Однажды ко мне на прием пришел немощный старик с тросточкой. Жаловался на слабое зрение обоих глаз. Он был очень худой.
При осмотре была выявлена начальная катаракта и выраженный «паркетный» тип сетчатки. Это свидетельствует о имеющейся у него дисциркуляторной энцефалопатии.
Я его предупредил, что у него имеется риск инсульта. На что он ответил, что у него уже был инсульт и инфаркт миокарда. К тому же оказалось, что он страдает сахарным диабетом 2 типа. Но каково было мое удивление, когда на амбулаторной карте я увидел его возраст. Ему было всего 46 лет.
Почему одни люди выглядят стариками в 46 лет, а другие в 70 выглядят подтянутыми и стройными. Ведь Трампу 71 год, а Меланье 48 лет, а выглядит она как девочка.
Почему так происходит, что одни люди в 46 лет умирают стариками, а другие в 90 лет бывают бодрыми и активными? Об этом много написано, также об этом писал и я. Чтобы оставаться здоровым на долгие годы необходимо следующее:
Я в течение 30 лет своим пациентам говорю о том как правильно питаться в моем понимании. Речь идет не о «здоровой» пищи, которая как «оскомина», встречается везде на страницах ЖЖ, Интернета, по телевизору.
Но вчера у меня возникла новая идея, которая также может подтвердить мои предположения. Итак…
Предел Хейфлика или бессмертие невозможно.
В организме существуют два вида клеток: половые клетки и соматические клетки. Половые клетки это женская яйцеклетка и сперма мужчин.
Соматические клетки это триллионы всех оставшихся клеток, которые составляют тело организма. Соматические клетки постоянно отмирают и на их место образуются новые.
Так вот Леонард Хейфлик обнаружил, что число делений соматических клеток составляет примерно 50-52 деления. Это было названо пределом Хейфлика. Это как в играх, например, Марио. Когда персонаж имеет определенное количество жизней. Когда они кончаются, он умирает.
Тело человека полностью обновляется каждые семь лет.
Шведский невролог Йонас Фрисен установил, что каждому взрослому человеку в среднем пятнадцать с половиной лет. То есть, почти все клетки (за исключение нейронов) полностью обновляются. Некоторые клетки по многу раз, некоторые по нескольку раз.
Но с каждым разом уменьшается запас последующих возможных делений.
Таким образом, когда запас подходит к концу, то жизнь неизбежно приближается к смерти.
Значит вывод таков, что если мы хотим подольше пожить, то надо сделать так, чтобы клетки делились как можно реже.
Когда деление клеток усиливается.
Болезнь усиливает деление клеток
Естественно, если имеется какая-то болезнь, то клетки данного органа начинают делиться чаще. Воспаление разрушает соматические клетки органа. Чтобы их восстановить усиливается деление.
Если болезнь продолжается, клетки постоянно делятся и подходит к концу запас деления (предел Хейфлика) и клетки органа замещаются соединительной тканью, а возможно и опухолью.
Вывод, надо меньше болеть.
Желудочно-кишечный тракт (микробная популяция).
В желудочно-кишечном тракте содержится огромное количество микробов. Это количество превышает количество всех соматических клеток человека. Каждый микроб окружен антителами и сдерживает их вредное влияние. Именно равновесие между микробами и антителами и есть составляющая нашего здоровья. Но это равновесие постоянно может нарушаться.
Но для микробов Предел Хейфлика не писан. Почему? Да потому, что на какое-то мгновение освободившись от микробов, они вступают между собой в половую связь и делятся как за счет соматического деления, так и за счет половой связи. Так что, микробная популяция в желудке и кишечнике (в отличие от человека вечная), но тоже подвержена изменениям.
Эпителий желудка и кишечника
Интересно, что все «баталии» между микробной популяцией и между нашими антителами происходят на эпителиальных клетках слизистых желудка и кишечника. Эти клетки особенно часто делятся. Это деление особенно усиливается после еды. Ведь еда нужна не только нашим клеткам, но и микробной популяции, находящихся на этих эпителиальных клетках кишечника.
