Старость — это болезнь, и вылечить ее — задача биоинженера, считает доктор биологических наук, академик РАН, директор Института физико-химической биологии им. А.Н. Белозерского, декан факультета биоинженерии и биоинформатики МГУ им. М.В. Ломоносова Владимир Петрович Скулачев. С 2003 года он работает над созданием «лекарства от старости».
Что такое старение и смерть?
Есть две противоположные точки зрения на старение и вызываемую им смерть. До Дарвина считалось, что это последний этап развития человека: зарождение в утробе матери, рождение, рост, старость — и, наконец, смерть. С появлением теории Дарвина стали думать, что естественный отбор индивидов не может привести к таким странным и нехорошим явлениям, как старение и, тем более, смерть от старости, и что стареем мы по техническим причинам: сложный организм постепенно изнашивается и ломается. Первым против этой точки зрения восстал знаменитый немецкий биолог Август Вейсман — в конце XIX века он выступил с сенсационной лекцией о том, что старение и смерть от старения возникли в процессе эволюции, чтобы, во-первых, уничтожать ослабленных индивидов и, во-вторых, ускорить смену поколений и, соответственно, эволюцию. К сожалению, эта гипотеза не объясняет важнейшую черту старения — медленный темп: человек угасает долгие годы, что, в общем, не очень эффективно. И уж совсем непонятно, почему при старении происходит согласованное ослабление множества функций, ведь организм умирает, даже если отказывает всего одна функция, например, перестанет биться сердце.
Точку зрения «вульгарных дарвинистов» я называю пессимистической: если она верна, со старением ничего не сделает и геронтология — это лишь описательная наука, изучающая путь на кладбище. А вейсмановскую теорию я считаю оптимистической: если в генах записано, что сначала нужно родиться, потом повзрослеть, прекратить расти и начать стареть, то в эту программу можно вмешаться и замедлить или даже отменить ее.
Какая из этих теорий господствует сейчас?
До конца ХХ века в науке господствовала дарвинская точка зрения. Да и сейчас традиционная геронтология все еще пессимистична, однако вейсмановскую гипотезу разделяет все больше ученых, потому что нет ни одного довода, который окончательно бы ее опровергал. Кроме того, во второй половине прошлого века произошло событие, резко изменившее баланс между этими точками зрения, — было найдено явление запрограммированной смерти живой клетки (это явление, получившее название «апоптоз», безусловно, возникло в ходе эволюции). Выяснилось, что в каждой клетке есть гены, в которых запрограммировано ее самоубийство. Более того, оказалось, что клетка — страшный пессимист: она все время готова покончить с собой и, чтобы она жила, ее должен к этому подталкивать специальный белок. Ученые, обнаружившие гены программы апоптоза у червя нематоды, в 2003 году получили Нобелевскую премию.
Есть ли запрограммированная смерть у организмов?
Когда ученые узнали о самоубийстве клеток, они предположили, что может существовать и программа самоубийства организма. И оказались правы: она есть у одноклеточных, например у бактерий и дрожжей. Вот что происходит с дрожжами: чтобы привлечь клетку противоположного пола, они (как и люди) выделяют особые вещества — феромоны, которые не только привлекают, но и убивают дрожжи противоположного пола, если концентрация феромона повышается. Какое-то время назад выяснилось, что такая же программа есть и у млекопитающих: например, самцы сумчатой мыши, обитающей в Австралии, дней через десять после окончания гона гибнут от собственных феромонов. А совсем недавно в Бельгии было сделано выдающееся открытие. Там исследовали травку под названием Arabidopsis (по-русски — резушка), которая живет два с половиной месяца: ее семена выделяют вещество неизвестной пока природы, убивающее резушку буквально за десять дней. В геноме резушки примерно 35 тысяч генов, из них только два ответственны за половое размножение, то есть за цветение. Когда эти два гена удалили, резушка стала бессмертной — она превратилась в куст, приобрела толстый стебель, отрастила крупные листья и стала размножаться вегетативно, корневищем, а не половым путем. Это значит, что у резушки есть запасная программа, видимо, более старая: так же, как папоротники и хвощи когда-то были деревьями, резушка была кустом, а потом стала маленькой травкой и завела себе половое размножение. На этом примере мы видим, как возникла смерть. Между прочим, это перекликается с религиозными догмами о том, что Адам был бессмертен, пока не встретил Еву и пока не началось половое размножение.
