Счастливое долголетие. Энциклопедия самых эффективных советов для здоровья

Чудеса баланса

Отменять старение принудительно, изменяя геном, человечество пока еще не готово. Имеющийся инструментарий не позволяет это делать, да и последствия вмешательства в собственные гены могут быть опасны и необратимы. Значит, остается искать другой путь – фармакологический. Куда же именно «бьет» старение? И мишень, и ее киллера недавно удалось обнаружить.

Оказалось, что «яд» старения таится в свободных радикалах (нестабильных частицах, разрушающих клетки), активных формах кислорода.

При этом ряд биологических функций, без которых полноценная жизнь невозможна, выполняют именно активные формы кислорода, которые, например, непосредственно участвуют в борьбе с бактериями и вирусами. Однако переизбыток кислородных «агрессоров» весьма опасен. В геноме любой клетки многоклеточного организма закодирован механизм ее самоуничтожения. Эта программа включается в ситуациях, когда клетка становится ненужной или даже вредной для организма. Скажем, если человек погибает от заражения крови, то биологически его смерть оправданна, поскольку не дает распространиться потенциально опасной для других людей инфекции.

Внутри каждой клетки находится микроэлектростанция – митохондрия (по-гречески «мито» – нить, зернышко, крупинка). Митохондрии – это своего рода батарейки клеток, т. е. источники их энергии, эти органеллы являются мощными производителями свободных радикалов. Фактически мы носим в своих клеточных «электростанциях», которых насчитывается до 1500 в каждой клетке, генераторы сильного яда, который легко может убивать и клетки, и человека вместе с ними. Старение, по сути, идет через медленное отравление собственного организма выработанным им же самим убийственным веществом, которое скрывается в митохондриях.

С возрастом человеческий организм склонен к перепроизводству свободных радикалов, в результате которого происходит самоуничтожение.

И катастрофа неизбежна даже не из-за прямого воздействия яда, а из-за запуска активными формами кислорода процессов отмирания клеток. Поэтому применение обычных антиоксидантов, тем более в ударных дозах, нередко приводит к разбалансировке жизненно важных функций. Получается, затормозить действие очага старения можно только точными дозами антиоксиданта. Чудеса баланса, да и только!

Молекулы-электровозы

Группа российских ученых отыскала соединения, способные проникать в митохондрии живых клеток. В 1974 году такие проникающие «молекулы-электровозы» американцы назвали ионами Скулачева, а сам ученый обрел мировую известность.

В начале ХХI века воздействие на митохондрии для регулировки продуцирования активных форм кислорода оформилось как новое научное направление – своеобразная «митоинженерия». Появилось новое митохондриально-адресованное вещество – антиоксидант SkQ1. Технология, позволяющая осуществлять точную доставку новых «десантников-ликвидаторов», которые препятствуют накоплению в клетках свободных радикалов, теперь именуется митотехнологией.

Сконструированное и синтезированное вещество под общим именем «ионы Скулачева» по эффективности и безопасности оказалось в сотни раз выше, чем у предыдущих аналогов антиоксидантов.

К тому же сфера применения нового «лекарства от старения» очень широка, поскольку практически все клетки организма имеют митохондрии и вырабатывают активные формы кислорода. Однако болезни, именуемой старением, в медицинской терминологии пока не значится.

Компьютерный синдром

Свойства нового класса биологически активных соединений изучаются на самых разных организмах – от одноклеточных до человека. Первый «опыт на дожитие», когда животные получали препарат в низких дозах в течение всей жизни, стартовал в 2004 году в Санкт-Петербургском НИИ онкологии имени Н.Н. Петрова. Эксперимент возглавлял президент Всероссийского геронтологического общества РАН, профессор В.Н. Анисимов. Благодаря новинке удалось в два раза увеличить среднюю продолжительность жизни подопытных мышей. По завершении испытаний в 2008 году оказалось, что успех был достигнут за счет замедления развития нескольких признаков старения. Обнаруженные эффекты «ионов Скулачева» подтвердились впоследствии в Новосибирском институте цитологии и генетики Сибирского отделения РАН. Результаты масштабных экспериментов с участием зарубежных исследовательских центров Америки, Германии и Швеции свидетельствуют о том, что «ионы Скулачева» способны тормозить развитие 19 признаков старения. В их числе – старческие болезни глаз, ослабление памяти, сердечно-сосудистые заболевания, нарушения репродуктивной функции, подверженность онкологическим недугам.

