Академическое исследование устройства живой клетки, начатое ещё в СССР Владимиром Петровичем Скулачевым, сегодня привело к созданию уникального лекарства от старения – и к новому взгляду на саму проблему старости. О том, зачем мы стареем и умираем, и что с этим можно поделать, рассказывает Максим Скулачев, директор НИИ Митоинженерии МГУ и заместитель руководителя биомедицинского проекта «Ионы Скулачева».
Известно ли вообще, почему и зачем мы стареем и умираем?
– Чтобы возникала изменчивость, чтобы работал отбор, поколения должны постоянно сменять друг друга. Первым такое представление ввел в науку ещё Август Вейсман в конце XIX века: смерть – это инструмент эволюции.
Желание жить вечно – это проявление нашего антропоцентризма, и даже эгоизма. С точки зрения биологии мы – просто временные вместилища генов, которые получили от родителей и должны передать детям. Мы должны выполнить эту функцию, попутно произведя отбор, посоревновавшись, у кого гены лучше. Когда эта задача выполнена, нам остается лишь освободить место для того, чтобы потомки, в свою очередь, смогли посоревноваться и передать гены дальше.
Это проще всего проиллюстрировать на примере одноклеточных существ, которые используют механизмы «клеточного самоубийства» для смены поколений. Возьмём излюбленный объект биологов – пивные дрожжи. При нормальных условиях дрожжи просто делятся. Но в любой ухудшившейся ситуации они переходят к половому размножению, начиная обмен генами и включая механизмы запрограммированной смерти, чтобы их потомки с уже новым геномом опробовали себя в новых условиях.
Однако это отвечает на вопрос о смерти, а не о старении. Ведь у многих животных смена поколений организована гуманнее, без всякого старения: они просто умирают. Например, у некоторых травоядных зубы истираются и сменяются пять раз за жизнь, а затем просто не вырастают заново, и животное быстро умирает от голода. Мы могли бы жить, допустим, до 120 лет, а потом, как у австралийских мышей, в крови у нас случался бы запрограммированный «гормональный шторм», массированный выброс секретов надпочечниками – и мы бы быстро умирали в один день. Мы же почему-то стареем долго и мучительно. Наша мышечная система начинает стареть лет в 25, иммунная – вообще в 14.
Чтобы объяснить биологический смысл старости, мы с коллегами часто используем такой пример. Представьте – есть два зайца, один чуть глупее, другой чуть умнее, а в остальном они совершенно одинаковы. Причем именно чуть, настолько, что для отбора это не имеет особенного значения. Но так дело будет обстоять, пока оба зайца молоды, здоровы и сильны, пока легко способны заметить лису и убежать от неё. Тогда признак «чуть умнее» не даст никакого существенного преимущества в выживании, и не будет участвовать в отборе.
Но вот наши зайцы начинают стареть – например, у них начинается саркопения, возрастная дегенерация мышц. Побег от лисы для них становится всё более трудной задачей, а значит, успех начинает определяться уже другими, до сих не столь значимыми факторами. Небольшие преимущества, которые давали зайцу «гены большего ума», оказываются уже важными для выживания и определяют его успех при отборе, позволяя оставить больше потомства и передать эти гены. Те признаки, которые без старения эволюция «не видела», оказываются актуальными.
Так нам видится эволюционный смысл старения и смерти: чтобы оставаться гибким и выживать, вид должен быстро сменять поколения и давать эволюции возможность отбирать как можно большее число признаков.
Одноклеточные обладают этой гибкостью за счёт быстрой смены поколений. Сложным высшим организмам приходится изобретать другие механизмы, в том числе и старость, которой у микробов нет.
Хорошо, с точки зрения эволюции наш организм необходимо понемногу старить. Как же именно это происходит?
– В ходе химических реакций в наших клетках непрерывно образуются токсические вещества. Мы синтезируем угарный газ, альдегиды, пероксид и так далее. Поэтому логичным видится такой ход: с возрастом усиливать синтез какого-нибудь яда (начав с небольших количеств). Это не приведет к немедленным смертельным последствиям, но будет понемногу всё более разрушать клетки и старить организм.
На роль такого яда очень хорошо подходят активные формы кислорода – свободные радикалы, быстро вступающие в реакцию с любыми молекулами в клетке и повреждающие их. По химическому действию это похоже на хлорку, которую используют в дезинфекции. Свободные радикалы во множестве производятся в организме, причем основной вклад в их появление вносят митохондрии. Это «энергетические станции» клетки, где производятся молекулы АТФ – универсальная энергетическая валюта, на которой работают различные системы клетки.
