15 марта 2024 года я выпустил музыкальный научпоп альбом "Трактат о естественных науках". В данной серии постов я рассказываю о книгах, которые легли в его основу.
Книга Полины Лосевой «Против часовой стрелки: что такое старение и как с ним бороться» легла в основу песни «Прощай».
На мой взгляд, тема старения одна из самых важных и неоднозначных в науке. Да и сам процесс старения неоднозначен: начиная от сложности в определении данного термина и заканчивая эволюционными трактовками возникновения данного механизма.
Побочный эффект репликаторов? Стабильная эволюционная стратегия во благо группы? Почему живые организмы по-разному подвержены старению? Как замедлить или предотвратить старение? Вопросов много…
В данной книге собрана и научно-популярно упакована вся основная информация по данной теме.
Какими бы высокоразвитыми и интеллектуальными мы ни были, наш фундамент развития - репликаторы. Мы начинаем свой путь с двух половых клеток, которые объединяются в зиготу и формируют новую машину выживания репликаторов.
Наше тело – это сложноорганизованный набор разнообразных соматических клеток, которые должны обеспечивать половым клеткам возможность копирования. Увы, на этом пути нас, как машину выживания репликаторов, ждёт старение и естественная смерть. Это некий побочный эффект многих живых существ, который, для успешно копирующихся репликаторов, не столь важен.
По своей сути, старение – это процесс без точного начала. Более того, у термина «старение» даже нет единого научного определения. Можно сказать, что старение, это процесс, в результате которого, с определённой точки и далее во времени, увеличивается вероятность смерти от естественных причин (так называемых возрастных болезней). В свою очередь, возрастные болезни возникают из-за того, что скорость накопления в нашем организме ошибок и поломок опережает скорость их исправления и ремонта.
Старение и мутации
Статистически, большая часть мутаций нейтральна для организма, но чем дольше организм живёт, тем выше шанс появления вредных мутаций. Конечно, у организма есть способы борьбы с мутациями. Например, система репарации (починки ДНК). Но, опять же, сработать эта система может не всегда.
Старение и ретротранспозоны
Это своеобразные «паразитические» участки нашей ДНК, которые самокопируются независимо от клетки. Как правило, их действие нейтрально, но с возрастом увеличивается вероятность их негативного проявления.
Старение и белки
С точки зрения белков, старение – это накопление в клетке молекул неправильной формы, так называемого внутриклеточного мусора.
Старение и фосфолипиды
Фосфолипиды формируют клеточные мембраны. С возрастом на фосфолипиды всё сильнее действует окислительный стресс, что приводит к разрушению мембран клетки.
Старение и теломеры
Теломеры – это участки по краям хромосом, которые защищают её от повреждений и склеиваний. Теломеры становятся короче при каждом делении клетки и со временем могут заканчиваться, теряя свою защитную функцию. В таком случае под угрозой оказываются важные информационные участки хромосом, и клетка перестаёт делиться, во избежание мутантного деления. Клетки, потерявшие способность к делению, называются сенесцентными клетками (по-простому – старыми клетками).
Старение и сенесцентные клетки
В небольшом количестве они даже полезны для организма т.к. сигнализируют о необходимости в обновлении тканей. Но в переизбытке, они могут запускать стресс-факторы, вынуждая стареть и соседние клетки.
Старение и матрикс
Матрикс – это внеклеточная, неживая структура (внеклеточный скелет). Каркасные белки матрикса у нас обновляются редко и с возрастом длинные нити заменяются короткими. Это же касается и гиалуроновых нитей.
Старение и стволовые клетки
Стволовые клетки отвечают за обновление тканей и их старение особенно опасно. С возрастом, запас стволовых клеток уменьшается.
Старение и микробы
Наш организм это не только человеческие клетки. Мы имеем индивидуальный состав бактерий в кишечнике. С возрастом наша микрофлора может меняться из-за ухудшения пищеварения, проблем с зубами, приёма лекарств, смены рациона и т.д. Зачастую это приводит к снижению разнообразия микрофлоры и полезные бактерии могут вытесняться вредными для организма бактериями.