Еще при испытаниях в Новосибирском академгородке закапывание капель со «скулачевским» изобретением в глаза пожилым животным уменьшало катаракту и восстанавливало состояние глазного дна у слепнущих взрослых крыс. Капли назвали визимитин (от лат. «visio» – зрение, «mitochondrion» – митохондрии). Поначалу после клинических испытаний они применялись в безнадежных случаях, в частности при «синдроме сухого глаза».

При интенсивной работе, стрессах, высокой нагрузке в неблагоприятных условиях города и в непосредственной близости от промышленных предприятий выработка свободных радикалов значительно увеличивается, и естественные антиоксиданты не справляются с их «улавливанием». Особенно уязвимы для внутренней атаки свободными радикалами ткани глаза с высокой концентрацией кислорода. Начинаются разрушительные процессы старения. Существуют даже состояния, напрямую ассоциированные с возрастом, вроде «возрастной дальнозоркости» (пресбиопия) или «возрастного помутнения хрусталика» (катаракта). А «синдром сухого глаза» (нарушения продукции и качества слезы) диагностируется с определенного возраста почти 100 %, хотя у более молодых нередко встречается как «компьютерный синдром».

Уже развившиеся заболевания во многих случаях необратимы, но разорвать цепь патологических изменений, предотвратить повреждение клеток может визомитин, основным действующим веществом которого является мощный природный суперантиоксидант пластохинон в составе знаменитого «иона Скулачева» SkQ1, действующего именно там, где это необходимо – в митохондриях.

Визомитин защищает все ткани глаза от повреждения, способствует регенерации, снимает раздражение и воспаление (покраснение глаз), чувство сухости и инородного тела, восстанавливает состав слезной пленки. Таким образом, это единственное на сегодняшний день средство, которое не просто устраняет симптомы, не решая проблемы, а препарат, действующий на причину заболевания, нормализующий состояние глаз пациента.

Эффективность влияния визомитина на типичные возрастные патологии от ретинопатии^[2], увеита^[3], глаукомы подтвердили экспериментальные исследования на базе НИИ глазных болезней РАМН и других глазных институтов России. По их результатам визомитин был зарегистрирован как лекарственный препарат против синдрома сухого глаза. И врачи, следящие за новинками фармрынка, уже взяли его на вооружение.

Однако клинические исследования «препарата системного действия», предназначенного для внутреннего употребления, продолжаются. У него уже есть рабочее название – «пластомитин». («Пласто» – от названия растительного антиоксиданта пластохинона, входящего в состав формулы SkQ1, «митин» – от слова «митохондрия»). Ученым уже известно несколько способов, как замедлить старение и увеличить продолжительность жизни животных: этими способами, в частности, являются ограничение питания и постоянная тяжелая физическая нагрузка.

Питаясь впроголодь…

Ранее считалось, что ограничение питания продлевает жизнь просто потому, что в организм поступает меньше питательных веществ, замедляется его метаболизм, меньше образуется всяких вредных побочных продуктов жизнедеятельности (например, свободных радикалов), поэтому животное и живет дольше. Однако недоедающие мыши, крысы и мухи гораздо активнее своих сытых сородичей.

Как только организм начинает жить впроголодь, процесс старения временно отключается, чтобы повысить КПД организма, а значит, и шансы найти еду. Точно так же действует и антиоксидант SkQl. Теперь к известным способам продления жизни за счет ограничения питания и усиления физической активности прибавилась генетическая модификация митохондрий.