В каком возрасте начинается старение человека и как оно проявляется?
Раньше всего, лет в 15, начинает стареть иммунная система. В 20 лет она уже безусловно более слабая, чем в 10. Это объясняет, почему подростки реже умирают от инфекционных болезней, чем взрослые и особенно старые люди. Затем стареет мышечная система: 30-летний футболист стоит дешевле, чем 20-летний. У людей уменьшается количество мышечных волокон — это явление называется саркопения. Потом начинают стареть глаза: острота зрения ухудшается c 30 лет. Затем идет кожа — типичные старческие признаки на коже появляются лет в 40. Далее, лет в 50—60 у женщин наступает менопауза, то есть стареет половая система (у мужчин она может действовать чуть ли не до ста лет). Мозг, по-видимому, стареет позже всего, в очень преклонном возрасте, и у всех по-разному.
У меня есть знакомая семья, которую в тяжелые годы после распада СССР кормил почти 100-летний дедушка,— он готовил школьников к поступлению в университет. Дедушка уже не узнавал своих родственников, не мог себя обслуживать, но, когда к нему приходили ученики, он с ними прекрасно занимался. Функция мозга, которую он тренировал всю жизнь, оставалась безукоризненной. Вообще известно: если человек перестает заниматься умственной деятельностью, его способности деградируют. Кстати, тот факт, что человеческий организм стареет не синхронно: что-то ломается в 15 лет, что-то — в 95, совершенно не объясняется геронтологами-пессимистами.
Некоторые животные «отменили» себе программу старения. Как и почему они это сделали?
Программу старения отменяют организмы, у которых нет врагов, — поэтому им некуда эволюционировать. Эзоп однажды сказал: заяц всегда убежит от лисы, поскольку для него это вопрос жизни и смерти, а для лисы — вопрос обеда. Но это справедливо только для молодых зайцев. Теперь рассмотрим старых зайцев: предположим, один из них умный, другой глупый, но оба еще могут производить потомство. Если они увидят лису, умный бросится наутек, а глупый остановится, чтобы ее рассмотреть — и лиса его съест. Умный выживет и наплодит умных зайчат. Старение — это способ ускорить эволюцию. А если нет лис, то зайцам и старение не нужно. Поэтому не стареют такие существа, как, например, гигантская черепаха (ее защищает панцирь), гигантский кит, речная жемчужница (створки этого моллюска никто из речных обитателей не может разгрызть). Большинство нестареющих организмов постоянно растут и с возрастом становятся более плодовитыми. Жемчужница, например, растет всю жизнь, и в какой-то момент мышечная нога, на которой она держится, перестает выдерживать тяжесть раковины — и она падает, а затем умирает с голода. Точно так же гигантская черепаха умирает потому, что не может выносить тяжести своего панциря.
Еще одно нестареющее животное — голый землекоп, грызун, обитающий под землей колониями по 200—250 особей. Он живет до 30 лет, и с возрастом вероятность смерти у его не увеличивается. Как и почему он умирает — никто не знает: у него нет ни рака, ни инсульта, ни диабета, ни других приводящих к смерти заболеваний, его иммунная система не стареет. Точно так же никто не знает, отчего умирают гигантские киты.
У человека тоже нет врагов, кроме него самого. Почему же мы не отменяем себе эту программу?
Мы слишком недавно избавились от врагов. Чтобы что-то изменилось, должно пройти примерно 100 тысяч лет. Но, я думаю, мы к этому идем.