Старение и иммунитет
С возрастом, в нашем организме происходит смещение баланса в пользу воспалительных процессов. Это происходит из-за старения и гибели клеток, а также разрушения межклеточного вещества. Локально, воспаления нужны и полезны, но должны проходить под контролем системы противодействию воспалений. Увы, но с возрастом оптимальное равновесие поддерживается всё хуже.
Старение и гормоны
С возрастом, ухудшается система взаимодействия желез эндокринной системы. Стареющий организм запускает реакции стресса, в том числе и на гормональном уровне. Зачастую наблюдается дефицит гормона роста, половых и многих других гормонов. При этом, фиксируется избыток кортизола.
Старение и дыхание
Мы – эукариоты, использующие аэробное (кислородное) дыхание. Это выгодно с точки зрения энергии, но вызывает окислительный стресс.
Свободные радикалы являются неизбежным побочным продуктом дыхания клеток. Это приводит к повреждению белков. На помощь организму приходят антиоксиданты, которые нейтрализуют активные формы кислорода, но небольшой процент молекул неминуемо от них ускользает и накапливается с возрастом.
Старение и рак
Размножение и конкуренция клеток является естественным процессом. Но если в организме начинают делиться и доминировать опухолевые клетки, то дело плохо.
Рак вызывает старение, так как усиливает клеточный стресс и может приводить к тяжёлым заболеваниям. С возрастом у человека увеличивается шанс появления раковых клеток из-за накопленных мутаций и поломок ДНК.
Старение и белки SASP
Белки такого типа выделяются старыми клетками и подобно «вредным советам» влияют на молодые и здоровые клетки. Это оказывает влияние на размножение клеток, разрушение межклеточного вещества, воспалительные процессы и т.д.
Старение и mTOR-комплексы
Они отвечают за рост и развитие клеток, стимуляцию работы генов, производство белков, обмен веществ и многое другое. Это некий «центр клеточных решений». С накоплением негативных сигналов (таких как мутации, стресс, снижение питания и т.п.) mTOR-комплексы запускают программу старения.
Так как же не стареть и где найти «эликсир бессмертия»?
К сожалению, волшебной таблетки от старения не существует. Мы многое знаем о процессах старения, многое и них предполагаем и на многие открытия в этой области надеемся в будущем.
Если попытаться обобщить существующие научные данные, то компоненты нашего потенциального бессмертия могут выглядеть так:
1. Блокаторы mTOR-комплексов
2. Активатор теломеразы что бы клетка могла дольше сохранять способность к делению.
3. Что-то, что позволить репрограммировать клетки ближе к стволовому состоянию
4. Точечная работа с генами для выключения нежелательных программ
5. Сбалансированный образ жизни: сон, питание, социальные факторы и т.д.
Мы приходим в этот мир, созданные репликаторами, превращаемся в личность с самосознанием и не хотим быть просто «машиной выживания» и промежуточной остановкой гермоплазмы. Мы хотим большего. Мы хотим централизовать жизнь на своём разуме, а не на передаче ДНК из поколения в поколение. Мы не хотим говорить этому миру «Прощай».
Держите самые правильные, самые красные комментарии к последнему ролику про старение на моём канале:
«Панчин договорился до марксистской идеи диктатуры пролетариата, хоть и на биологической модели».
«За коммунизм в наших клетках, товарищи!»
«Пролетарии всех клеток тела, соединяйтесь!»
«Генный коммунизм прекрасен!»
Всё правильно, товарищи! Полагаю, что это наилучший компромиссный вариант. Коммунизм нужно сначала построить в себе! В этом ошибка предыдущих попыток! И подход к этому идёт через развитие передовой биологической науки! Ура! Ура! Ура!
В нашем теле происходит самое настоящее клеточное неравенство! Привилегированные предшественники половых клеток получают все блага и лучшие условия жизни за счёт эксплуатации клеток-тружеников - нейронов и астроцитов мозга, миоцитов мышц, гепатоцитов печени, красных клеток крови!
