Живи долго! Научный подход к долгой молодости и здоровью

Пятьдесят лет назад микробиолог Леонард Хейфлик продемонстрировал, что, вопреки сложившемуся мнению, человеческие клетки в чашке Петри не продолжают делиться вечно[488]. Они растут и делятся всего около 50 раз, после чего переходят в необратимое состояние остановки клеточного цикла, называемое клеточным старением, или сенесценцией[489]. Термин происходит от латинского слова senex, означающего «старение»[490]. У нас есть бессмертные стволовые клетки, способные создавать новые клетки «с чистого листа», но после их образования они успевают совершить всего около пятидесяти делений, прежде чем тоже погибнуть. И это хорошо.

Так называемый естественный предел Хейфлика помогает защитить организм от рака, блокируя размножение поврежденных клеток[491]. Это хорошо для успешного прохождения нами репродуктивного возраста и передачи генов следующему поколению. Но что происходит, когда «естественная» продолжительность жизни человека, составляющая около 30 лет, увеличивается до 80 и более лет благодаря таким чудесам, как улучшение санитарных условий жизни? Наше тело оказывается замусоренным стареющими клетками[492].

Клетки-зомби

Хейфлик полагал, что эти неделящиеся клетки могут способствовать старению просто потому, что они больше не могут участвовать в восстановлении и регенерации тканей[493]. Но оказалось, что они активно повреждают окружающие ткани, за что и получили прозвище «клетки-зомби»[494]. Проблема «зомби» не только в том, что они больше не являются полезными членами общества. Хуже другое – они хотят съесть ваш мозг.

Когда мы молоды, стареющие клетки очищаются нашей иммунной системой. Когда же клетки достигают своего предела и готовы уйти на пенсию, они запрограммированы на выделение коктейля воспалительных химических веществ, называемых сенесцентно-ассоциированным секреторным фенотипом, или SASP. Воспаление – процесс, который часто имеет негативный оттенок, – иногда может быть полезным. Подобно тому как воспаление, вызванное занозой, выводит иммунные клетки из циркуляции в месте повреждения, стареющие клетки сами устраивают себе похороны, выделяя воспалительные факторы, чтобы маркировать себя для иммунного клиренса[495]. Однако здесь есть проблема. С возрастом стареющих клеток становится все больше и больше, а наша иммунная система и сама не в лучшем состоянии. Таким образом, польза воспаления, как в случае с занозой, превращается во вред – хроническое системное воспаление, характерное для старения и болезней.

Несмотря на то что сенесцентные клетки в стареющих тканях составляют лишь небольшую часть от общего числа клеток[496], они оказывают значительный эффект за счет секреции SASP, которая может нарушать локальную архитектуру ткани[497]. Какой орган в организме человека часто является самым большим? Печень? Кожа? Нет. У все большего числа людей это жировая ткань, то есть жир в организме. Воспаление, связанное с ожирением и усугубляющееся с возрастом[498], вызвано накоплением стареющих жировых клеток, продуцирующих SASP[499]. Воспаление, спровоцированное SASP, может даже объяснять некоторые из самых страшных побочных эффектов химиотерапии. Химиотерапия успешно приводит к «состариванию» раковых клеток, но последующий SASP-шторм может вызвать угнетение функции костного мозга и кардиотоксичность.

Учитывая все особенности SASP-воспаления, не приходится удивляться, что обнаруживается связь между сенесцентными клетками и целым рядом возрастных заболеваний, включая болезни Альцгеймера, Паркинсона, остеоартрит, остеопороз, грыжи межпозвонковых дисков, искривление позвоночника, снижение мышечной массы и функции почек[500], [501]. Даже рак, как это ни парадоксально. Хотя клеточное старение, вероятно, развивалось как противораковый механизм, на поздних стадиях жизни избыточное воспаление может активно подпитывать рост опухоли, причем подпитывать в буквальном смысле – через ангиогенез, прорастание новых кровеносных сосудов в опухоль[502]. Но как понять, что клеточное старение является причиной, а не следствием заболевания?

Молодая кровь

В видео see.nf/parabiosis я подробно рассказываю о мрачных экспериментах, показавших, что старые животные, соединенные хирургическим путем с молодыми (как искусственно созданные «сиамские близнецы»), становятся более здоровыми, сильными, умными[503] и живут значительно дольше[504]. Чтобы определить, связано ли это с передаваемыми через кровь факторами, а не просто с общим потенциалом органов, исследователи обратились к переливанию старым животным молодой крови. В ролике see.nf/bloodboy я рассказываю об этих экспериментальных вампирах 2.0.