Поэтому логично предположить, что чем чаще человек употребляет пищу (а это может быть и маленькая конфетка или один орешек в перерыве между едой), тем чаще возникает деление и тем самым уменьшается предел Хейфлика.
Естественно, предел Хейфлика для человеческой жизни огромный и нам вряд ли удастся его полностью исчерпать даже за 200 лет. Большое значение играют и другие факторы, о которых я напишу в следующих статьях. Но, все равно, не надо его сокращать.
Кушать можно все, много, с удовольствием. Это очень приятная часть жизни и наевшись мы чувствуем прекрасную релаксацию. Это тоже продлевает жизнь.
Эпилог.
Возвращаясь к 46 летнему пациенту, который был у меня на приеме, я спросил у него. Как он питается? Он ответил что 4 - 5 раз в день. А также показал свои карманы, в которых находились грецкие орехи. Он сказал, что в течение последних 20 лет он их постоянно носит в карманах и периодически их ест. То есть питался он почти непрерывно.
Ошибку Карреля обнаружил в начале 60-х годов Леонард Хейфлик, профессор анатомии из Калифорнийского университета в Сан-Франциско. Хейфлик и его коллеги попытались воспроизвести работу Карреля. Несмотря на все попытки, Хейфлику и команде так и не удалось получить бессмертную линию клеток. Вскоре они поняли, в чем же ошибся Каррель. Команда Хейфлика, в отличие от команды Карреля, была очень аккуратна и старалась не привносить в культуру новые клетки. Они обнаружили, что клеточные линии одинаково стареют после фиксированного количества делений и в конце концов теряют способность делиться.
С неким трепетом – и на фоне сильнейшего недоверия своей ученой аудитории – они опубликовали свою работу. Все, кто пытался повторить их эксперимент, тщательно исключая добавление каких-либо новых клеток, получили те же результаты. Каррель был неправ. Клетки стареют.
На основе работы Хейфлика и его команды появилось понятие «лимит Хейфлика». Если проще, то эта теория утверждает, что большинство клеток может делиться лишь фиксированное число раз (большинство человеческих клеток – от 40 до 60), и скорость деления постепенно уменьшается, пока клетки не становятся покоящимися и неспособными к дальнейшему делению. Иными словами, клетки стареют не из-за того, что проходит время: старение клеток вызывается делением. Хейфлик назвал ядро клетки ключевым компонентом клеточного старения: оно контролировало так называемые «клеточные часы».
Я очень рад сказать, что доктор Хейфлик был моим другом более 30 лет. Хейфлик не терпит глупцов, но он очень честен и один из самых смелых людей, известных мне. Кроме того, он один из наиболее выдающихся ученых в истории: ему в одиночку удалось перевернуть господствующую более 50 лет догму о старении.
Что интересно, у разных биологических видов и даже типов клеток лимит Хейфлика разный. Между продолжительностью жизни и лимитом Хейфлика существует корреляция, но она неточная – скорее просто наводящая на мысли, чем безусловная. Мыши живут три года, а их лимит Хейфлика составляет 15 делений. У галапагосских черепах, живущих 200 лет, лимит Хейфлика равен примерно 110 делениям. У человеческих фибробластов лимит Хейфлика составляет от сорока до шестидесяти делений .
Существование лимита Хейфлика сильно изменило понимание клеточного старения. Он говорит о том, что старение происходит внутри клеток, а не между ними. Не существует таинственной субстанции или действующего во всем организме процесса, служащего движущей силой старения. У этой идеи есть и эмпирические доказательства, основанные на экспериментах и наших познаниях о человеческих болезнях. Клетки, которые не делятся, не демонстрируют никаких признаков клеточного старения, а вот в клетках, которые делятся, вне зависимости от того, сколько прошло времени, «возраст» определяется количеством делений клетки, а не временем ее жизни . Как и многие другие клетки в нашем организме, сосудистые клетки в коронарных артериях и глиальные клетки мозга делятся, длина их теломер уменьшается, и начинаются возрастные изменения; именно они вызывают и мозга. Мышечные клетки сердца и нейроны в мозге не стареют, но они зависимы от других клеток, которые стареют, и, когда это происходит, мы начинаем болеть. Старение происходит в клетках, которые делятся, и вызывает болезни в других клетках, которые, возможно, вообще не делятся – или не стареют.
