На вопрос «Зачем люди умирают?» ответ известен давнымдавно: смерть отдельной особи запрограммирована природой как один из механизмов выживания вида. Но вот со старостью все не так однозначно. Зачем этот печальный период? И непременно ли он должен быть таким уж печальным? И, быть может, всетаки не «зачем», а «почему»?

Все попытки объяснить механизмы старения делятся на две большие группы: так называемые эволюционные (или программные) и физиологические (теории накопления повреждений). Сторонники первых (таких, как теория накопления мутаций) считают, что старение запрограммировано на генетическом уровне: якобы это механизм, обеспечивающий выживание вида в целом, так же, как индивидуальная смертность. Их противники уверены, что генетические программы могут отвечать лишь за смертность, а вот старение – результат накопления в организме разного рода повреждений (клеточных, тканевых, органических и функциональных).

Сегодняшняя биология (и медицина, в частности) уже отказалась от идеи запрограммированного старения. Ясно, что смертность отдельной особи биологически полезна для выживания популяции, но вот старение особи (особей), напротив, популяцию ослабляет.

Кроме того, с точки зрения сторонников «генетической программы старения», невозможно объяснить феномен пренебрежимого старения («вечной молодости»), более подробно о котором будет рассказано позже. Или, например, эмпирическая формула, выводящая зависимость максимальной продолжительности жизни от размеров мозга, размеров тела и скорости метаболизма, хотя и дает удовлетворительные результаты для очень многих видов животных, но имеет при этом столько необъяснимых исключений, что на закон природы совсем не похожа.

Важно лишь, что в вопросе заголовка – старение: зачем или почему? – сегодняшняя наука окончательно остановилась на «почему». Хотя однозначного «потому» и не обнаружено, и вряд ли это случится в будущем: старение – процесс сложный и комплексный.

Базовое – на клеточном уровне – проявление старения заключается в том, что с возрастом снижается частота деления клеток. Это касается не только соматических клеток, ограниченных так называемым пределом Хейфлика (для человека примерно 52 деления), но и для стволовых клеток, которые хотя и способны делиться практически до бесконечности, но постепенно также снижают свою активность. Уже есть, однако, некоторые данные, свидетельствующие: скорость деления клеток может регулироваться, что открывает серьезные перспективы в борьбе со старением на клеточном – базовом – уровне.

Различных теорий, объясняющих причины и механизмы клеточного старения, сегодня предложено достаточно много.

Так, митохондриальная теория, предложенная в 1978 году, объясняет старение замедлением размножения в высокодифференцированных клетках митохондрий. Изза дефицита митохондриальных белков и накопления мутаций в митохондриальной ДНК в итоге снижается энергетическое обеспечение клетки. Предложенное в 1980 году свободнорадикальное объяснение митохондриальной теории было в итоге отвергнуто изза значительного количества противоречий, однако сама теория мутаций митохондриальной ДНК, ведущих к нарушениям в производстве АТФ и энергетическом балансе клетки, актуальна и сегодня.

Теория соматических мутаций исходит из увеличения с возрастом числа соматических мутаций и других форм повреждений ДНК, вызываемых различными внешними факторами: радиация, активные формы кислорода и тому подобное. Теория предполагает, что исследование ферментов, усиливающих способность репарации (ремонта) ДНК (такие ферменты уже известны), – перспективный путь к достижению клеточного (тканевого) долголетия.

Теломерная теория основывается на том, что при делении клетки происходит утрата концевых участков хромосом – теломер и, как следствие, ДНК укорачивается. Однако этот феномен, называемый концевой недорепликацией, даже за «полное» (соответствующее пределу Хейфлика) количество делений не может привести к скольконибудь критическому укорочению ДНК. Развивающая теломерную теорию эпигенетическая теория старения предполагает, что разрушение концевых участков многократно ускоряется изза иных повреждений ДНК, например в результате окислительного стресса. Препятствует утрате теломер (точнее, способствует достраиванию утраченного) фермент теломераза. За открытие этого защитного механизма была присуждена Нобелевская премия по физиологии и медицине 2009 года. Теломераза не производится большинством соматических клеток, но может быть внедрена в них извне, поэтому сегодня ее считают ключом к клеточному бессмертию. Кроме того, это перспективнейшее направление в борьбе со злокачественными образованиями. Раковые клетки, как известно, способны делиться бесконечно (фактически бессмертны), но если удастся заблокировать в них теломеразу, их бесконечное деление (что, собственно, и порождает злокачественную опухоль), видимо, можно будет остановить.

На ранних стадиях становления все эти теории воспринимались как конкуренты. Однако сегодня большинство исследователей уверены: перечисленные механизмы клеточного повреждения работают параллельно, и клеткам приходится противостоять им всем. Поэтому ясно, что здесь необходим комплексный подход. К примеру, накопление мутаций митохондриальной ДНК обычно ведет к избытку активных кислородных форм и нарушает энергетический баланс, что, в свою очередь, увеличивает интенсивность повреждения клеточных белков и ДНК.

Немаловажно и то, что разные типы клеток стареют поразному. Дифференцированные клетки больше страдают от накопления поврежденных белков («изношенности»), клетки же, которым присуще активное деление, более интенсивно накапливают мутации, но при этом успешно «разбавляют» поврежденные белки вновь синтезированными.