Азбука долгожителя - Валерий Новоселов

«Пренебрежимое старение» – это же очень и очень приятный мне термин с большим грузом положительных эмоций, точно про меня», – вот такое письмо я получил от женщины, которая не хочет стареть. Да, но для врача-гериатра это звучит задорно и забавно, но не более. Людям нужны положительные эмоции, ученые же хорошо это понимают и играют на этом. А по сути, если такому якобы «нестареющему» организму дать нагрузку, например заставить бежать, посмотреть на время заживления раны, сроки выздоровления от инфекционных болезней, то всегда можно разделить животных на молодых и старых.

Это отражает явную проблему в самих исследованиях на модельных животных, когда в работу закладывается системная ошибка мышления самого человека, сформулированная на другом виде, с иной продолжительностью жизни, со сбитой эволюцией механизмов продолжительности жизни, а поэтому и другими механизмами старения.

Стареют ли половые клетки?

В науке о старении только часть знаний. Остальное занимает вера. И тут важны именно их пропорции.

Временами говорят, что, несмотря на то, что человек стареет, у него есть зародышевая линия, которая не стареет и передается из поколения в поколение. Такое можно иногда услышать и от биологов, причем даже с очень узнаваемыми именами. Однако давайте разбираться, как в организме могут быть клетки, хоть и половые, которые не стареют. Немецкий эволюционист Август Вейсман создал теорию, согласно которой наследственные признаки сохраняются и передаются из поколения в поколение через нестареющую зародышевую плазму [49 - https: //bigenc. ru/biology/text/1903985. ]. Он говорил, что у многоклеточных организмов полный объем зародышевой плазмы получают только половые клетки. Согласно взглядам ученого она находится в хроматине ядра клетки. А роль самих организмов состоит лишь в том, чтобы обеспечить ее передачу потомкам. Вроде бы все четко и понятно.

Итак, половые клетки человека называются ооцитами и сперматозоидами. И тут нужно сказать, что в мужском и женском организме в этом отношении все происходит по-разному. После рождения девочки ооциты не образуются, их популяция достигает количественного пика к 5-месячному возрасту эмбриона. Затем начинается систематическое падение их численности, и к рождению остается только около 1 млн клеток. Но процесс потери ооцитов не останавливается, он продолжается, и к половой зрелости девушка подойдет с 400 тыс. ооцитов. А к завершению репродуктивного периода их останется в организме лишь около тысячи. Фактически это ноль. Для объяснения такого значимого процесса существует гипотеза нехватки ростовых факторов для их выживания и версия удаления ошибок в ходе кроссинговера [50 - Кроссинговер – процесс обмена участками гомологичных хромосом. – Примеч. ред. ], чтобы их не было возможно передать следующему поколению. Не исключено, что гибели могут избежать только ооциты с достаточно высокой плотностью рецепторов к ростовым факторам. И вот различие: у мужчины сперматогенез, или образование половых клеток, происходит в течение всей его жизни, а процесс, подобный потере ооцитов, просто отсутствует.

Теория Харриса и Кэрол Бернстайнов гласит, что бессмертие половых клеток обеспечивается репарацией всех накопившихся повреждений ДНК в процессе мейоза [51 - Medvedev, Z. On the immortality of the germ line: genetic and biochemical mechanism // Mech Ageing Dev. 1981, Dec. 17 (4): 331–59. ]. Мейоз – это последнее двукратное деление с уменьшением хромосом в два раза. Он возможен только в клетках с парным, или четным, количеством хромосом, и состоит из двух фаз: редукционной и эвакуационной.

Первому делению мейоза предшествует очень длительная профаза: если в мужском гаметогенезе она продолжается 30 дней, то в женском организме длится десятки лет. В это время гомологичные хромосомы сближаются друг с другом и в таком состоянии пребывают почти все время, то есть в профазе первого деления мейоза хромосомы удваиваются. При этом резко активируются ферменты, разрезающие и сшивающие нити ДНК.

В яйцеклетке второе мейотическое деление (на стадии ооцита II – развития женской половой клетки) не может происходить самостоятельно без помощи сперматозоида, так как клетка потеряла свои центриоли, специальные тельца, участвующие в делении. Поэтому требуется обязательное оплодотворение, чтобы сперматозоид привнес свои центриоли. В результате этого происходит второе деление мейоза и образуется зигота.

В мейозе гомологичные хромосомы конъюгируют друг с другом и вступают в кроссинговер. Такая необходимость увеличивает генетическую вариабельность вида. Действительно, «папины» и «мамины» наследственные признаки, до сих пор распределенные в каждой паре гомологичных хромосом, после кроссинговера оказываются перемешанными. Этот процесс напоминает репарацию генов, при которой, вырезая поврежденные участки, нужно разрывать и сшивать нити ДНК. То есть одновременно с кроссинговером, вероятно, осуществляется и суперрепарация генома. Если же что-то не получилось, как должно, то в клетке срабатывают датчики контроля состояния собственной ДНК и начинается процесс самоубийства, или, другими словами, апоптоза.

Первое деление заканчивается расхождением гомологичных хромосом по двум дочерним клеткам. Второе проходит быстро, без удвоения ДНК, и приводит к расхождению хроматид каждой хромосомы по двум дочерним клеткам, в результате чего последние оказываются гаплоидными, то есть содержащими одинарный набор хромосом.

В процессе мейоза получается четыре итоговые клетки: одна гаплоидная и три редукционных тельца. Значение этого процесса в том, что у организмов, размножающихся половым путем, автоматически предотвращается удвоение числа хромосом при произведении потомства. Мейоз создает возможность для возникновения новых генетических комбинаций и ограничивает размножение путем внутривидового скрещивания.

Процессы, которые восстанавливают состояние генома, конъюгация гомологичных хромосом, кроссинговер или что-то другое и пока неизвестное, могут быть полезны для запуска механизмов «долгой жизни», и именно здесь нужны модельные опыты на животных.

Самый известный в мире российский биогеронтолог А. М. Оловников ответил на мой вопрос к нему, стареет ли половая клетка, так: «Да, стареет. Вот что известно из разных работ, например по теломерам. Твердо установлено, что теломеры в сперматозоидах пожилого мужчины длиннее, чем у молодого [52 - Обратите внимание, именно так, это не ошибка. – Примеч. авт. ]. Это вызвано «дисбалансом» белков (теломеразы и ряда других факторов), следящих за длиной теломер. Вероятная причина скрывается не внутри половой клетки (так как сопутствующих этому мутаций не было обнаружено), а заключена в среде стареющего носителя этих половых клеток. Поэтому есть основания заключить, что старение пожилого организма ведет к этому дисбалансу эпигенетически, то есть через различные модификации (ацетилирование гистонов, метилирование ДНК и тому подобное). Детали еще предстоит уточнять, но принципиальный факт изменений в сперматозоидах с возрастом (даже структурных изменениях, поскольку теломеры – это структуры) установлен».

Таким образом, на вопрос, стареют ли половые клетки, стоит ответить четко: «Да». И это означает, что нестареющих клеток в организме просто нет. Выяснение механизмов суперрепарации ДНК, которая происходит во время мейоза, возможно, решит часть проблем старения человека.