Старение клеток – сейчас уже общепринятая идея, но со временем мы стали соглашаться и с более общей моделью: клеточное старение вызывает возрастные заболевания и старение самого тела. Если ваши клетки молоды, то вы молоды. Если ваши клетки стары, вы стары. Старение – это продукт клеточного одряхления. Все настолько просто – и настолько же сложно. Подразумевается, что если вам каким-либо образом удастся не позволить клеткам стареть, то вы будете вечно молоды. Но многим очень трудно принять эту идею – даже моему другу Хейфлику.
Я много раз слышал речи Хейфлика о клеточном старении и его связи со старением человека. Он обычно начинает лекцию со слов, что мы не можем остановить процесс старения, не говоря уж о том, чтобы обратить его вспять. Обычно он использует аналогию со старым спутником, летящим по Солнечной системе: он накапливает повреждения от пыли и космических лучей и «стареет», и постепенно его тонкая аппаратура перестает работать.
– Люди, – говорит он, – похожи на спутники. Они тоже получают повреждения и стареют, и это невозможно изменить.
Затем он объясняет собственную работу, стараясь сделать все, чтобы аудитория поняла механизмы – и ограничения – одряхления клеток и так называемого «репликометра», который содержится в наших клетках: он измеряет количество делений и вызывает клеточное старение.
Несмотря на весь свой скептицизм, Хейфлик часто заканчивает лекции на оптимистической ноте, предполагая, что у нас все-таки есть возможность как-то справиться с проблемами, вызываемыми возрастом.
«Репликометром» Хейфлика, как мы теперь знаем, служат теломеры. А возможность смягчить проблемы старения содержится в ферменте под названием теломераза, который влияет на укорочение теломер.
И – да, современные исследования говорят, что если мы сможем изменить длину теломер, то, возможно, сможем замедлить старение или даже обратить его вспять.
Как выйти за предел Хейфлика, или все способы продления жизни
Текст: Надежда Маркина
ПОКА ЛУЧШЕ ВСЕГО ЭТО ПОЛУЧАЕТСЯ У КРУГЛЫХ ЧЕРВЕЙ-НЕМАТОД. УЧЕНЫЕ УВЕЛИЧИЛИ СРОК ИХ ЖИЗНИ В ДЕСЯТЬ РАЗ.
Исследования демографов убедительно показывают: продолжительность жизни человека зависит главным образом от социальных факторов – уровня жизни и состояния медицины в стране, где он живет. В Японии, например, средняя продолжительность жизни за последние 20 лет выросла до 82,15 года, а в Королевстве Свазиленд тоже выросла – до 32,3. Поэтому подсчитать биологический «срок эксплуатации» человека трудно, тем более что боль-
шинство пожилых людей умирает от болезней, а не от старости. Большинство, но не все. В XIX веке ученые открыли закон, который носит имена Гомперца и Мейкхема и описывает зависимость смертности от возраста. Поначалу с увеличением возраста смертность растет экспотенциально. Кажется очевидным, что 70-летних умирает больше, чем 60-летних, а 80-летних – больше, чем 70-летних. Но в описывающей закон кривой есть одна загадка – после рубежа в 90 лет она выходит на плато. Это означает, что если человек перешагнул
(Родившаяся сегодня девочка может прожить в среднем 71 год. В начале XXI века этот показатель составлял 68 лет. Мужчины по-прежнему живут меньше женщин – в среднем на 5 лет. Самые высокие показатели продолжительности жизни в Японии: 86 лет для женщин и 79 лет для мужчин.)