Действительно, введение крови молодых мышей старым улучшает когнитивные способности последних, что говорит о наличии некоего живительного фактора в крови молодых, а введение крови старых мышей молодым может им навредить, что говорит о наличии некоего ослабляющего фактора в крови старых[505].Или, может быть, старая кровь просто уменьшает концентрацию живительного фактора в крови молодой мыши? Если уж на то пошло, может быть, молодая кровь, напротив, разбавляет ослабляющий фактор старой мыши[506]? Удивительно, но последний вариант кажется более близким к истине, поскольку простое разбавление крови у старых животных может реплицировать большую часть регенерации, обнаруженной в парабиотических исследованиях и при переливании крови[507].И действительно, у пациентов с умеренной формой болезни Альцгеймера после гемоделюции (разбавления крови) в течение 14 месяцев наблюдалось примерно на 60 % меньше когнитивных и функциональных нарушений по сравнению с контрольной группой, в отношении которой проводилась фиктивная плацебо-процедура[508].Как сказал директор Института биомедицинской этики Цюрихского университета, «это прозвучит пугающе, но старики буквально питаются молодыми»[509].

Покончить со старым

Исследователи пересадили сенесцентные клетки от старых мышей к молодым, и оказалось, что достаточно всего нескольких клеток, чтобы вызвать у них стойкую возрастную физическую дисфункцию и увеличить смертность в 5 раз[510]. И наоборот, удаление даже небольшой части сенесцентных клеток может значительно замедлить развитие опухолей и возрастную деградацию органов[511]. Заметное увеличение продолжительности жизни и здоровья благодаря очистке организма от сенесцентных клеток вызвало настоящую «золотую лихорадку» по поиску сенолитиков – соединений, способных уничтожать стареющие клетки[512]. В своем видеоролике see.nf/senolytics я рассматриваю как лекарственные препараты, так и изменение образа жизни.

Одним словом, клеточное старение можно предотвратить, если изначально не допустить повреждения ДНК (см. с. 127). Затем сенесцентные клетки можно уничтожить с помощью физических упражнений[513] и ограничения калорийности[514] (подробности см. на see.nf/senolytics), а также определенных пищевых компонентов.

В 1936 году Альберт Сент-Дьёрдьи, получивший в следующем году Нобелевскую премию за открытие витамина С, предложил считать витамином и класс фитонутриентов, называемых флавонолами. (Он предложил называть их «витамин Р»[515].) Наиболее распространенным флавонолом в рационе является кверцетин[516], который в большом количестве содержится в луке, капусте и яблоках[517]. Именно он придает яблочной кожуре горьковатый вкус[518]. Исследователи протестировали десятки различных соединений на клетках, взятых из пуповины, а затем принудительно состаренных с помощью облучения. В 2015 году они объявили о своих результатах: кверцетин оказался естественным сенолитиком[519].

Более подробная информация приведена в ролике see.nf/quercetin. Как итог: дозы кверцетина, равные человеческому эквиваленту одного небольшого яблока в неделю, снизили клеточное старение и увеличили продолжительность жизни мышей. У них меньше выпадали волосы, улучшалась работа сердца и повышалась спортивная выносливость вплоть до возраста, эквивалентного человеческому шестидесятилетию[520]. Узнав это, мы, возможно, захотим поделиться несколькими капустными листьями с нашей домашней мышкой, но что делать с людьми?

Источники кверцетина

Кверцетин можно найти в дереве, от латинского названия которого – quercus — оно и получило свое наименование. Это дерево – дуб[521]. Он также широко распространен в продуктах растительного происхождения[522]. На самом деле кверцетин настолько распространен в царстве растений, что его можно найти даже в салате айсберг[523]. (Салат – пятый по значимости источник кверцетина в рационе американцев[524].) Лук содержит от 20 мг[525] до 100 мг[526] в каждой луковице, яблоки – от 4 мг до 20 мг[527], килограммовый кочан капусты – 50 мг, а чашка чая – около 5 мг кверцетина[528].В столовой ложке каперсов его 20 мг, но следите, чтобы уровень натрия в них был не слишком высоким[529].(Я видел в продаже каперсы с содержанием от 0 до 200 % всей суточной нормы натрия на порцию.)