Митохондрии окисляют питательные вещества, переносят электроны с одних молекул на другие, в конечном итоге отдавая их на кислород, с образованием простой воды. Однако в некоторых случаях электрон попадает на кислород необычным способом, образуя опасный свободный радикал. С возрастом мелкие «неполадки» в работе митохондрии возникают всё чаще, это побочное производство нарастает, и в клетку поступает всё больше свободных радикалов, которые её повреждают.
С этого понимания начался и наш проект. Идея состоит в том, чтобы внести в клетку вещество-антиоксидант, которое целенаправленно накапливалось бы в митохондриях и перехватывало свободные радикалы, нейтрализуя их действие.
Почему вы уверены, что ваше вещество, впрыснутое в клетку, будет взаимодействовать именно с митохондриями?
– На мембране митохондрий имеется электрическое поле, отрицательный заряд, без которого они не могли бы выполнять свои функции. Наличие этого заряда было доказано несколько десятилетий назад группой Владимира Петровича Скулачева. Под руководством Скулачева были синтезированы ионы, способные проходить сквозь клеточные мембраны и притягиваться к митохондриям, накапливаясь в них.
Мы использовали весьма эффективный антиоксидант пластохинон, способный после нейтрализации свободного радикала возвращаться в исходное состояние (это свойство обеспечивают сами митохондрии) и повторять эту полезную реакцию. Витамины С и Е – тоже известные антиоксиданты – на это неспособны, их молекулы «одноразовые»: прореагировав со свободным радикалом, они окисляются и выходят из игры. А пластохинон, накопившись в митохондрии, способен проводить реакцию раз за разом.
Получается, лекарство от старости у нас уже почти в кармане?
– Знаете, старость – странная вещь: все о ней знают, все от неё страдают, но лекарства от неё сделать пока нельзя хотя бы потому, что медициной старость не рассматривается в качестве болезни. Лекарство можно создать, испытать и лицензировать только в определённых Минздравом рамках, например, против каких-то старческих болезней, но не от старости как таковой.
Получается, что, хотя формально наши средства, действительно, замедляют старение, продавать их в этом качестве мы не можем.
По крайней мере, до тех пор, пока Минздрав не введет официально соответствующий класс препаратов. Возможно, мы подадим такую заявку после того, как накопится опыт нескольких лет применения наших лекарств.
Скажем, сейчас мы испытываем средство, которое после перорального приёма распределяется по всем органам и тканям, обеспечивая защитное антиоксидантное действие. Пока что оно, возможно, будет зарегистрировано, как препарат от сердечно-сосудистых заболеваний, или противовоспалительное.
Работая над этим препаратом, мы обнаружили, что он прекрасно накапливается в митохондриях глазных клеток, предотвращая развитие ряда возрастных болезней зрения, в том числе дегенерации сетчатки. Так в качестве побочного направления появились глазные капли местного действия. Они уже прошли весь цикл клинических исследований, зарегистрированы, мы наладили их промышленное производство и теперь поставляем в аптеки по всей стране. Более того – мы подали заявку на начало клинических испытания в США, после которых мы планируем выйти на западные рынки. Параллельно мы испытываем новые варианты препарата, в том числе инъекции с очень быстрым действием.
Зачем торопиться с быстрым действием? Вы же хотите лечить старость…
– Иногда организм убивает себя очень быстро, прямо как те самые австралийские мыши. С этой проблемой постоянно сталкиваются врачи Института скорой помощи имени Склифосовского – они сами нашли наши статьи и предложили поработать вместе. В реанимации они раз за разом наблюдают, как человек, по кусочкам «собранный» и «откачанный», может прийти в себя – а на следующий день умирает.
За последние годы было показано, что при таких массированных травмах фрагменты разрушенных митохондрий оказываются в крови и начинают атаковаться клетками иммунной системы. Запускается тот же механизм, что и при глубоком заражении, у медиков этот процесс называется асептическим сепсисом: бактерий нет, но в организме включается система биохимического самоубийства. Реализуется он во многом через тот же всплеск свободных радикалов, так что у нас есть все основания полагать, что от этой «ускоренной старости» помогут наши инъекции.
Не испытываете ли вы давления со стороны консервативно настроенной части общества?
– Действительно, нам нередко приходится сталкиваться с тем, что некоторые люди считают ненужным вмешиваться в процессы старения, которые «даны» нам природой или богом. Но ведь мы не будем опрыскивать всех поголовно с вертолета. Пользоваться такими лекарствами смогут те, кому это показано, и кто не имеет ничего против замедления своего старения.
В конце концов, смерть от тяжелой бактериальной инфекции точно так же «дана» нам изначально – не справившийся с вызовом отбора должен погибнуть.
Но никто ведь не против использования антибиотиков для борьбы с бактериальным болезнями. С точки зрения эволюции, любая смерть естественна, естественно и старение. Но естественна и любая наша попытка с ними бороться.
Автор: Роман Фишман
Источник: strf.ru