Эффект теломер: революционный подход к более молодой, здоровой и долгой жизни

THE TELOMERE EFFECT: A Revolutionary Approach to Living Younger, Healthier, Longer

Elizabeth Blackburn, PhD Elissa Epel, PhD

Copyright © 2017 by Elizabeth Blackburn and Elissa Epel Illustrations by Colleen Patterson of Colleen Patterson Design

© Иван Чорный, перевод на русский язык, 2016

© Оформление. ООО «Издательство «Э», 2017

ЗДОРОВЬЕ: НАУЧНЫЙ ПОДХОД

Генетика на завтрак. Научные лайфхаки для повседневной жизни

Австрийский молекулярный биолог и генетик Мартин Модер создал сборник советов для повседневной жизни, эффективность которых научно доказана. Эта книга научит правильно флиртовать, подскажет способ эффективного избавления от лени и прокрастинации, а также расскажет о самых интересных экспериментах по поиску источника вечной молодости. Читайте обо всех необычных (но очень действенных!) лайфхаках, которыми пользуются сами ученые.

Грязные гены. «Большая стирка» для вашей ДНК. Как изменить свою наследственность

Что, если бы вам сказали, что гены могут «пачкаться», как рубашка или джинсы, а ваши жизнь и здоровье напрямую зависят от того, как часто вы устраиваете им «большую стирку»? Много десятилетий считалось, что мы не можем влиять на гены, что наша наследственность – это камень, который рано или поздно придавит нас, что бы мы ни делали. Однако это совсем не так. Автор этой книги, доктор Бен Линч, считает, что гены «заряжают пистолет», но вовсе необязательно, что курок однажды будет спущен. Он оригинально сравнивает наши действия по очистке генов с обыкновенной стиркой одежды и представляет собственноручно разработанную программу, которая предполагает и «замачивание», и прицельное «оттирание пятен» и «бережное отбеливание». Следуя его советам, вы сможете определить, какой ген у вас функционирует неправильно и что необходимо сделать, чтобы устранить проблему.

Умный ген. Какая еда нужна нашей ДНК

«Умный ген» показывает, как пищевые привычки наших предков могут помочь нам вести здоровую, долгую и активную жизнь. Доктор Шэнахан предлагает стратегии питания, которые помогут не только прийти к здоровому образу жизни, но и внести изменения в вашу ДНК. А это значит, что вы не просто почувствуете себя гораздо лучше ‒ вы обеспечите хорошее самочувствие своим будущим детям и себе в будущем!

Твой второй мозг – кишечник. Книга-компас по невидимым связям нашего тела

Известный специалист по питанию, врач аллерголог-диетолог, Божена Кропка уверена: от здоровья кишечника зависит наша способность мыслить, принимать решения, жить и быть счастливыми. В этой книге раскрываются неочевидные связи между работой кишечника и нашим психическим и физическим самочувствием, даются рекомендации по правильному питанию, лечению самых частых заболеваний желудка и кишечника.

Предисловие от научного рецензента

Приступая к чтению книги известного ученого, лауреата Нобелевской премии по физиологии и медицине 2009 года «За открытие механизмов защиты хромосом теломерами и фермента теломеразы» (премию с ней разделили ее бывшая аспирантка Кэрол Грейдер и ученый Джек Шостак), мы должны понимать, что хотим подсмотреть за миром малоизведанным и сакральным – миром научных открытий, которые перевернули наши представления о природе и здоровье. Развитие теломерной концепции старения уже заняло более 40 лет. Тогда, в конце 1970-х – начале 1980-х, казалось, что ключ к пониманию механизма найден, осталось только повернуть его в нужную сторону. Однако, как это обычно бывает, выяснилось, что теломеры лишь один из механизмов регуляции жизненного цикла клеток, одна из возможностей их восстановления, да и то не всех, а значит, «философский камень» вечной молодости еще только предстоит найти. Овладев им, мы, безусловно, приближаемся, как образно выразилась научный журналист Елена Кокурина в своей книге «Бессмертные», посвященной исследователям старения, к разгадке тайны.

