Французская сирень, голые землекопы и секрет долголетия

Если отбросить внешние факторы старения, такие как неправильное питание, инфекционные болезни, экологический стресс, и предположить, что человек живет в идеальных условиях, то у нас пока есть всего две серьезные теории старения.

И обе они связаны не с сердцем, не с мозгом и даже не с генетическим аппаратом. Наше старение начинается с… митохондрий. Напомню, что митохондрии – это крошечные частицы, которые в большом количестве находятся внутри каждой нашей клетки, и единственной их задачей является образование энергии.

Так вот, чем дольше сохраняют свое функциональное состояние митохондрии, тем больше продолжительность жизни. Это справедливо и для долгожителей среди нас, и для чемпионов из животного мира.

При этом самое интересное заключается в том, что эти митохондрии, от которых так зависит наша жизнь, исходно вообще не являлись частью нашего организма. Когда-то давным-давно, на заре эволюции, это были самостоятельные бактерии, которые, помимо всего прочего, умели очень эффективно производить энергию.

Соответственно, многие первобытные организмы предпочли вступить с ними в симбиоз, после чего митохондрии стали частью чужих клеток и максимально сосредоточились на выработке энергии для своих хозяев.

Однако до сих пор у митохондрий сохранились все признаки самостоятельности и автономии. В частности, у них есть своя собственная ДНК, которая не похожа на наш главный носитель генетической информации.

Кроме того, митохондрии синтезируют собственные гормоны, с помощью которых они регулируют свое функциональное состояние. Например, такое вещество, как гуманин, которое сегодня уже является доказанным фактором долголетия.

Однако вернемся к двум теориям старения, о которых мы упомянули в начале. Это теория скорости жизненных процессов и теория окислительного изнашивания.

В соответствии с первой теорией скорость старения пропорциональна скорости метаболизма. Чем с большей интенсивностью работают клетки, тем меньше будет продолжительность жизни у представителей данного биологического вида, и наоборот.

Так, землеройки, которые отличаются высочайшей интенсивностью метаболизма (достаточно сказать, что без пищи они могут обходиться лишь несколько часов), живут не более 1–1,5 лет. А голые землекопы, еще одни мелкие грызуны, известные своим крайне медленным метаболизмом (они не могут даже поддерживать постоянную температуру тела), доживают до фантастических 40 лет!

Вторая теория во многом является следствием первой, так как предполагает, что старение является следствием накопления повреждающих эффектов окислительного стресса. А, как известно, главным источником окислителей является как раз процесс образования энергии из кислорода, что, в свою очередь, и определяет скорость жизненных процессов.

И упомянутые голые землекопы, помимо медленного метаболизма, отличаются еще и очень высокой антиоксидантной защитой и могут подавлять интенсивность окислительного стресса с помощью специальных механизмов. Такой же удивительной особенностью, кстати, обладают и большие попугаи, которые живут чрезвычайно долго, несмотря на свой исключительно высокий метаболизм.

А вот тут самое интересное! Дело в том, что и скорость метаболизма, и генерация токсичных окислителей в процессе образования энергии в нашем организме завязаны на одно и то же звено – митохондрии и их функциональное состояние.

Чем интенсивнее метаболизм и выработка энергии и чем меньше антиоксидантная защита, тем быстрее митохондрии выходят из строя. И в каком бы прекрасном и здоровом состоянии ни находились при этом сами клетки, они не могут существовать без своих «энергетических станций».

И именно поэтому большинство известных методов увеличения продолжительности жизни экспериментальных животных так или иначе направлены на поддержание оптимального функционального состояния митохондрий.

Невзрачное лекарственное растение, именуемое где французской сиренью, а где и козлятником, использовалось в народной медицине с незапамятных времен. Лечили им больше разные инфекционные болезни, но уже к середине XVII века врачи знали о способности галеги снижать уровень сахара в крови.

В начале XX века ученые смогли выделить из галеги вещество, которое отвечало за гипогликемический эффект, и назвали его галегином. А уже в 1922 году был синтезирован его фармакологический аналог – метформин – который вскоре стал главным препаратом для лечения сахарного диабета II типа и сохраняет свое место в клинической практике до сих пор.