этот возраст, то вероятность смерти – в 90, в 100 и более лет для него примерно одинакова. Этот феномен долгожителей ученые объяснить не могут. Скорее всего, на плато выходят счастливчики, которым удалось избежать старческих болезней. А можно предположить и то, что процессы старения в этом преклонном возрасте как бы останавливаются. Впрочем, старение задает исследователям еще больше загадок, чем долгожительство. Об этом свидетельствует в первую очередь само количество теорий старения.
Старение – это... ...программа
Такой постулат лежит в основе теории одного из главных специалистов по старению в России Владимира Скулачева. Он ввел понятие «феноптоз» – запрограммированная смерть организма, по аналогии с апоптозом, запрограммированной смертью клетки. Казалось бы, зачем нужна прграмма на смерть? Затем, что это выгодно популяции и виду. По выражению Скулачева, в природе действует «самурайский закон биологии», который гласит: «Лучше умереть, чем ошибиться». Это означает, что организм, который уже не нужен Но раз старение – это программа, считает Владимир Скулачев, значит «её можно отменить». В подтверждение своей теории он приводит примеры нестареющих организмов в природе, у которых смерть происходит без старения.
Другие ученые – приверженцы эволю ционной теории старения подчеркивают, что организм делает выбор между ремонтом и размножением. Ремонт клеток и тканей требует много энергии – дешевле побыстрее размножиться.
...накопление повреждений
Так как с возрастом организм начинает хуже работать, значит, в нем что-то портится. Вопрос, что именно. Одни специалисты считают самым главным то, что портятся белки. Например, в молекулах коллагена, а это около трети всех структурных белков в организме, между длинными спиральными нитями образуются поперечные «мостики», которые сшивают нити между собой, в результате ткани утрачивают эластичность. На уровне клетки портятся митохондрии
– клеточные энергетические подстанции. Это может вести к тому, что клетка встает на путь запрограммированной смерти. Теломеры – это ДНК-участки на концах хромосом. Состоят они из серии повторяющихся последовательностей нуклеотидов, причем у всех позвоночых эти повторы имеют одно и то же строение (ТТА ГГГ). Теломеры укорачиваются при каждом делении клетки и таким образом служат счетчиком числа клеточных делений. Счетчик работает потому, что фермент ДНК – полимераза, удваивающий ДНК при делении клетки, не может считывать информацию с ее конца, так что каждая
следующая копия ДНК становится короче, чем предыдущая. По данным Дэвида Синклера из Гарварда, ключевую роль в механизмах генной регуляции играют белки сиртуины. Это ферменты, участвующие в процессе упаковки молекулы ДНК в белковую оболочку в ядре клетки в виде хроматина. В таком виде гены неактивны. Чтобы с них считалась генетическая информация, они должны распаковаться. Сиртуины препятствуют тому, чтобы распаковывались гены, которые в данном месте и в данный момент работать не должны. Сиртуины выполняют роль надзирателей: следят за тем, чтобы молчащие гены молчали и не вздумали возникать там, где не надо. Но помимо регулировки они участвуют и в ремонте поврежденной ДНК. Совмещение двух должностей – регулировщика и ремонтника – не идет во благо клетке. С возрастом повреждения ДНК накапливаются, сиртуины оказываются перегружены ремонтом и уже не справляются с генной регуляцией. По мере того, как организм стареет, повреждений ДНК становится больше, и сиртуинам приходится все чаще бросаться на ремонт. Если регулировщик все время отлучается со своего поста, чтобы чинить автомобили, вместо того чтобы регулировать движение, ничем хорошим это не кончится. Генная регуляция разлаживается. Распакованные без надзора гены уже не могут запаковаться и замолчать.
Гиганские черепахи (Megalochelys gigantea).
Живут до 150 лет, сохраняют способность
к размножению. Умирают оттого, что их
панцирь становится слишком тяжелым.
Атлантический лосось (Salmo salar).
Обычно ускоренно стареет «по програм-
ме» – сразу после нереста, а его разлага-
ющиеся остатки привлекают рачков, кото-
рые служат пищей малькам лосося.