Элизабет Блэкбёрн перебралась из Австралии в Кембридж в 1972 году для написания диссертации. После защиты она отправилась в США, чтобы работать в лучших университетах – Йельском, а позднее в Беркли. Как это часто бывает в истории науки, к самым поразительным открытиям ее привело изучение совершенно невзрачных и несимпатичных обитателей озерного дна, формирующих столь не любимую нами муть стоячей воды, – маленьких инфузорий тетрахимен. Каково же было удивление, когда выяснилось, что механизмы клеточного обновления настолько консервативны в эволюции, что описанный у них фермент восстановления утраченных участков ДНК – теломераза – был обнаружен в клетках человека, что сулило человечеству не виданные по результативности подходы к борьбе и со старением, и с многими заболеваниями, включая рак.

К началу 1990-х открытия Элизабет получают всеобщее признание. Премии и почетные звания льются на нее водопадом: премия НАН США в области молекулярной биологии (1990), почетный доктор наук Йельского университета (1991), Международная премия Гайрднера (1998), премия Розенстила (совместно с Кэрол Грейдер) (1999), премия Харви (1999), ученый года в штате Калифорния (California Scientist of the Year) (1999), премия Диксона (2000), медаль Уилсона от Американского общества клеточной биологии (2001), премия Хейнекена (2004), медаль Бенджамина Франклина (2005), премия Ласкера за фундаментальные медицинские исследования (совместно с Кэрол Грейдер и Джеком Шостаком) (2006), премия Грубера по генетике (2006) и многие другие. Венцом признания стали Нобелевская премия (2009) и королевская медаль Великобритании (2015).

Обывателю она стала известна в 2004 году, когда ее имя попало в таблоиды в связи с выходом из Президентского совета по этике в знак протеста по отношению к политике Буша по редукции исследований эмбриональных стволовых клеток. Она не стала стесняться в выражениях: «Существует растущее ощущение того, что научными исследованиями, которые в конце концов определяются стремлением к истине, манипулируют для достижения политических целей». Попутно Элизабет обвинила и экспертов в предоставлении отчетов, угождающих политической конъюнктуре во вред правде.

Ожогом для русскоязычной общественности стало решение Нобелевского комитета проигнорировать вклад нашего соотечественника Алексея Матвеевича Оловникова в развитие теломерной теории – его концепцию, высказанную им в 1971–73 годах, в том числе на страницах и англоязычной прессы. В нескольких своих печатных работах он предложил объяснять предел деления клеток в искусственных условиях наличием гипотетического лимитирующего участка в хромосомах, а способ их восстановления – действием особого фермента, тандем-ДНК-полимеразы.

Настоящая книга Элизабет Блэкбёрн написана в соавторстве с медицинским психологом Элиссой Эпель. В тексте приводятся интересные случаи, свидетельствующие о том, как наши психоэмоциональная, а значит, и гормональная сферы влияют на биологический возраст через модулирование работы теломер и фермента теломеразы. Такое изложение наверняка привлечет к изданию не только любителей науки, но и читателей, ищущих практической пользы от научных открытий: в книге большое количество простых и эффективных, по мнению авторов, рецептов действий, направленных на сохранение здоровья и молодости. Как сказала сама Элизабет в интервью «Гардиан» в январе 2017 года, «люди до сих пор не понимали, как изменение образа жизни может помочь предотвратить болезнь на клеточном уровне. Одним из объяснений является поддержание ваших теломер… Мы предлагаем новую биологическую подоплеку связи разума и тела».

Безусловно, эта книга станет классикой научной беллетристики, а читатели найдут в ней полезные инструкции по сохранению здоровья.

Я посвящаю эту книгу Джону и Бену: они свет моей жизни, придающий ей смысл.

Я посвящаю эту книгу своим родителям, Дэвиду и Лоис, которые вдохновляют меня тем, что живут по полной, хотя обоим уже за восемьдесят,

а также Джеку и Дэнни, которые делают мои клетки счастливыми.

Предисловие авторов: почему мы написали эту книгу

Продолжительность жизни Жанны Кальман – 122 года – стала одной из самых высоких в истории. В 85 она начала заниматься фехтованием. На одиннадцатом десятке все еще ездила на велосипеде {1}. Когда ей исполнилось 100 лет, она прошлась по всему Арлю (ее родной город, расположенный во Франции) и поблагодарила людей, которые поздравили ее с днем рождения {2}. У Жанны Кальман было то, о чем мечтает каждый из нас, – здоровье до последнего дня. Старение и смерть неизбежны, но мы в силах повлиять на то, какой будет наша жизнь до самого конца. Мы можем жить лучше и полнее не только сейчас, но и в старости.