Хотя добавки кверцетина, приобретаемые через интернет, как правило, точно маркированы[530], а данные о безопасности свидетельствуют об отсутствии значительных побочных эффектов при приеме до 1000 мг в течение 12 недель, я рекомендую придерживаться диетических источников[531], как это делают специалисты клиники Майо[532].

Яблоки и лук

Из целого ряда полезных эффектов, приписываемых продуктам, богатым кверцетином, таким как яблоки и лук, трудно вычленить действие именно кверцетина. В видео see.nf/applesonions я отмечаю, что мудрый афоризм 1866 года: съедая одно яблоко в день, вы оставляете врача без работы, – похоже, не теряет актуальности и сегодня[533]. Оказывается, заметное улучшение функции артерий в течение нескольких часов после употребления неочищенных яблок (чего не происходит после употребления яблок, очищенных от кожуры[534]) согласуется с эффектом кверцетина, и действительно, даже добавка выделенного кверцетина может снижать артериальное давление[535], уровень холестерина[536] и уменьшать воспаление[537]. К сожалению, богатый кверцетином луковый порошок не улучшил когнитивные способности у пожилых людей с болезнью Альцгеймера[538] или без[539] нее. (Подробности см. see.nf/onionpowder.)

Хотя в большинстве исследований, посвященных изучению кверцетина, использовались дозы, которые нелегко достичь с помощью диеты, даже три четверти чайной ложки свежего лука могут быстро нормализовать артериальное давление и текучесть крови по сравнению с плацебо[540]. Это, по-видимому, объясняет тот факт, что у людей, употребляющих больше кверцетина, риск смерти от сердечных заболеваний ниже в 2 раза[541]. В одном из модельных исследований было даже высказано предположение, что ежедневное употребление одного яблока может предотвратить примерно такое же количество смертей от сосудистых заболеваний в масштабах популяции, как и назначение всем гиполипидемических препаратов, причем с меньшим количеством побочных эффектов[542]. (По иронии судьбы сейчас, когда такие статины доступны в виде дженериков, лекарство, скорее всего, будет стоить дешевле фруктов.)

Новая морщина

В 2018 году появились разочаровывающие данные интервенционного исследования когнитивных функций, в котором ставилась под сомнение сенолитическая активность кверцетина. Первоначальные исследования кверцетина на людях проводились на эпителиальных клетках, полученных из выстилки пуповины, – это удобный источник получения человеческой ткани. Но когда эксперимент был повторен с клетками взрослых доноров, оказалось, что кверцетин не обладает таким же эффектом уничтожения сенесцентных клеток[543]. Однако в 2019 году было обнаружено, что кверцетин действует еще лучше.

Синдром Вернера – редкое генетическое заболевание, характеризующееся мутацией фермента репарации ДНК, что приводит к преждевременному старению. Когда сенесцентные клетки подвергались воздействию кверцетина, который может попасть в кровь при употреблении продуктов, богатых кверцетином[544], казалось, что они не уничтожаются, а реабилитируются[545]. Словно процесс старения был обращен вспять, как бы пробуждая к жизни мертвецов. А как насчет сенесцентных клеток, которые не мутировали? Там тоже был обнаружен «омолаживающий эффект». В журнале Experimental Gerontology исследователи из Греции заявили, что испытали кверцетин на добровольцах, и сообщили о «положительных результатах в отношении эластичности, увлажненности и глубины морщин»[546]. Однако их данные, похоже, не были опубликованы, что вызывает сомнения в правдивости заявлений.

Ободренные полученными данными, подтверждающими сенолитическое действие коктейля из кверцетина, исследователи приступили к изучению других флавоноидов[547] и обнаружили такой, который оказался почти в 2 раза мощнее кверцетина: физетин[548]. Он способен увеличить продолжительность жизни дрожжей на 55 %, а плодовых мушек – на 23 %. Физетин также увеличил продолжительность жизни мышей, даже если они стали получать препарат в более позднем возрасте[549].Средняя и максимальная продолжительность жизни мышей, начавших принимать физетин в возрасте, соответствующем 75 годам у человека, увеличилась примерно на 75 %. Маркеры клеточного старения и SASP были значительно снижены во всех проанализированных тканях, и это сопровождалось уменьшением возрастной патологии[550]. В отдельном исследовании было обнаружено, что физетин также может повышать долговременную память у мышей[551]. А что же мы?