Он «приносит себя в жертву».
Странствующие альбатросы (Diomedea
exulans). Живут в среднем 50 лет, не
старея, откладывают яйца. А потом
умирают, внезапно, по неизвестной
причине.
В процессе работы митохондрий в них образуются смертельно опасные соединения – активные формы азота и кислорода. Это свободные радикалы, обладающие неспаренным электроном. Они очень реакционноспособны и нападают на первую попавшуюся молекулу без разбора, будь то ДНК или бе лок. Конечно, после такого насилия молекулы становятся неадекватными и работают неправильно.
...порча генов
Наконец, в старости появляются генетические повреждения. После того как организм перестал размножаться, он накапливает вредные мутации. Уже нет риска передать их потомству, значит, можно «портиться» сколько угодно. Вредные мутации могут вести и к нарушению синтеза белков, и к раку, например. К генетическим факторам старения многие относят и пока еще загадочные мо бильные элементы – короткие последовательности, которые перемещаются по молекуле ДНК и влияют на работу генов. С возрастом их становится больше. А есть мутации, непосредственно вызывающие преждевременное старение – прогерию или, наоборот, «вечную молодость»....ра зрегуляция
Около десяти лет назад американские ученые выяснили, почему стареют дрожжи – у них ломается механизм регуляции генов. Новое исследование показало: у млекопитающих все точно так же. Это причина универсальна, говорят ученые. Значит, причины старения могут быть не генетическими, а эпигенетическими, то есть лежащими рядом с генами.
...порча «упаковки » ДНК
В ядре клетки молекула ДНК намотана на белки-гистоны. Эти белки могут видоизменяться, от чего зависит плотность упаковки. С возрастом хроматин в ядре становится более рыхлым, а это приводит к тому, что начинают работать ненужные и вредные гены. Упаковка плотная – гены не работают, упаковка
рыхлая – гены работают.
...окисление свободными радикалами
Одна из самых популярных теорий старения – свободнорадикальная. Ее автор Дэнхен Харман в 1956 году предположил: мы стареем потому, что наши молекулы подвергаются действию вылетающих из митохондрий действует мощная система антиоксидантной защиты. Но с возрастом она слабеет, из-за чего повреждения, наносимые свободными радикалами, становятся все многочисленнее.
Корни эволюционного подхода к старению лежат в работах немецкого биолога
Августа Вайсманна.
Он первый предположил, что старение происходит по эволюционной
программе, которая удаляет из популяции старых и ненужных особей.
Ключом к этому Вайсманн считал ограниченную способность клеток
к делению.
10.12.2016
Предел или лимит Хейфлика (англ. Hayflick limit) - граница количества делений соматических клеток, названа в честь её открывателя Леонарда Хейфлика. В 1961 году Хейфлик наблюдал, как клетки человека, делящиеся в клеточной культуре, умирают приблизительно после 50 делений и проявляют признаки старения при приближении к этой границе.
Для большинства человеческих клеток предел Хейфлика составляет 52 деления.
Ход эксперимента Леонарда Хейфлика и Пола Мурхеда.
Были взяты фибробласты - клетки соединительной ткани организма, синтезирующие внеклеточный матрикс. Фибробласты секретируют предшественники белков коллагена и эластина, а также мукополисахариды. В эмбриогенезе фибробласты происходят из стволовых клеток мезенхимного происхождения. Играют важную роль в заживлении ран, основной функцией является синтез компонентов межклеточного вещества: белков (коллагена и эластина).
Были смешены равные части нормальных мужских и женских фибробластов, различавшихся по количеству пройденных клеточных делений (мужские - 40 делений, женские - 10 делений) для того, чтобы фибробласты можно было отличить друг от друга в дальнейшем. Параллельно был поставлен контроль с мужскими 40-дневными фибробластами. Когда же контрольная несмешанная популяция мужских клеток перестала делиться, то смешанная опытная культура содержала только женские клетки, ведь все мужские клетки уже погибли. На основании этого, Хейфлик сделал вывод, что нормальные клетки имеют ограниченную способность к делению в отличие от раковых клеток, которые иммортальны.
