«Невже ми все запрограмовані на смерть?»

1. Подумайте самі - якщо одна-єдина генетична помилка здатна привести до прискореного старіння у немовляти...
2. В даний час учені працюють над створенням аналізу для виявлення підвищеної активності теломерази -...

У видавництві «Ексмо» вийшла книга американського нейрогенетика і оглядача New York Times Шарона Моалема «А що, якщо вони нам не вороги? Як хвороби рятують людей від вимирання ». «Правмір» публікує уривок з книги про те, як процес старіння захищає нас від онкологічних захворювань.

Шарон Моалім

Сет Кук є найстарішим з живих американців з одним неймовірно рідкісним генетичним розладом. У нього випало все волосся. Його шкіра покрита зморшками. У нього атеросклероз. Його суглоби болять через артрит. Він щодня приймає аспірин з метою розрідження крові.

Йому дванадцять років.

У Сета синдром Хатчінсона - Гілфорда - дуже рідкісна хвороба, яку часто називають прогерією. Вважається, що цього захворювання схильний тільки один з чотирьох-восьми мільйонів новонароджених. Це дуже жорстока хвороба - її назва в перекладі з грецького означає «передчасно старий», і саме в цьому полягає нещасна доля народжених з прогерією людей.

Діти з прогерією старіють до десяти разів швидше людей, які не страждають на цю хворобу. Коли дитині з прогерією виповнюється десь півтора року, його шкіра починає покриватися зморшками, а волосся - випадати. Незабаром за цим з'являються серцево-судинні проблеми, такі як атеросклероз, і дегенеративні захворювання, наприклад артрит.

Більшість людей з прогерією вмирають в підлітковому віці від серцевого нападу або інсульту - невідомо жодного випадку, щоб вони доживали до тридцятирічного віку.

Синдром Хатчінсона - Гілфорда - не єдина хвороба, яка прискорює процес старіння організму, але вона сама жахлива, тому що розвивається стрімко і з самого моменту народження. Інша схоже захворювання під назвою «синдром Вернера» проявляє себе вже після досягнення людиною статевої зрілості. Іноді цей синдром називають прогерією дорослих.

Після статевого дозрівання процес старіння прискорюється, і люди з синдромом Вернера, як правило, помирають від вікових хвороб до п'ятдесяти-шістдесяти років. Синдром Вернера, хоча і зустрічається частіше синдрому Хатчінсона - Гілфорда, все одно є досить рідкісним генетичним захворюванням, якому піддається лише одна людина на мільйон.

Через те, що ці прискорюють процес старіння хвороби такі рідкісні, вони нечасто стають предметом досліджень (і тому їх називають «сирітських хворобами»). Однак подібна ситуація вже починає змінюватися, так як вчені стали розуміти, що саме ці захворювання є ключем для розуміння нормального процесу старіння.

Кемерон Ховард з діагнозом "прогерія". Фото: jasminegoldband.com

У квітні 2003 року вчені заявили, що їм вдалося ізолювати генетичну мутацію, що викликає прогерію. Ця мутація відбувається в гені, відповідальному за виробництво білка під назвою «ламін А». У звичайних умовах ламін А є каркасом мембрани клітинного ядра, в якому міститься вся генетична інформація клітини. Ламін А подібний кілочків, які утримують намет, - вони служать основою для мембрани клітинного ядра, яка спирається на цей білок. У людей з прогерією порушена структура ламина А, через що клітини зношуються набагато швидше.

У 2006 році інша команда вчених встановила зв'язок між деградацією ламина А і нормальним процесом старіння людини. Том містель і Паола Скафіді, дослідники з Національного інституту охорони здоров'я США, у своїй опублікованій в журналі Science статті повідомили про те, що в клітинах звичайних людей похилого віку спостерігаються ті ж самі дефекти, що і в клітинах хворих прогерією.

Це дуже важливе відкриття, що стало першим підтвердженням того, що характерне для прогерії прискорене старіння пов'язане з нормальним процесом старіння людини на генетичному рівні.

Звідси можна зробити далекосяжні висновки. З тих пір, як Дарвін описав механізми адаптації, природного відбору і еволюції, вчені не переставали сперечатися про те, яке саме місце у всьому цьому відводиться процесу старіння.