Известно, что сама по себе физическая нагрузка существенно продлевает жизнь как животным, так и человеку.

Конечно, ученые не ставят своей задачей изобретение эликсиров бессмертия. Но победу над старческим одряхлением и продление активного периода жизни считают вполне реальными через десяток лет. Почему, в самом деле, какие-то черепахи, например, могут сохранять репродуктивные функции в почтенном возрасте? Почему самки кальмара, рыбы, другие живые существа и растения погибают в цветущем состоянии и сразу? А венец творения – человек вынужден довольствоваться унизительно долгим угасанием? Сумели же летучие мыши превзойти своих собратьев за счет «изобретения» крыльев. Человек уже с эпохи кроманьонцев перестал эволюционировать как вид. Он может рассчитывать на экологический выигрыш в жизни лишь за счет своего интеллекта, а значит, создание «молодильного яблока» должно быть нашим современникам по плечу.

Реальная фантастика
Стволовые клетки и генные технологии

Ключ от клетки

Выступая в 1998 году с лекциями в Москве, американский профессор из Кливленда, основатель одной из ведущих компаний в области клеточной терапии «Озирис» Арнольд Каплан рассказал об использовании биоортопедических материалов для регенерации хряща, костей и мягких тканей. Ученый сообщил о том, что клеточная терапия уже довольно широко применяется в ветеринарии. В Калифорнии существует компания «Стволовые клетки». Туда клиент присылает небольшое количество жира животного (главным образом это скаковые лошади и крупные собаки с поврежденными сухожилиями). Из этого жира выделяются взрослые стволовые клетки, способные превращаться в несколько типов клеток разных органов, и на их основе изготовляют препарат.

Лекарство отправляют клиенту прямо в стерильном шприце. Клетки вводят животному, и происходит восстановление сухожилия. Каплан назвал стволовые клетки живыми аптеками, поскольку они вырабатывают и доставляют к месту повреждения необходимые для регенерации лекарства в виде нужных для этого веществ.

Стволовые клетки – предшественницы всех без исключения типов клеток в организме. Они были открыты в 1908 году профессором Военно-медицинской академии Петербурга профессором Александром Максимовым. Исследуя костный мозг, он обнаружил необычные клетки, которые постоянно делятся. Из одной получаются две молодые, одна из которых остается кровяной, а другая подрастает и снова делится. Таким образом, раздваивающиеся клетки образуют как бы ствол, от которого при каждом делении вбок ответвляются новые «детки». Прародительницу всех клеток крови Максимов назвал стволовой.

Стволовые клетки обновляют организм человека с момента его рождения, воспроизводя себе подобных и формируя иные, других специализаций.

Они способны развиться в любой тип клетки, присущий ткани того или иного органа (обычно той, в которой или возле которой данная стволовая клетка живет). Когда мы заболеваем или получаем травму, то есть получаем повреждения, армия «микроспасателей» оживляет отмирающих «собратьев» и замещает погибших во всех органах и тканях.

Таким образом, стволовые клетки поддерживают наше здоровье и предупреждают преждевременное старение. Главное – научиться управлять заложенной природой способностью помогать себе самому.

Возможность восполнить ущерб здоровью, обновив клеточный состав, – реальный ключ к решению проблемы старения. Понимание важности клеточной терапии пришлось лишь на конец ХХ века, когда начался геронтологический бум и клеточная биология была окончательно признана наукой.

В перечне постепенно побеждаемых врагов здоровья числятся рассеянный склероз, ДЦП, остеохондроз, артрозы, сердечно-сосудистые недуги, многочисленные патологии органов и систем организма.