Было выдвинуто предположение, что так называемые "митотические часы" находятся внутри каждой клетки, на основании следующих наблюдений:
1. Нормальные фетальные фибробласты человека в культуре способны удваивать популяцию только ограниченное количество раз.
2. Клетки, которые подверглись криогенной обработке "помнят" сколько раз они делились до заморозки.
Биологический смысл явления.
В настоящее время главенствует точка зрения, связывающая лимит Хейфлика с проявлением механизма подавления опухолеобразования, возникшего у многоклеточных организмов. Другими словами, опухолесупрессорные механизмы, такие как репликативное старение и апоптоз, бесспорно полезны в раннем онтогенезе и зрелости, но побочно являются причиной старения - ограничивают продолжительность жизни в результате накопления дисфункциональных стареющих клеток или избыточной гибели функциональных.
В основе главной из них лежит накопление случайных повреждений гена при репликации клетки. При каждом клеточном делении действуют факторы среды, например, дым, радиация, химикаты, известные под названием свободных гидроксильных радикалов, и продукты распада клеток, которые мешают точному воспроизведению ДНК в следующем поколении клетки. В организме существует много ферментов восстановления ДНК, которые следят за процессом копирования и устраняют неполадки транскрипции по мере их возникновения, но все ошибки они отловить не в состоянии. При неоднократной репликации клетки повреждения ДНК накапливаются, приводя к неверному синтезу белков и неправильному функционированию. Эти ошибки функционирования являются, в свою очередь, причиной болезней, характерных для старения, например, артериосклероза, заболеваний сердца и злокачественных опухолей.
Эта граница была найдена в культурах всех полностью дифференцированных клеток как человека, так и других многоклеточных организмов. Максимальное число делений клетки различно в зависимости от типа клетки и ещё сильнее различается в зависимости от организма, которому эта клетка принадлежит. Граница Хейфлика связана с сокращением размера теломер, участков ДНК на концах хромосом. Как известно, молекула ДНК способна к репликации перед каждым делением клетки. При этом, имеющиеся у нее на концах теломеры после каждого деления клетки укорачиваются. Теломеры укорачиваются весьма медленно - по несколько (3-6) нуклеотидов за клеточный цикл, то есть за количество делений, соответствующее лимиту Хейфлика, они укоротятся всего на 150-300 нуклеотидов. Таким образом, чем короче у ДНК "теломерный хвост", тем больше делений у нее прошло, а значит - тем старше клетка.
В клетке существует фермент теломеразы, активность которого может обеспечивать удлинение теломер, при этом удлиняется и жизнь клетки. Клетки, в которых функционирует теломераза (половые, раковые), бессмертны. В обычных (соматических) клетках, из которых в основном и состоит организм, теломераза "не работает", поэтому теломеры при каждом делении клетки укорачиваются, что в конечном итоге приводит к ее гибели в пределах лимита Хейфлика, потому что другой фермент - ДНК-полимераза не способен реплицировать концы молекулы ДНК.
В настоящее время предложена эпигенетическая теория старения, которая объясняет эрозию теломер прежде всего активностью клеточных рекомбиназ, активизирующихся в ответ на повреждения ДНК, вызванные, главным образом, возрастной депрессией мобильных элементов генома. Когда после определённого числа делений теломеры исчезают совсем, клетка замирает в определённой стадии клеточного цикла или запускает программу апоптоза - открытого во второй половине 20 века явления плавного разрушения клетки, проявляющегося в уменьшении размера клетки и минимизации количества вещества, попадающего в межклеточное пространство после её разрушения.
Существование методик со стволовыми клетками некоторыми исследователями, например, профессором С. В. Савельевым, подвергается сомнению. Есть мнение, что это просто идеологическое обоснование существованию высокодоходной индустрии по поддержанию пациентов в состоянии комы-2, чтобы был аргумент для родственников пациента о возможности его реабилитации.