Читая между строк ДНК. Второй код нашей жизни, или Книга, которую нужно прочитать всем - Петер Шпорк

«Сиртуины присоединяются к ДНК и помогают ей построить компактную структуру. Практически случайно было обнаружено, что они играют важную роль в процессе старения, — рассказывает Энн Эренхофер-Мюррей, специалист по изучению хроматина из университета Дуйсбург-Эссена. — Особенно много сиртуинов прикрепляется к концам хромосом. Они защищают теломеры от укорачивания». Помимо этого некоторые сиртуины становятся так называемыми деацетилазами гистонов, то есть удаляют с хвостов гистонов ацетильные группы. Это дает гистонам возможность очень плотно наматывать на себя ДНК, отключая таким образом гены и защищая наследственное вещество.

Шелли Бергер, эпигенетик из Института анатомии и биологии Вистара (Филадельфия, США), уверена, что сиртуины — один из ключей к долгой жизни. «Если они активно функционируют, — считает ученая, — организмы противодействуют старению». В состарившихся клетках количество сиртуина непрерывно убывает, в результате чего меняется структура всего комплекса ДНК и белков. Например, к определенным участкам хвостов гистонов прикрепляется больше ацетильных групп, «а это сокращает жизнь», как считает Шелли Бергер. Говоря упрощенно, большое количество сиртуина в наших клетках сокращает количество ацетильных групп на гистонах, и это продлевает нашу молодость — если, конечно, допустить, что полученные в результате опытов с дрожжами данные применимы к человеку.

«Представляется, что эпигенетические процессы играют важную роль в старении», — таков вывод Шелли Бергер. Имеется в виду, что через эпигеном окружающая среда влияет на скорость старения наших клеток. Следовательно, от нашего поведения тоже зависит, как именно перенастраиваются эпигенетические переключатели — на продолжительную или на короткую жизнь. А роль посредника, по-видимому, принимают на себя сиртуины. Этим объясняется и продлевающее жизнь действие низкого уровня инсулина и ИФР-1. Поскольку это тоже активизирует сиртуины.

Но подлинную славу омолаживающим белкам принес другой феномен: некоторые эксперты, опираясь на результаты эпидемиологических исследований, именно их действием объясняют эффект продления жизни в результате ежедневного потребления одного-двух бокалов красного вина (для мужчин — максимум двух, для женщин, у которых алкоголь расщепляется хуже, — только одного). Вино содержит вещество под названием «ресвератрол», которое, как доказано, активизирует сиртуины. Правда, количество ресвератрола слишком мало, чтобы им одним можно было объяснить феномен действия красного вина. Так что эта тайна остается пока не разгаданной.

Низкокалорийная диета и спорт сохраняют молодость

Это произошло в 1915 году в Йельском университете (Нью-Хейвен, США) — несколько лабораторных крыс дожили до необычайно преклонных лет. Томас Осборн и Лафайет Мендель хотели доказать выдвинутый незадолго до того тезис: живые существа, которые едят мало, тратят меньше энергии, а потому медленнее стареют. Ученые-диетологи периодически сажали некоторых крыс на продолжительную диету — и достигли успеха. Последующие опыты с червями, дрожжевыми грибками, мухами и мышами дали тот же результат.

Уже в наше время Стивен Спиндлер и Джозеф Даби из Калифорнийского университета (Риверсайд, США) сократили питание мышей и в течение нескольких месяцев наблюдали за моделью активизации генов в клетках их печени. Диета начала сказываться приблизительно через шестьдесят дней. Многие гены были включены или выключены, особенно те, что влияют на обмен веществ, выполняют функции фактора роста, иммунных и воспалительных медиаторов. Эта перенастройка объясняет то, что ученые не устают повторять: умеренное питание омолаживает клетки, подавляя воспалительные процессы и злокачественное перерождение. Мыши Стивена Спиндлера, например, жили в среднем на пять месяцев дольше, чем их сородичи, получавшие обычный корм.

Такие эксперименты с людьми, разумеется, невозможны по этическим соображениям. Однако некоторые, вдохновленные подобными результатами, уже многие годы добровольно ограничивают количество потребляемой пищи. Они хотят прожить как можно дольше, не страдая от рака и инфаркта. В США они основали «Общество оптимального малокалорийного питания». Члены этой организации потребляют ежедневно приблизительно половину среднестатистического количества калорий (2000–3500), но при этом, конечно, придерживаются очень сбалансированного и здорового питания, чтобы не допустить дефицита энергии.