Організм просто зношується, подібно улюбленій футболці, яка з роками розтягується і починає рватися? Або ж старіння стало результатом еволюції? Іншими словами, чи є процес старіння випадковим або навмисним?

Прогерія і інші прискорюють процес старіння хвороби говорять на користь того, що він заздалегідь запрограмований, є частиною задуму природи.

Подумайте самі - якщо одна-єдина генетична помилка здатна привести до прискореного старіння у немовляти або підлітка, то зношування організму з часом не може бути його єдиною причиною.

Саме існування гена прогерії підтверджує те, що процес старіння контролюється на генетичному рівні. Це призводить вчених до питання, яке, без сумніву, ви очікували почути. Невже ми все запрограмовані на смерть?

***

Леонард Хейфлик є одним з піонерів дослідження процесу старіння. У шістдесятих роках минулого століття він відкрив, що (за одним особливим винятком) клітини здатні ділитися лише обмежене число раз, після чого процес ділення припиняється і вони починають гинути. Обмеження кількості клітинних поділів було названо межею Хейфліка - у людини ця межа становить від п'ятдесяти двох до шістдесяти поділів.

Межа Хейфліка пов'язаний з втратою спеціалізованого генетичного резерву, що знаходиться на кінчиках хромосом під назвою «теломери».

Леонард Хейфлик

З кожним своїм поділом клітина втрачає частину ДНК. Щоб втрата цієї інформації не привела до згубних змін, на кінцях хромосом розташовані додаткові інформаційні блоки - теломери.

Уявіть, що вам потрібно зробити п'ятдесят копій наявної у вас рукописи, але копіювальний центр вирішив серйозно ускладнити вам життя. Замість грошей після кожної копії він бере по останній сторінці вашої рукописи, і так копія за копією.

Це серйозна проблема - в рукописі двісті сторінок, і якщо за кожну її копію потрібно віддавати по сторінці, то в останньої копії буде лише сто п'ятдесят сторінок, і той, кому вона дістанеться, недоотримає цілу чверть розповіді.

Але вас не так-то просто провести - ви звикли знаходити рішення в самих хитромудрих ситуаціях. Ви додали в рукопис п'ятдесят порожніх сторінок, розмістивши їх в самому кінці, і принесли в копіювальний центр рукопис в двісті п'ятдесят сторінок. Тепер у всіх п'ятдесяти копіях рукописи буде весь розповідь цілком - сторінки почнуть пропадати, тільки коли ви вирішите зробити п'ятдесят першу копію.

Так ось, теломери подібні порожніми сторінками рукопису в нашій аналогії: з кожним новим поділом клітини вони коротшають, тим самим захищаючи найважливіше - її ДНК. Десь після п'ятдесяти-шістдесяти поділів від теломер в кінцевому рахунку нічого не залишається, і ось тоді клітина виявляється під загрозою.

З якого дива в ході еволюції нам знадобилося обмежити кількість поділів клітин?

Відповідь проста - через онкології.

***

Жодне інше пов'язане зі здоров'ям слово не викликає такого страху і думок про смерть, як рак. У нашій свідомості він вже настільки тісно асоціюється зі смертним вироком, що в багатьох сім'ях якщо і заводять розмову про рак, то тільки пошепки.

Як ви напевно знаєте, рак - це не якась конкретна хвороба - це група захворювань, що характеризується збоєм в процесі ділення клітин. Насправді деякі види раку дуже добре піддаються лікуванню - багато хто з них характеризуються більш високим показником виживання і ймовірності повного одужання, ніж такі поширені проблеми зі здоров'ям, як інфаркт і інсульт.

Як ми вже з вами обговорювали, у нашого організму є кілька ліній захисту від раку. Існують спеціальні гени, що відповідають за придушення зростання пухлин. Також є гени, що відповідають за створення спеціалізованих мисливців на ракові клітини, запрограмованих на їх пошук і руйнування. Також є гени, що відповідають за відновлення генів, що борються з раком. У клітин навіть є вбудований механізм здійснення свого роду харакірі.

Апоптоз - запрограмована смерть клітини - відбувається тоді, коли клітина виявляє, що виявилася заражена або пошкоджена, або коли інші клітини виявляють проблему і «переконують» небезпечну клітку вчинити суїцид. Крім того існує ще й межа Хейфліка.