К сегодняшнему дню успехи клеточного омоложения были достигнуты за счет приведения в действие огромного количества биоактивных факторов. В области ортопедии биохимики сумели выделить белки, стимулирующие превращение стволовых структур в создателей костной ткани – остеобластов. Этими белками снабжают полимерный имплантат кости. Вживленная полимерная вставка постепенно рассасывается, а белки, как магнит, притягивают из крови соответствующих им «сородичей». Скопившиеся на тающем имплантате «полуфабрикаты» костных клеток трансформируются в остеобласты. Регенерация завершается полноценным костным образованием, идентичным прежнему по форме. Американские специалисты сумели создать и заполнить разрыв новым дубликатом даже у 91-летней пациентки, которая 13 лет мучилась после перелома ноги из-за никак не срастающейся кости.

Подобные сообщения все чаще появляются в СМИ, все новые заболевания поддаются лечению с помощью инъекций стволовых клеток. Уже научились восстанавливать роговицу, мочевой пузырь, кожу, гортань.

Пересадка миллионов новеньких стволовых «колонистов» обладает гораздо более мощным потенциалом оживления «увечных». Ограниченные возможности организма к самоисцелению таким образом расширяются.

И большей частью теперь пациент сам для себя становится донором стволовых клеток, выделенных из жировой ткани или костного мозга. Любой человек старше 18 и моложе 60 может стать поставщиком этих клеток для себя самого. При этом возвращении клеток пациенту нет риска иммунного отторжения «чужаков», что особенно важно для любой трансплантации. Между тем у людей с возрастом запас стволовых клеток уменьшается, и его не хватает для самостоятельного восполнения ущерба от перенесенного инфаркта. При рождении у человека имеется 1 стволовая клетка на 10 тысяч других, у 20–23-летнего – одна на 100 тысяч, у 30-летнего – одна на 300 тысяч, а у 50-летнего – одна на 500 тысяч. Это драматическое сокращение сильно влияет на все физиологические процессы, способствуя старению человека. Истощение запаса стволовых клеток лишает организм возможности постоянной регенерации – восстановления других клеток, тканей, после чего жизнедеятельность органов затухает.

Обычно у взрослых людей повреждение ткани сопровождается сильным воспалением, организм пытается ее восстановить, но не особенно удачно, и в итоге образуется рубец. При клеточной терапии удается подавить разрастание соединительной ткани и избежать возникновения рубца, если, например, восстановление происходит у пациента через полгода после перенесенного инфаркта миокарда.

Вырастить живой орган

За последние годы исследователи научились выращивать участки живой ткани в виде готовых деталей, подлежащих замене в том или другом органе. Врачи Бостонского центра детской медицины провели успешную операцию по реконструкции недоразвитого мочевого пузыря. Выращенную готовую деталь из собственных стволовых клеток пациентке подшили к имеющейся у нее части органа, и пузырь в дальнейшем стал исправно выполнять свои функции. В лабораториях разных стран сегодня изготавливают лоскутки живой кожи для пересадки на обожженные места, хрящи в форме уха и даже участки кровеносных сосудов – настоящие, многослойные, с эпителием внутри и мышцами в толще стенки. В российском Институте стволовых клеток человека разработана и внедрена в практику технология восстановления кожи с помощью собственных клеток больного – фибробластов. В этом же институте взялись за воздействие на болезнь с помощью генной терапии. Если ген пострадал в результате вирусной инфекции, аутоиммунного или наследственного заболевания, то необходимо его починить.

Был найден новый подход в лечении – применение запрограммированного процесса образования и роста кровеносных сосудов, так называемый терапевтический ангиогенез^[4].

Ученым удалось решить проблему естественного роста погибающих от атеросклероза сосудов нижних конечностей. Созданный в России генный препарат неоваскулген стимулирует процесс образования и роста кровеносных сосудов за счет двух инъекций, которые действуют не менее трех лет.

