог: «Мы платим за нашу многоклеточность».

2. Эпигенетические изменения.

О генетике и эпигенетике мы уже поговорим более подробно совсем скоро в этой книге. Но если вкратце, то эпигенетика — это то, как гены работают: какие и когда из них включаются, а какие выключаются. Если генетика — это пианино с одними и теми же клавишами для всех людей. То эпигенетика — это пианист, который может сыграть совсем разные мелодии на этих клавишах. Так вот, с возрастом также происходят изменения в эпигенетической регуляции генов, то есть в механизмах, контролирующих активацию (экспрессию) и подавление генов, что влияет на функционирование клеток.

3. Укорочение теломер.

Теломеры — это участки ДНК, которые находятся на концах хромосом и защищают их от повреждений (их можно сравнить с пластиковыми наконечниками на обувных шнурках). В процессе старения теломеры постепенно укорачиваются, что приводит к потере структурной целостности хромосом. Это может вызывать снижение способности клеток к делению и репарации повреждений. Более подробно о теломерах мы говорим в главе про генетику.

4. Изменения в межклеточной коммуникации.

С возрастом происходят изменения в способности клеток взаимодействовать и обмениваться сигналами между собой. Это может приводить к нарушению координации клеток и ухудшению функционирования тканей и органов.

5. Нарушение белкового гомеостаза.

В процессе старения может происходить нарушение баланса между синтезом, сворачиванием и распадом белков. Это может приводить к накоплению поврежденных и ненужных белков в клетках и органах, что влияет на их функционирование.

6. Истощение стволовых клеток.

Стволовые клетки — это особый вид клеток, которые обладают способностью к самообновлению и превращению в другие виды клеток. В раннем возрасте их больше всего в организме, а с возрастом они постепенно начинают истощаться. Это может приводить к снижению способности организма к восстановлению и регенерации тканей и органов^[12].

7. Клеточное старение (сенесценция).

Сенесценция — это процесс, при котором клетки теряют способность к делению и входят в состояние неактивности. Они продолжают существовать, но не выполняют своих функций, более того, они могут «заражать» соседние клетки и делать их стареющими тоже. С возрастом количество сенесцентных клеток в организме увеличивается, что может влиять на ткани и органы.

8. Митохондриальные нарушения.

Митохондрии — это органеллы — энергетические станции внутри наших клеток.

На самом деле о митохондриях можно говорить много, ибо, по мнению большинства ученых, митохондрии произошли от прокариотических организмов, которые в далеком прошлом вступили в симбиотическое взаимодействие с прародителями наших клеток. Симбиоз с митохондриями оказался взаимовыгодным для обеих сторон. Митохондрии получают защиту и постоянное поступление питательных веществ от клетки-хозяина, а они, в свою очередь, обеспечивают клетку энергией, необходимой для выполнения ее функций. Это взаимодействие привело к появлению сложных организмов, включая нас людей.

Подробнее о том, как используются митохондриальные ДНК при генетической экспертизе и почему некоторые религии устанавливают родственную связь только по материнской линии, читайте в нашем ТГ-канале: https://t.me/biohackingeasy/97

Проблема в том, что с возрастом митохондрии, так же как и другие части нашего организма, могут подвергаться повреждениям и нарушениям функционирования, что приводит к снижению энергетического метаболизма и ухудшению клеточных процессов. И это в свою очередь приводит к старению.

9. Разрегулирование клеточных сигнальных путей

С возрастом изменяется способность клеток реагировать на сигналы, связанные с уровнем питательных веществ в организме. Это может приводить к нарушению обмена веществ и функционирования клеток, что связано со старением и возрастными заболеваниями.

Эти 9 пунктов касались признаков старения на клеточно-молекулярном уровне. Если этих объяснений не хватило, не переживайте. Дальше в книге мы рассмотрим их еще более подробно.

Примечания

10

У людей после 30 лет риски смерти увеличиваются и удваиваются каждые 8 лет http://www.bandolier.org.uk/booth/Risk/dyingage.html

https://academic.oup.com/ageing/article/50/5/1633/6284385 https://www.ined.fr/en/everything_about_population/graphs-maps/interpreted-graphs/age-risk-mortality/ https://www.statista.com/statistics/241572/death-rate-by-age-and-sex-in-the-us/

11

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1111/acel.13080

12

Более подробно о стволовых клетках и терапиях с их применением мы рассказываем далее в книге в главе «Будущее рядом. Регенеративная медицина».