Американо-итальянская группа диетологов под руководством Луиджи Фонтана и Джона Оллоси внимательно обследовала некоторых членов «общества ограничения калорийности». Специалисты обнаружили, что факторы риска развития старческих недугов у них выражены необычайно слабо: уровень холестерина и количество внутреннего жира, индикаторы воспалений и кровяное давление, а также многое другое соответствует гораздо более молодому возрасту.

К сожалению, группа обследуемых была довольно небольшой. Кроме того, положительный эффект может объясняться просто здоровым питанием. Вопрос о том, действительно ли «малоежки» проживут долгую жизнь, остается открытым. Однако этот результат хорошо согласуется с множеством других данных: например, братья Уиллкокс наблюдали практически те же явления у долгожителей острова Окинава, которые всю жизнь отличались худощавостью и ели немного. Широкомасштабное американское исследование «Сравнительная оценка долгосрочных эффектов от пониженного употребления энергии» (CALERIE), в свою очередь, подтверждает этот результат. Михаэль Дерваль, специалист по гормонам из Берлинской клиники святой Ядвиги обнаружил у 102 человек в возрасте от 100 до 105 лет индекс массы тела 21, столь редко встречающийся в среднем. Одновременно у обследуемых выявился низкий уровень опасного липопротеина низкой плотности (ЛНП). Их очень редко настигал инфаркт миокарда или инсульт.

В начале 2009 года фурор произвело еще одно исследование, в ходе которого Вероника Витте и ее коллеги из Мюнстерского университета доказали, что продолжительная низкокалорийная диета значительно улучшает память пожилых людей. Вывод, который из этого следует, сегодня уже невозможно игнорировать: если пища содержит все витамины и микроэлементы, которые требуются организму, и при этом мало — но не слишком мало — калорий, по всей вероятности, это тормозит процесс старения.

Данный тезис уже много лет защищает Эрнст Хафен, биолог из Цюрихского университета. Он изучает гены мух, отвечающие за развитие и старение. «Почему механизм продления жизни в результате умеренного питания не должен работать именно у такого вида млекопитающих, как человек?» — удивляется ученый. По всей видимости, речь идет о процессах «настолько универсальных, что 600 миллионов лет назад общие предки человека и мухи уже решали те же проблемы с помощью тех же генов».

Одна из проблем — периоды голода, вынуждающие к длительному сокращению рациона. Известно, что живые организмы всегда реагировали на это экономией энергии: они прекращали размножение и ограничивали свой рост. «Лучше маленькая стерильная муха, которая может летать и искать пропитание, чем умирающая от голода», — поясняет Эрнст Хафен.

Но поскольку эта муха больше не размножается, с точки зрения биологической эволюции одновременно стоило бы замедлить процессы старения. Итак, природа, вероятно, предусмотрела программу продолжения жизни, которая сохраняет молодость недоедающим особям до тех пор, пока количество пищи вновь не достигнет достаточного уровня и они не смогут размножаться. Тогда с биологической точки зрения опять имеет смысл стареть, чтобы освободить место следующим поколениям. Похоже, у человека от всего этого механизма остался только омолаживающий компонент. Во всяком случае, не установлено, чтобы у людей, придерживающихся малокалорийной диеты, было меньше детей.

Эти гипотезы прекрасно согласуются с другими открытиями в геронтологии. Так, установлено, что программа выживания запускается в результате снижения уровня гормонов инсулина и ИФР-1. Организм сокращает их синтез при ухудшении условий окружающей среды или продолжительном ограничении питания. Но в первую очередь инсулин и ИФР-1 — антагонисты сиртуинов. Как только в клетках снижается уровень этих двух веществ, повышается уровень сиртуинов, что, по всей видимости, эпигенетически перепрограммирует организм на омоложение.

Итак, множество научных исследований свидетельствует о том, что за программой продления жизни действительно скрывается модифицированный второй код. Правда, среди специалистов по сиртуину пока нет единого мнения, как именно проходит путь от умеренного питания через активацию сиртуинов и эпигенетическое перепрограммирование к продлению жизни. Но в целом представляется, что эпигеномы изменяются параллельно в нескольких местах, следовательно, клетки работают над своим омоложением, двигаясь одновременно по нескольким сигнальным путям. Во всяком случае, для некоторых явлений получены настолько убедительные доказательства, что никто уже не сомневается в самом факте существования эпигенетического механизма омоложения.