Они не только узурпировали лучшие системы репарации, удлинители теломер, лучшие пылесосы для уборки клеточного мусора и митохондриальные дыхательные аппараты, но даже базовое право на размножение, которое во времена одноклеточных принадлежало всем клеткам!
Даёшь клонирование, уравнивающее все клетки в праве продолжать свой род! Даёшь генную революцию, позволяющую простой клетке-трудяге чинить себя, полировать свои гены и сиять во всём своём великолепии! Даёшь клеткам тела права эмбрионов - не стареть!
Будем считать что отсчет делений идет с зиготы (что не так), и что человек умрет когда истечет предел делимости всех его клеток (что, очевидно, совсем не так). Эти два допущения друг друга нивелируют и, по моим прикидкам, на момент смерти количество клеток, неспособных делиться, будет меньше 0,1%.
Считаем:
2^51 = 2,25е+15
2,25е+15 / 3е+13 = е+2 = 100 - это сколько раз организм может полностью обновиться.
100*7 = 700 лет - теоретический срок жизни без учета травм, болезней и других факторов, убивающих клетки. При этом некоторые ткани будут изнашиваться существенно быстрее других и ожидаемая продолжительность жизни будет ближе к 300-400 годам.
Меня больше пугает, что эта технология попадет к действующему президенту РФ, и таким образом, у нас уже никогда не поменяется президент, и будет вечная "стабильность"
Всем привет! Заголовок напоминает кликбейт в стиле "британские учёные выяснили: всё, что нужно делать для жизни 1000 лет - это каждый день есть простой советский..." Но нет. На этот раз всё достаточно серьёзно, иначе б не писала. Публикация об успехах не где-нибудь, а в Nature Aging (импакт 8,48). Тема интересная и многообещающая. Рассказываю.
На сегодняшний день мы считаем причиной старения накопление сенесцентных клеток (СК). Это - клетки разных тканей, у которых сбились процессы деления и самоуничтожения. В норме оно как? Если клетка перестаёт делиться - она прекращает и существование, организм заботится об этом. Но с возрастом таких клеток становится всё больше. Они не производят новые клетки, они просто существуют. И выделяют вещества, которые запускают воспалительные процессы. В юности за такое их быстро призвал бы к порядку иммунитет (ну, как призвал? Уничтожил бы. В организме должна быть диктатура), но иммунитет с годами тоже слабеет. Сенесцентных клеток становится больше, больше... о, вот и воспалительные заболевания на горизонте замаячили, и всё ближе... Короче, СК подлежат уничтожению. Так надо.
Это ещё не новость, это известно достаточно давно. С разных сторон учёные тычутся в этот вопрос с СК, пытаясь найти способ их уничтожать. Пробуют разные вещества и группы веществ, это доходило и доходит до клинических испытаний! Заголовки про "Препарат А вышел на 1 (а то и на 2) фазу клинических испытаний в качестве сенолитика или сеностатика". Очень многообещающе это всё читать, не в обычных СМИ, те всё больше про британских учёных. В специализированных, научных изданиях. Ну, первые ...дцать раз было многообещающе. Волнующе: вот, уже скоро поборемся со старением! Потом как-то приелось: успеха-то всё нет и нет, а испытывать потенциальные препараты-кандидаты можно ведь сколько угодно. Это сложная тема, найти вещества, мешающие старению. Они ведь (СК) в разных тканях разные, и что-то ни одна из них не торопится выкинуть флаг с уведомлением "Устаревшая клетка" или, тем более, вымпел с призывом "Эй, иммунитет, что-то я уже не торт. Ату меня!"
А такой флаг, оказывается, возможно, вероятно, предположительно (но это - реально многообещающие предположения), есть! И это уже новость, да ещё какая! Это может оказаться uPAR, рецептор урокиназы. Это - гликопротеин, рецептор, заякоренный на клеточной мембране гликозилфосфатидилинозитолом, если вам нужны такие подробности. У этого рецептора выявляют разные задачи, и вот одна из них, судя по всему, эдакий маркер сенесцентности. Осталось придумать, чем бы за него зацепиться!