Как и кверцетин, физетин в клинических исследованиях показал противовоспалительное действие[552], но как насчет сенолитического эффекта? Когда жировая ткань человека, удаленная в ходе обычной операции, подвергалась воздействию физетина, действительно, наблюдалось снижение уровня маркеров старения и SASP. Учитывая, что физетин естественным образом присутствует в рационе, не имеет побочных эффектов и уже продается без рецепта в виде БАД, ученые немедленно приступили к проверке антивозрастного потенциала физетина[553]. В настоящее время в работе находится более десятка исследований, в которых физетин противостоит целому ряду возрастных заболеваний, включая остеоартрит, остеопороз, болезни почек, снижение когнитивных способностей и даже осложнения COVID-19[554]. Тот факт, что к натуральному продукту проявляется столь большой клинический интерес – в отсутствие финансовых стимулов, которые традиционно определяют большую часть биомедицинских исследований, – говорит о его перспективности.

Ягодные сокровища

Хотя впервые физетин был выделен из кустарника, называемого скумпией (или венецианским сумахом), выше всего его концентрация в клубнике – это на сегодня самый богатый из известных пищевых источников физетина[555]. Возможно, это объясняет, почему именно клубника, а не черника (несмотря на высокое содержание в ней антиоксидантов) смогла более эффективно спасти крыс, подвергшихся радиационному облучению[556]. В видео see.nf/fisetin я привожу все основные исследования клубники. Вкратце: рандомизированные контролируемые исследования показывают, что клубника может улучшать когнитивные способности[557], снижать уровень холестерина, воспаления[558], излечивать остеоартрит[559], а также увеличивать количество полезных микроорганизмов в кишечнике, включая Christensenellaceae[560] – недавно открытое[561] семейство бактерий, связанных с долголетием (эту связь обнаружили во время исследований долгожителей – столетних и старше)[562]. В видеоролике я также объясняю, почему не рекомендуется принимать добавки с физетином.

Третье природное сенолитическое соединение – пиперлонгумин[563], который в концентрированном виде содержится в специи, продающейся в индийских продуктовых магазинах под названием пиппали (Piper longum, известной также как пибо в Китае и длинный перец в Европе)[564]. О том, что это за специя и что она может делать, я подробно рассказываю в see.nf/pippali. Я в него верю, поэтому добавил в свой ежедневный набор специй наряду с амлой (см. с. 557), черным кумином (см. с. 28) и куркумой (см. с. 113). Обратите внимание, что пиппали не рекомендуется использовать во время беременности и кормления грудью[565].

Пища для размышлений

Клеточное старение считается одним из основополагающих признаков старости[566]. Воспалительный SASP, выделяемый стареющими клетками, признается главной движущей силой деградации тканей и развития заболеваний[567]. Чтобы избежать старения клеток, мы можем защитить ДНК от повреждения, следуя рекомендациям, приведенным в главе «Окисление», а для очистки таких клеток и их SASP включить в рацион продукты, в которых содержатся природные сенолитические соединения: кверцетин, физетин и пиперлонгумин. Хотя пока неясно, можно ли достичь достаточного уровня сенолиза, употребляя продукты, богатые этими соединениями, такие продукты сами по себе полезны для здоровья.

Чтобы замедлить старение, ежедневно употребляйте:

• продукты, напитки и приправы, богатые кверцетином, такие как лук, яблоки, капуста, чай, каперсы без соли;

• свежую, замороженную или сублимированную клубнику;

• приправу к блюдам с пиппали (длинным перцем).

До недавнего времени считалось, что процесс старения – это неумолимое снижение функций организма, характеризующееся накоплением молекулярных повреждений ключевых клеточных компонентов, в частности ДНК[568]. Различные узлы автомобиля со временем выходят из строя, то же происходит и с органами нашего тела. Опровергая это предположение, назовем такие формы жизни, которые, казалось бы, не поддаются старению, находясь в состоянии некоего анабиоза: финиковые косточки, найденные при археологических раскопках, прорастающие через тысячи лет, растения[569], возрождающиеся из плодов, закопанных арктическими белками 30 тысяч лет назад, споры[570] и бактерии, найденные в янтаре и сохранившие жизнеспособность через десятки миллионов лет, а в кристаллах соли – через сотни миллионов лет. Однако не нужно искать экзотические примеры, чтобы продемонстрировать отсутствие связи биологического старения с хронологическим («календарным») старением. Случаи, когда часы старения не только останавливаются, но и активно обращаются вспять и даже обнуляются, мы можем наблюдать каждый день[571].