Как вам пришла в голову идея создать лекарство от старения?
Любой студент моего факультета умеет останавливать цепь событий, запускающих смерть клетки. Почему бы тогда не создать вещество, которое остановит старение человеческого организма?! Конечно, идеально было бы найти у человека гены, отвечающие за смерть, и «выбить» их. Но пока о работе такого уровня речи даже не идет.
На чем основано действие вашего вещества и о каких результатах можно говорить сегодня?
Мы создали его, руководствуясь очень простой логикой: человека, по всей видимости, медленно отравляет некий яд. Лучший кандидат на эту роль — активные формы кислорода. Природа сама придумала, как с ними бороться, создав антиоксиданты: например, витамины Е, С, которые мы получаем с пищей, коэнзим Q. В состав нашего вещества тоже входит антиоксидант — его мы заимствовали у растений: они сами образуют кислород и поэтому научились прекрасно с ним бороться. Вторая его часть — катион, который называется «ион Скулачева» (этот термин придумал американский биохимик Дэвид Грин). Работая над нашим веществом, мы отталкивались от открытия, которое мы с Ефимом Арсеньевичем Либерманом сделали еще в 1969 году. Мы установили, что митохондрии (специальные органеллы, которые есть внутри клетки) — это электростанции, превращающие химическую энергию в электрическую, и что разность электрических потенциалов на их мембране имеет знак минус внутри митохондрий. Как известно, плюс стремится к минусу, и положительно заряженные «ионы Скулачева» в силу некоторых своих особенностей свободно проходят сквозь мембрану митохондрии и доставляют туда прицепленный к ним антиоксидант.
Опыты показали, что наше вещество продлевает жизнь разным организмам — от грибов до млекопитающих. Например, мыши стали жить в два раза дольше. У них пропали или замедлились более 30 признаков старения, исчезла менопауза, укрепился иммунитет, они перестали страдать от инфекций. Умирали они, как правило, от рака: наше вещество на эту болезнь, к сожалению, не действует. Наилучших результатов мы добились на очень интересном существе, слепушонке, у которого, по-видимому, нет программы рака. А опыты на дрозофилах показали, что необязательно принимать это лекарство всю жизнь — достаточно лишь первые 10 дней. Однако если начать принимать его в старости и не отменять до конца жизни, эффект будет тот же. Это очень важно — значит, не все безнадежно для стариков: их тоже можно лечить от старости.
В скором времени, я думаю, наше вещество будет продаваться в аптеках как лекарство от глазных болезней. У нас уже есть официальный сертификат о том, что оно — первое в мире!— радикально вылечивает болезнь под названием «сухой глаз». Мы провели опыты на людях в московских глазных больницах, и за три недели 60% пациентов избавились от этой страшной болезни, считающейся неизлечимой. Сейчас мы ставим более длительный опыт, и, думаю, результат должен быть еще лучше. Кроме того, опыты на животных показали, что это лекарство лечит глаукому, катаракту (невероятно, но она исчезает — я сам вылечил свою катаракту), увеит, макулодистрофию. И, что важно, его нужно очень мало. Чтобы вылечить глаза всем домашним кошками, собакам и лошадям в России, в год надо 4 г вещества.
Прием обычных антиоксидантов в существующей сейчас лекарственной форме не дает желаемого результата?
К сожалению, нет. Первый дефект обычных антиоксидантов, например витамина Е, в том, что они действуют не адресно. Ядовитые формы кислорода образуются во внутренней мембране митохондрии, а антиоксиданты проникают во все мембраны. Поэтому их нужно принимать в больших количествах — и отсюда второй, более страшный дефект антиоксидантов: специальная система в печени разрушает их и превращает в канцерогены. Мы не можем есть витамин Е ложками. Колоссальное преимущество нашего вещества в том, что оно идет внутрь митохондрии, и принимать его нужно, как я уже сказал, в наноколичестве.