Кстати, вы можете вспомнить какой-либо другой фармпрепарат, который не просто продолжает активно применяться на протяжении 100 лет, но и сохраняет лидирующие позиции? Разве что только аспирин, который тоже является близким синтетическим аналогом природного вещества, а именно салицина, выделенного из коры ивы.

Впрочем, надо сказать, что метформин всегда был необычным антидиабетическим препаратом, мало похожим на все остальные. Он действительно снижает уровень сахара в крови, но каким-то совершенно уникальным образом, и точного механизма этого мы до сих пор не понимаем.

Более того, метформин параллельно значительно улучшает и другие показатели метаболического здоровья, такие как чувствительность клеток к инсулину, обмен жиров и холестерина. Любые другие, даже самые современные препараты, и близко не могут повторить этого.

Наконец, за 100 лет применения метформина не было выявлено никаких опасных побочных эффектов. Разумеется, такой послужной список привлекал к метформину все больше и больше внимания, в результате чего была открыта совершенно другая сторона его действия.

В сотнях экспериментальных исследований было показано, что метформин увеличивает продолжительность жизни животных почти с такой же эффективностью, как гипокалорийное питание, которое на сегодня является самым эффективным способом продления жизни. И метформин стал первым веществом, включенным в класс так называемых препаратов, имитирующих положительные эффекты голодания.

Неудивительно, что в последнее время все чаще стали говорить о гораздо более широком применении метформина – от коррекции любых проявлений метаболического синдрома до использования в качестве повседневного средства увеличения здоровой продолжительности жизни (A.A. Soukas et al, Trens Endocrinol Metab. 2019;30(10):745-55).

Попытки выяснить точные механизмы геропротективного действия метформина привели ученых опять к… митохондриям. Оказалось, что метформин сдерживает процессы образования энергии в митохондриях, на что клетки реагируют торможением активности метаболизма и его глубокой перестройкой по типу того, как это происходит с животными в условиях резкого ограничения питательных ресурсов, будь то при голодании или зимней спячке.

Если кому-то нужны точные подробности, то я могу назвать эти труднопроизносимые биохимические термины: это вызванная метформином активация системы АМФ-активируемой протеинкиназы с последующей блокадой системы mTOR (мишень рапамицина). Но тут важны не столько сами названия, сколько смысл происходящих вслед за этим реакций.

А суть происходящего можно выразить очень кратко. Как только наши клетки получают сигнал о сокращении выработки энергии, они запускают целую серию изменений, которые условно можно разделить на две части.

Во-первых, это глобальная перестройка метаболизма, которая приводит к более экономному использованию энергии. Это проявляется в резком повышении эффективности использования глюкозы и увеличении чувствительности клеток к инсулину (и в этом-то и секрет антидиабетического действия метформина), а также сопровождается значительной активацией жирового обмена (со всеми вытекающими отсюда положительными эффектами на уровень холестерина и жиров в организме).

Во-вторых, это замедление процессов анаболизма в клетках (то есть активного строительства) и, наоборот, активизация процессов катаболизма, то есть уничтожения дефектных частей или целых клеток. В результате последнего можно, с одной стороны, получить дополнительную энергию, а с другой – очистить организм от накопившихся повреждений и тем самым обеспечить длительное сохранение оптимального функционального состояния.

А что такое длительное сохранение оптимальной формы клеток? Это и есть то самое, что мы в обиходе называем молодостью! И пока ситуация с обеспечением организма энергией не улучшится, наши клетки находятся в словно бы законсервированном состоянии.

Наконец, в-третьих, замедление энергетического обмена в митохондриях приводит к уменьшению образования токсичных окислителей, что дополнительно снижает риск повреждений клеток.

Другими словами, природа таким способом дает животным шанс пережить трудные условия и в отличной форме дождаться момента, когда можно будет продолжить активную жизнь и, главное, оставить потомство.

Вот и наши голые землекопы, живущие в исключительно суровых условиях, все ждут и ждут своего часа и с помощью какого-то своего внутреннего «метформина» доживают до 40 лет. Хотя, конечно, это далеко не единственный фактор их долголетия, но это уже отдельная история.