И, вероятно, придумали. Группа учёных (ссылка на их публикацию в начале этой статьи) пробует "натравить" на этот рецептор иммунитет человека. В обычном порядке Т-клетки иммунитета на этот uPAR не реагируют. Они выполняют себе свою работу, атакуют клетки, заражённые вирусом и т.п. Но их можно "перепрограммировать", науськать на "неправильные клетки". На такие, которые иммунитет не считает неправильными, и потому не трогает их, а они всё же не подходят для организма, мешают ему. Вообще говоря, эта технология пришла из области борьбы с онкологическими заболеваниями (CAR-T-терапия). Там эти клетки модифицируют, навешивают на них химерные антигенные рецепторы (CAR), чтобы они могли узнать и связаться с поверхностью онкоклеток и уничтожить их.
Вот и с вопросом старения подход похожий. Сенесцентные клетки - неправильные. Их тоже нужно вычистить, и тогда все будут жить долго и счастливо. Опытные партии мышей - уже живут. Даже однократная инъекция этих обученных T-клеток привела к улучшению состояния здоровья у мышей, восстановлению метаболизма (определяли чувствительность к инсулину и другие показатели) и даже выносливости, по сравнению с контрольной группой. При этом у части мышей провоцировали метаболические проблемы - закармливали их жирной пищей и т.п. Что особенно примечательно: возраст у таких мышей рос, а метаболизм с этим возрастом не ухудшался! Что ещё круче: эти модифицированные T-клетки оставались в организме в течение мышиной жизни (их находили в разные временные периоды). То есть, такой вариант не просто может решить вопрос старения, но ещё и оказаться "разовой мерой" (т.е. никаких "надо вводить новую порцию T-клеток каждую неделю, доставайте кошельки").
В общем, учёные во всём мире ждут дальнейших исследований в этом направлении. А авторам исследования, на которых в начале текста сослалась за такое можно и нобелевку дать, я считаю.
Топ-3 вопроса (в комментах будут гарантированно):
1. Скоро? Если всё пойдёт по плану - вопрос ближайших лет (личная оценка). 2. Безопасно? ХЗ. Но какая такая опасность может отпугнуть человека преклонного возраста попытаться продлить жизнь? (Личное мнение). 3. Дорого? Достаточно дорого (несколько миллионов рублей, если оценивать по стоимости CAR-T-терапии). Сейчас ищут варианты использовать синтетические универсальные носители антигенного рецептора. Чтобы обойтись без дорогого этапа обучения T-клеток. Найдут - цена упадёт на порядки.
Я - Злобный Биохимик. Пишу на дурацком Дзене (ссылка на статью) и тут. На Дзене - пишу больше, ну вот так вот вышло.
Такую задачу поставил Little.Bit пикабушникам. И на его призыв откликнулись PILOTMISHA, MorGott и Lei Radna. Поэтому теперь вы знаете, как сделать игру, скрафтить косплей, написать историю и посадить самолет. А если еще не знаете, то смотрите и учитесь.
Когда я только-только начинал путь в области биохакинга и улучшения продуктивности, то во всех научпоп и иже материалах, мозг позиционировался как отдельная система, которую нужно прокачивать – отрезая всё лишнее. Может, именно такие материалы мне и попадались. Но копая всё глубже и находясь в этой области уже более 10-ти лет я нахожу все больше подтверждений о неочевидных связях мозга и тела. И одна из таких связей представлена в этом материале.
Да, это одна из новостей про биохакинг, долголетие и перспективные технологии, которые могут оказаться мертворожденными, так как тестируются на мышах. Но именно с таких экспериментов и развивалась фарма, методология лечения и всё, что мы знаем о современной медицине. Поэтому, если зашел с комментом о том, что до реализации технологии 10 лет ползком – пам, ты проиграл. А если любишь контент про науку и технологии, то схожие материалы публикую на канале Neural Hack.