Исследованием вопросов, ответы на которые помогут достигнуть этой цели, занимается относительно новый раздел биологии, изучающий теломеры. Эта наука сможет защитить нас от хронических заболеваний и улучшить состояние организма до последней клетки и на всю жизнь. Для того чтобы поделиться с вами этой крайне важной информацией, мы и написали свою книгу.

Здесь вы ознакомитесь с новым научным подходом к старению человека. В наши дни[1] большинство ученых объясняют процесс старения следующим образом: ДНК человеческих клеток постепенно накапливает повреждения, из-за чего клетки становятся старыми и недееспособными. Но у каких именно клеток повреждается ДНК? И почему она повреждается? Исчерпывающих ответов на эти вопросы пока никто не дает, хотя многое указывает на то, что разгадку надо искать в теломерах. Различные болезни могут казаться не связанными друг с другом, потому что они затрагивают разные органы и части тела. Однако в ходе научных исследований и клинических испытаний родилась совершенно новая концепция. С возрастом теломеры по всему организму укорачиваются, и этот скрытый от нашего взора механизм играет немаловажную роль в развитии большинства старческих болезней. Именно в теломерах кроется причина того, что организм со временем теряет способность к восстановлению тканей (так называемое клеточное, или репликативное, старение). Есть и другие причины, по которым клетки перестают нормально функционировать и преждевременно умирают, и есть другие факторы, которые способствуют старению человека. Однако сокращение теломер сказывается на этом процессе наиболее явно и с самого раннего возраста. К счастью, сокращение теломер можно замедлить и даже обратить вспять – и это главное.

Мы собрали разрозненные данные, полученные в ходе исследований теломер, и превратили их в связный рассказ, изложенный доступным для массового читателя языком. Прежде вы могли найти эту информацию только в научных статьях, да и то вам пришлось бы разыскивать ее по кусочкам. Адаптация научных данных для широкой публики оказалась весьма непростой и ответственной задачей. Мы не смогли охватить все аспекты старения и все теории, объясняющие этот процесс, а также использовать точные научные термины везде, где это было необходимо, равно как не смогли указать все оговорки до единой. Эти вопросы подробно рассмотрены в научных журналах, где публиковались проанализированные нами исследования, и мы призываем заинтересованных читателей изучить эти потрясающие труды, ссылки на большую часть из которых приведены в книге. Мы также написали обзорную статью, посвященную новейшим исследованиям природы теломер, которая была опубликована в рецензируемом журнале Nature, – в ней вы найдете описание отдельных механизмов старения на молекулярном уровне {3}.

Наука – командный спорт. Нам выпала огромная честь участвовать в исследованиях совместно с учеными, специализирующимися в самых разных областях знаний. Многое мы узнали от исследовательских групп, работающих по всему миру. Процесс старения человека – головоломка, состоящая из множества деталей. За последние несколько десятилетий появилась новая информация, значительно приблизившая нас к разгадке. Понимание природы теломер позволило нам составить общую картину – разобраться, как старение клеток влияет на возникновение огромного числа возрастных болезней. Наконец-то появилась столь убедительная и перспективная теория, что мы не могли не поделиться ею с широкой общественностью. Сегодня мы достаточно хорошо понимаем, как устроены и функционируют теломеры человека, как о них заботиться и какую роль они играют в жизни отдельных людей и человечества в целом. Мы поделимся с вами основной информацией о теломерах, о том, какое отношение они имеют к болезням, здоровью, мышлению людей и даже к благополучию их семей и сообществ. Собирая разрозненные сведения, мы многое узнали о том, что влияет на теломеры, благодаря чему научились воспринимать мир как единое целое, о чем рассказывается в заключении книги.