Секрет стволовых клеток

Существует много различных видов стволовых клеток. Самыми ценными считаются присутствующие на ранних этапах развития человека эмбриональные стволовые клетки (их получают при лечении бесплодия из неиспользованных зародышей, которым всего несколько дней). В отличие от остальных они могут неограниченно делиться, превращаясь во что угодно – клетки крови, кости, кожи, мозга и так далее. Это самые перспективные и самые опасные из имеющегося множества (более 200) типов, потому что пока люди не научились в совершенстве управлять ими. Сообщения о них в солидных медицинских журналах смахивают на рекламу коммерческих клиник. Это информация об отдельных уникальных конкретных случаях, которые пока не получили научного объяснения, а значит, не могут служить основой метода для штатного лечения.

Разработка новых лекарств от лабораторного открытия до создания общедоступного лекарства в наши дни занимает 10–15 лет испытаний. И они идут полным ходом в самых разных направлениях. Так, сегодня в мире активно исследуется целебный потенциал стволовых клеток пуповинной крови, необходимый для расширения области их применения.

Специалисты уже научились выращивать в лабораторных условиях почти идентичную копию эмбриональных стволовых клеток – индуцированные плюрипотентные (то есть универсальные). Правда, эти клетки пока еще действуют слабее оригинала.

Например, стромальные стволовые клетки, помимо костных, формируют частицы других твердых органов – сердца и легких, печени, сердечно-сосудистой и нервной систем. Другое подразделение стволовых структур, дающее начало всем клеткам крови, называется гемопоэтическим. На сегодняшний день оно особенно широко представлено в медицинской практике. По новым данным, гемопоэтическая часть клеток представляет собой сложную неоднородную популяцию с разными свойствами. И, что немаловажно, при эмиграции они сохраняют приверженность к заложенной в них, унаследованной программе. Экспериментаторам удалось даже лишь из одной гемопоэтической стволовой клетки восстановить почти всю уничтоженную систему кроветворения у мыши.

Биотехнологические компании заняты поисками новых подходов к клеточной терапии. И все больше появляется сенсационных открытий в области применения клеточных технологий. Рассеянный склероз, ишемия сердца, цирроз, травмы спинного мозга, тяжелые генетические, иммунологические, гематологические заболевания, лейкозы и лимфомы сдаются под действием клеточных армий. Ликвидируются или значительно облегчаются тяжелые последствия инсульта, сахарного диабета, энцефалопатии, поствоспалительных и дегенеративных состояний органов и систем организма и других болезней.

Хотите напечатать нос или что-нибудь другое?

Попробуйте представить, что при необходимости нужный вам орган напечатают на специальном принтере, где вместо чернил используются живые клетки и вещества – факторы роста. Биологи из американского Университета Миссури использовали «чернила» из микросфер (шариков), каждая из которых содержала от 10 до 40 тысяч клеток того или иного органа. Трехмерная печать производилась на специальную подложку, содержащую коллаген. Приземлившись на нее, микросферы лопались, высвобождая клетки, которые тут же начинали размножаться и, образуя межклеточные соединения, сливались в трехмерную структуру. Затем подложку убирали, а клетки разных типов при правильно выбранном соотношении распределялись так, как было характерно для этого органа, т. е. процесс полностью повторял эмбриональное развитие данного органа.

Исследование показало, что полученные методом печати органы очень похожи по структуре и функциональным свойствам на природные.

Метод, когда создаются не отдельные ткани, а непосредственно органы и тканевые конструкции – биопринтинг, – добрался и до России. На прошедшей в Москве в конце 2014 года Международной конференции по биопринтингу и биофабрикации резидент биомедицинского кластера инновационного центра «Сколково» компания «3D Биопринтинг Солюшенс» представила первый в России биопринтер, предназначенный для печати органов человека. Во всем мире работают только три подобных (наш стал четвертым), и лишь порядка 20 компаний занимаются их производством и продажей. Предполагается, что к 2030 году лабораторные разработки перейдут на индустриальные рельсы. И на рынке появятся сложные органы.

Технология трехмерной биопечати принесет настоящий прорыв в трансплантологию и регенеративную медицину. Мы стоим на пороге революционного переворота в медицине антистарения.