Замедление старения. Один из факторов
Замедление старения – звучит привлекательно. И этот материал одна из многих ступеней к вершине этого процесса. В частности, ученые выявили петлю обратной связи в мозге и теле. Как результат, ее активность помогает мышам жить дольше и здоровее.
Жир, мозг и замедление старения
Исследователи из Медицинской школы Вашингтонского университета в Сент-Луисе определили взаимную связь между мозгом и запасами жира в теле. Неудивительно, ведь биохакинг мозга уже был тесно связан с работой ЖКТ. Важный момент, запасы жира здесь стоит рассматривать как один из основных энергоносителей в системе производства энергии в организме.
Как и многие другие системы, эта «система бионического пауэбенка» замедляется с возрастом. Как результат, она способствует возникновению некоторых проблем со здоровьем, которые преследуют человека в более поздние годы. И речь, конечно же, про увеличение веса.
С другой стороны, команда ученых также обнаружила, что можно заново активировать систему обратной связи между мозгом и жиром. Тесты успешно проведены на мышах, и в результате удалось противодействовать негативным эффектам старения. В результате увеличилась продолжительность жизни мышей, и на дольше сохранялось их здоровье. Если проделать больше работы, возможно, эту технологию можно будет применить и к людям. Конечно, подобное вмешательство можно провести и в домашней «лабе». Чем не анархо трансгуманизм?
Белки, жиры, нейроны
Прорыв начался с того, что ученые идентифицировали определенный набор нейронов в области мозга, называемой дорсомедиальным гипоталамусом. Было обнаружено, что в активном состоянии эти нейроны производят белок Ppp1r17. Синтез белка запускает цепочку событий, которая активирует белую жировую ткань в организме.
Это приводит к двум процессам: сначала жирные кислоты попадают в кровоток, где они используются для поддержания физической активности. А затем, фермент под названием eNAMPT высвобождается в гипоталамусе, и поддерживает функции мозга. Так что, поднять дофамин – это не единственный вариант для прокачки здоровья мозга и мотивации.
Эта система отлично работает в молодости, но со временем начинает замедляться из-за естественного старения. Ученые обнаружили, что у пожилых животных Ppp1r17 покидает ядра нейронов и снижает силу сигналов. Поскольку нервная система, работающая с жировой тканью, получает меньше полезной отдачи, она со временем деградирует. Жировая ткань получает меньше сигналов для высвобождения молекул. Это, в свою очередь, приводит к накоплению жира и уменьшению количества энергии, доступной организму. Круг замыкается.
Замедление старения. Разорвать порочный круг
Слева: густая сеть нейронов между мозгом и жировой тканью у молодых мышей. Справа: эта сеть у пожилых особей.Кёхей Токидзанэ/Медицинский факультет
Но можно ли замедлить этот процесс? Чтобы выяснить это, исследователи активировали нейроны у старых мышей двумя способами. В одной группе они отключили гены, участвующие в процессе деградации, а в другой добавили мышам больше eNAMPT.
В обоих случаях обработанные мыши оказались более активными, демонстрировали меньше физических признаков старения. Их шерсть оставалась густой, да и жили они дольше, чем мыши в контрольной группе. Все мыши контрольной группы умерли к возрасту 1000 дней. Это верхний предел естественного старения. Но мыши из экспериментальных групп прожили дольше на дополнительные 60–70 дней – увеличение сроков жизни примерно на 7%. Впрочем, подобные корреляции можно в теории обнаружить, если внимательнее рассматривать гриб кордицепс.
Есть ли смысл в таком замедлении старения?
По сути, мыши дольше оставались в возрасте функциональной старости. То есть, это не ситуация, когда особь живет дряхлой и беспомощной лет 30, а скорее когда человек в 80 лет чувствует себя как в 65. Пример условен.
Опять же, связь между мозгом и расходами жира отлично регулируется физическими упражнениями и интенсивной когнитивной работой. И, что-то подсказывает мне, что это продлевает жизнь надольше, чем приведенная технология. Хотя, кто знает)