Мы написали эту книгу еще и для того, чтобы уберечь вас от опасности. Интерес к механизмам старения и теломерам растет очень бурно, из-за чего в прессе или Интернете появляется не только актуальная информация, но и ошибочные данные, а также рекомендации, соблюдение которых чревато риском для здоровья. Так, например, некоторые производители кремов и пищевых добавок утверждают, что их продукция способствует удлинению теломер и тем самым увеличивает продолжительность жизни. Однако такие средства – при условии, что они и правда действуют на организм подобным образом, повышают риск развития рака. Существуют вполне безопасные способы продлить жизнь клеток, и лучшие из них мы постарались включить в книгу. Вы не отыщете на ее страницах чудесных секретов мгновенного омоложения. Вместо этого вы найдете конкретные, научно подтвержденные концепции, которые помогут сделать вашу дальнейшую жизнь здоровой, долгой и плодотворной. Некоторые из представленных методик могут показаться банальными, однако более глубокое понимание механизмов, которые лежат в их основе, позволит вам взглянуть на них по-новому и начать осознанно применять их в повседневной жизни.

Наконец, мы хотели бы подчеркнуть, что никто из нас не имеет отношения к коммерческим компаниям, которые продают продукцию, воздействующую на теломеры, или предлагают сделать анализ теломер за деньги. Мы стремились всего лишь максимально доходчиво изложить новейшую информацию о теломерах и сделать ее доступной для всех, кому она может пригодиться. Исследования теломер совершили настоящий прорыв в понимании процессов старения и омоложения, и нам хотелось бы поблагодарить каждого специалиста, который внес вклад в получение данных, представленных в книге.

За исключением «поучительного рассказа», приведенного во введении, все изложенные в книге истории взяты из реальной жизни и основаны на реальных событиях. Мы от души благодарим всех, кто согласился поделиться с нами своими историями. Из соображений конфиденциальности мы изменили некоторые имена и детали этих рассказов.

Надеемся, книга окажется полезной для вас, вашей семьи и всех тех, кому наука о теломерах сможет хоть как-то помочь.

Введение

Повесть о двух теломерах

Почему люди стареют по-разному

Почему мы стареем с разной скоростью? Почему одни люди даже в преклонном возрасте проворны и энергичны, тогда как другие с молодых лет жалуются на болезни, усталость и рассеянность? Наглядно изобразить эту разницу можно следующим образом.

Посмотрите на верхнюю белую полоску на рис. 1. Она отображает здоровые годы Кары – ту часть ее жизни, когда она будет оставаться здоровой. Уже после 50 лет белый цвет сменится серым, а к 70 – и вовсе почернеет. Начнется другой этап ее жизни – больные годы.

Имеются в виду годы, омрачаемые возрастными болезнями: сердечно-сосудистыми заболеваниями, артритом, диабетом, раком, болезнями легких, проблемами с иммунной системой и т. д. Состояние кожи и волос тоже резко ухудшается. А хуже всего то, что дело не ограничивается какой-то одной болезнью – возрастные недуги, как правило, приходят группами. Вот и у Кары не просто истощена иммунная система – у нее уже наблюдаются боли в суставах и первые симптомы сердечно-сосудистых заболеваний. Зачастую возрастные болезни приближают смерть, но у многих людей жизнь продолжается, только не такая яркая и энергичная, как прежде. Они вынуждены мириться с болезнями, усталостью и общим дискомфортом.

Рис. 1. Здоровые годы и больные годы. Под здоровыми годами подразумевается число лет, в течение которых человек не жалуется на здоровье. Под больными – в течение которых различные болезни существенно влияют на качество жизни. И Лиза, и Кара могут запросто дожить до 100 лет, но качество второй половины их жизни будет сильно разниться.

В 50 лет Кара должна светиться здоровьем, но, как видно из диаграммы, именно в этом возрасте начинаются ее больные годы. Сама Кара сформулировала бы эту мысль более прямолинейно: она стареет.

С Лизой же все обстоит иначе.

В свои 50 Лиза по-прежнему наслаждается отменным здоровьем. Со временем она неизбежно постареет, но впереди у нее еще долгие здоровые годы. Лишь ближе к 80 – этот возраст геронтологи называют глубокой старостью – ей станет гораздо сложнее поддерживать прежний темп жизни. Лизе предстоят и больные годы, но они уместятся в весьма короткий период, завершающий долгую и продуктивную жизнь.

Лиза и Кара – вымышленные персонажи, которых мы придумали в качестве наглядного примера, но их истории позволяют поднять актуальные для каждого человека вопросы.

Почему одни люди купаются в лучах хорошего здоровья, тогда как другие прозябают в тени болезней? Может ли каждый из нас сам выбирать свою судьбу?