Межа Хейфліка ефективно стримує розвиток раку - якщо в клітці відбувається збій і вона стає ракової, межа Хейфліка все одно не дає їй ділитися собі на втіху, в кінцевому рахунку стримуючи зростання пухлини до того, як вона почне становити небезпеку. Якщо клітина здатна ділитися лише певну кількість разів, після чого видихається, то її розподіл в якійсь мірі завжди знаходиться під контролем, вірно?

Так, але тільки до певної міри. Проблема в тому, що рак - досить підлий маленький лиходій, у якого в його клітинних рукавах завжди має кілька козирів. Одним з них є фермент під назвою «теломераза». Як ви пам'ятаєте, межа Хейфліка пов'язаний з теломерами - коли вони вичерпуються, клітина гине або втрачає здатність до поділу. Що ж робить теломераза? Вона подовжує ці розташовані на кінцях хромосом теломери.

У здорових клітинах теломераза зазвичай знаходиться в неактивному стані, і теломери продовжують зменшуватися. Раковим ж клітинам часом вдається активувати теломеразу так, щоб теломери відновлювалися набагато швидше. Коли це відбувається, генетичної інформації втрачається набагато менше, тому що закладений в теломерах резерв ніколи не закінчується. Дані про термін придатності, запрограмовані в клітці, стираються, в результаті чого вона виявляється здатна ділитися без обмежень.

Таким чином, успіх ракових клітин зазвичай пов'язаний саме з теломеразой. Більше дев'яноста відсотків клітин злоякісних пухлин людини використовують теломерази. Саме так вони і стають пухлинами - без теломерази ракові клітини померли б після п'ятдесяти-шістдесяти поділів.

Навчившись обходити межа Хейфліка за допомогою теломерази, ракові клітини починають безконтрольно ділитися, приводячи до тих жахливих наслідків, з якими ми всі так добре знайомі. На додачу до всього, успішні ракові клітини - смерть яких нас цікавить найбільше - знайшли спосіб обходити і апоптоз - запрограмовану клітинну смерть. Вони ігнорують заклик до суїциду з боку здорових клітин, котрі помітили щось недобре. З біологічної точки зору це робить ракові клітини «безсмертними» - вони можуть ділитися скільки завгодно.

В даний час учені працюють над створенням аналізу для виявлення підвищеної активності теломерази - такий аналіз сильно допоміг би лікарям в пошуку прихованих ракових клітин.

Іншим винятком, на яку не поширюється межа Хейфліка, є стовбурові клітини, про які зараз ведуться такі інтенсивні суперечки. Стовбурові клітини - це «не визначився» клітини. Іншими словами, вони можуть ділитися, утворюючи різні типи клітин. В-лімфоцити, з яких складаються наші антитіла - білки, синтезовані лімфоцитами, - здатні в процесі ділення утворювати лише такі ж В-лімфоцити, а з клітин шкіри можуть вийти тільки клітини шкіри і ніякі інші.

З стовбурових же клітин в процесі поділу можуть з'являтися різні типи клітин, а прародителькою всіх стовбурових клітин, зрозуміло, є та єдина клітина, з якої почався розвиток кожного з нас. Очевидно, що зигота (клітка, що виходить після об'єднання сперматозоїда і яйцеклітини) повинна бути здатна виробляти всі типи клітин, інакше ми так і залишалися б зиготами.

Стовбурові клітини не обмежені межею Хейфліка - вони також безсмертні за рахунок відновлення теломер за допомогою теломерази, точно так же, як це роблять ракові клітини. Не дивно, чому вчені бачать в стовбурових клітинах такий величезний потенціал в лікуванні хвороб і полегшення страждань - вони здатні перетворюватися у що завгодно і ніколи не видихаються.

Багато вчених вважають, що профілактика раку є головною причиною появи в ході еволюції у клітин обмеження на кількість поділів.

Звичайно, у межі Хейфліка є і свій зворотний бік - у всьому доводиться йти на компроміс - старіння. Як тільки клітина досягне межі, вона виявляється не здатна до подальшого поділу, і все починає валитися.

Фонд «Правмір» допомагає онкохворим дорослим і дітям отримати необхідне лікування. Допомогти можете і ви, перерахувавши будь-яку суму або підписавшись на щомісячне регулярне пожертвування в 100, 300, 500 і більше рублів.