Великая перезагрузка

Задумайтесь. Девочка рождается с генетически заложенным количеством яйцеклеток. Могут пройти десятилетия, прежде чем одна из этих яйцеклеток будет оплодотворена. Эта яйцеклетка может пролежать в яичниках 20, 30, 40 лет – и все это время она будет стареть, как и все остальные клетки ее организма. Допустим, ее хозяйка забеременеет в 30 лет. После оплодотворения, если яйцеклетка каким-то образом не отмотает свои часы старения до нуля, из этой тридцатилетней яйцеклетки может родиться еще одна девочка с яичниками, которым на тот момент 30 лет и 9 месяцев. К тому времени, когда она родит ребенка спустя десятилетия, возраст яйцеклеток будет превышать 50 лет, и они будут продолжать стареть и накапливать молекулярные повреждения с каждым последующим поколением. Поэтому все проявления старения в яйцеклетках обязательно должны быть стерты[572]. В противном случае возраст яйцеклеток в яичниках женщин исчислялся бы миллионами лет!

В 1996 году мы узнали, что яйцеклетки – не единственные клетки, способные полностью изменить процесс старения. В тот год родилась овца по имени Долли. Ядро неоплодотворенной яйцеклетки было удалено, а на его место вставлено ядро клетки вымени. («Долли получена из клетки молочной железы, – невозмутимо заявил один из ключевых исследователей, объясняя, почему ее так назвали, – и мы не могли придумать более впечатляющей пары молочных желез, чем у Долли Партон[573]»)[574]. Затем после небольшого удара током, клетка начала делиться (сперматозоиды не потребовались), и на свет появилась Долли – первое животное, клонированное из взрослой клетки. (Ранее из клетки головастика была клонирована лягушка, за что исследователь был удостоен Нобелевской премии, но Долли стала первым животным, клонированным из взрослой клетки[575].)

Мир был поражен тем, что удалось создать генетически идентичную копию животного. После Долли были созданы тысячи клонов мышей, коз, свиней, крыс, коров, лошадей, хорьков, волков, оленей, буйволов, верблюдов и собак. Мимо кошек тоже не прошли, первая из них предсказуемо получила имя Copycat[576]. Однако значимость этого не ограничивается воспроизведением особо продуктивных сельскохозяйственных животных. Оказалось, что в одной зрелой специализированной клетке, взятой из вымени овцы, был спрятан полный генетический план всего животного, которое мы узнали под именем Долли[577]. Более того, возраст клетки был отмотан назад до нуля.

Ходят разговоры, что Долли была поражена неким синдромом преждевременного старения. Ведь овцы живут до 12 лет, а клетка вымени была взята у шестилетнего донора[578], и Долли умерла в 6 лет, что позволяет предположить, что часы старения просто тикали без перезапуска. Но Долли умерла от вирусного заболевания, а не от старости[579], и последующие опыты показывают, что клоны могут иметь нормальную продолжительность жизни[580]. Более того, мышей последовательно реклонировали, то есть создавали клоны из клонов и далее из последующих клонов в двадцати пяти поколениях – и у всех них была нормальная продолжительность жизни[581]. Таким образом, взрослые клетки можно не только вернуть в эмбриональное состояние, но и эффективно омолодить, стерев все следы старения[582].

Добро пожаловать в эпигенетику.

Гены заряжают пистолет, образ жизни нажимает на курок

Термин «эпигенетика» был придуман в 1940-х годах, еще до того, как мы узнали о физической природе генов, за 10 лет до того, как Уотсон и Крик (а также Уилкинс и Франклин) раскрыли структуру ДНК[583], [584]. Эпигенетика, что буквально означает «над генетикой», формирует дополнительный уровень информации поверх последовательности ДНК, которая сама по себе содержит около 750 мегабайт данных[585], кодирующих 50 000 генов[586]. Все наши делящиеся клетки генетически идентичны, несут в себе полный набор наших ДНК, но каждой клетке не нужно экспрессировать все десятки тысяч наших генов. Нашим нервным клеткам не нужно вырабатывать ферменты для печени, а клеткам сердца не приходится выращивать волосы. Вот тут-то и приходит на помощь эпигенетика – по сути, это то, что включает и выключает гены. Существует множество способов, с помощью которых наш организм делает это[587]. О сиртуинах и микроРНК я расскажу в отдельных главах, но самым известным эпигенетическим регулятором является метилирование ДНК[588].