Пусть изучение теломер и стало относительно новым научным веянием, главный вопрос, который интересует исследователей, ни для кого не в новинку. Почему люди стареют по-разному? Люди задавались им на протяжении тысячелетий – пожалуй, с тех пор, как научились считать годы и сравнивать себя с окружающими.

Некоторые верят, что процесс старения полностью запрограммирован природой и неподвластен человеку. Эта идея легла в основу древнегреческого мифа о сестрах-мойрах – трех старухах, которые присутствуют при появлении младенца на свет и определяют его судьбу в первые же дни жизни. Первая сестра прядет нить человеческой судьбы, вторая отмеряет ее длину, а третья обрезает ее. Продолжительность жизни соответствует длине этой нити. Когда мойры заканчивают свое дело, судьба человека окончательно предопределена.

Эта идея продолжает бытовать по сей день, пусть и сформулированная в научных терминах. Современная версия мифа гласит, что здоровье человека зависит главным образом от его генов. В представлении ученых нет никаких мойр, витающих над детской люлькой, однако с научной точки зрения генетический код еще до рождения человека предопределяет риск развития у него сердечно-сосудистых заболеваний, рака, а также его приблизительную продолжительность жизни.

Многие люди, пожалуй, даже не отдавая себе в этом отчета, уверены, что только природа влияет на процесс старения. Если бы их попросили объяснить, почему Кара стареет гораздо быстрее подруги, то вот что они могли бы ответить: «У ее родителей, скорее всего, также были проблемы с сердцем и суставами». Или: «Все дело в ее ДНК». Или: «Ей не повезло с наследственностью».

Разумеется, не все убеждены, что гены полностью определяют нашу судьбу. Многие обратили внимание на то, что здоровье зависит и от образа жизни. Сегодня такой подход считается современным, но существует он очень и очень давно. В древней китайской притче рассказывается о черноволосом полководце, который отправился в опасный путь за пределы родной земли. Больше всего он боялся, что на границе его поймают и убьют. Проснувшись однажды утром, он обнаружил, что его прекрасные черные волосы стали седыми. Он постарел преждевременно, и случилось это за одну ночь. Уже 2500 лет назад представители великой китайской культуры понимали, что преждевременное старение может быть вызвано различными внешними факторами, такими, например, как стресс. (Конец у этой истории счастливый: никто не узнал поседевшего полководца, и он пересек границу незамеченным. Что ж, у старости есть и плюсы.)

В наши дни очень многие люди уверены, что образ жизни важнее наследственности, то есть что первоочередную роль играют не унаследованные гены, а повседневные привычки. Вот что такие люди могли бы сказать о преждевременном старении Кары: «Она ест слишком много углеводов». Или: «С возрастом каждый из нас получает по заслугам». Или: «Ей нужно больше заниматься спортом». Или: «Скорее всего, у нее есть какие-то глубинные неразрешенные психологические проблемы».

Давайте еще раз посмотрим, как обе стороны объясняют ускоренное старение Кары. Сторонники идеи наследственности выглядят законченными фаталистами. Хорошо это или плохо, но будущее полностью запрограммировано в хромосомах в момент рождения человека. Слова тех, кто главную роль отдает образу жизни, обнадеживают чуть больше: с точки зрения этих людей преждевременного старения можно избежать. Вместе с тем они склонны осуждать других: если Кара стареет раньше времени, в этом исключительно ее вина.

Кто же из них прав? Что определяет процесс старения – природа или воспитание, гены или внешние факторы? На самом деле «виноваты» и те и другие, но первостепенная роль принадлежит взаимодействию между ними. Истинное различие между Карой и Лизой состоит в сложном взаимодействии между генами, социальными отношениями, образом жизни, превратностями судьбы и особенно реакцией человека на эти превратности судьбы. Каждый из нас рождается с заранее заданным набором генов, но выбранная нами жизнь значительно влияет на то, как эти гены себя проявят. В некоторых случаях образ жизни способен включать и отключать те или иные гены. Как ловко подметил исследователь проблемы ожирения Джордж Брей, «гены только заряжают ружье – на спусковой крючок же нажимает среда обитания» {4}. Причем его слова применимы не только к проблеме избыточного веса, а практически к любому аспекту человеческого здоровья.