Избавляя человека от старости и продлевая его жизнь, вы идете против природы и эволюции. Не приведет ли это к катастрофическим последствиям?
Мой любимый афоризм: когда мы хотим взлететь, мы строим самолет, а не ждем, пока за спиной вырастут крылья. Эволюция — это приспособление к среде, а мы сами создаем эту среду. Нам холодно — мы теплее одеваемся или включаем обогреватель, а зверь должен шкуру отращивать. Мы даже мозги себе продлили при помощи компьютера. Эволюция нам не нужна. Возможно, через миллион лет наша деятельность спровоцирует что-то негативное, но, думаю, к тому времени мы либо себя взорвем, либо научимся справляться с новыми проблемами. Человек умнеет очень быстро: я помню, еще совсем недавно, в конце ушедшего века, считалось, что гены будут прочитаны в конце XXI века, а генетики их прочитали в первую декаду.
А не создадите ли вы дополнительные проблемы: перенаселение, недостача продовольствия, конкуренция за рабочие места?
Земля пустая — если лететь на Дальний Восток, видны сотни километров незаселенной земли. Кроме того, можно пойти тем же путем, что и китайцы: ограничить рождаемость. Здесь такая альтернатива: жить долго, счастливо, без болезней и умирать по каким-то случайным причинам, но тогда ограничить рождаемость — или умирать от старости. Это социальный вопрос, и его решение зависит от разумности общественного строя. Ведь когда изобрели антибиотики, люди тоже стали дольше жить, их количество увеличилось, но проблем, связанных с этим, не возникло.
Как будут умирать люди, если отменить старение?
Уже сейчас в цивилизованном обществе каждая десятая смерть не связана со старостью — это либо самоубийство, либо инфекция, либо автокатастрофа, либо результат травмы. Так что когда человеку надоест жить, он может покончить с собой. Кроме того, когда мы будем жить существенно дольше, появятся настоящие старческие болезни — не запрограммированные, как нынешние, а настоящие. Проявятся какие-то дефекты, которые для современного человека несущественны, потому что он так долго не живет. Лучший пример — это киты. С годами в белках хрусталика их глаз все больше L-аминокислот самопроизвольно превращается в D-аминокислоты, и годам к двумстам киты, видимо, из-за этого слепнут. Если бы они жили меньше, этого бы не произошло. Вот настоящая старческая болезнь, и от нее наше лекарство никак не поможет. То есть возникнут новые болезни или разовьются редкие старые, к которым человек не готов.
И они будут приводить к смерти? То есть мы не говорим о бессмертии?
Применительно к человеку, вероятно, можно будет говорить даже о бессмертии. В отличие от китов, мы можем заменить себе хрусталик.
Существуют ли естественные способы продления молодости?
Продлить молодость можно с помощью постов — они удлиняют жизнь всем, даже дрожжам: если их ограничить в питании, они живут дольше. В Америке уже 20 лет идет интересный опыт на макаках (они живут лет 35—40), который уже показывает, что, если макаки получают в день на 40% калорий меньше, их программа старения замедляется и масса признаков старения просто не развивается. Я думаю, что религиозная догма о необходимости постов — тонкое наблюдение о том, как дольше жить. Постоянный голод безусловно сокращает жизнь, а периоды ограничения питания, наоборот, продляют. Еще один способ, по-видимому, — регулярные и упорные физические тренировки. Хотя это гораздо менее исследованный, менее действенный, чем ограничение питания, и менее радикальный способ.
Удивительное свойство программы старения в том, что ее можно попытаться затормозить в любой момент. То есть начать заниматься спортом, как и начать поститься, никогда не поздно. На последних Олимпийских играх для стариков около 20 золотых медалей взяла канадка 90 с лишним лет, которая начала тренироваться только в 70-летнем возрасте, когда вышла на пенсию.
Анна Натитник — старший редактор «Harvard Business Review — Россия».
Фото: Олег Яковлев
Январь-февраль 2012
