19 августа 1947 года голландскими химиками Дэвидом Адрианом ван Дорпом и Фердинандом Йозефом Аренсом впервые в истории был синтезирован витамин А, или ретинол. В этом же году Отто Ислер ввел витамин в производство.
Древние египтяне исцеляли от слепоты примочками из сока куриной печени. В Древней Греции кожные заболевания лечили печеночными компрессами и употреблением печени в пищу. Во время Первой мировой установили, что глазная патология ксерофтальмия развивается при недостатке в рационе сливочного масла. Все эти жуткие истории – про нехватку витамина А, или ретинола.
Ретинол — форма витамина А, в состав которой вошли соединения ретиноиды и каротиноиды. Последние – прародители витамина А. Самый известный из них – β-каротин. Этот витамин необходим организму для регуляции синтеза белков, нормального обмена веществ, формирования костей и зубов, роста новых клеток. Его называют «эликсиром молодости», добавляют в омолаживающие кремы от морщин и препараты, помогающие в борьбе с акне. При этом в большой дозировке ретинол губителен для организма человека, и с ним нужно обращаться очень осторожно. Кремы и лекарственные препараты с его содержанием применяются только по рекомендации врача.
Витамин был открыт не сразу, а синтезирован еще позже. В 1913 году две группы исследователей без предварительных договоренностей провели схожие по сути эксперименты. Элмер Макколлум и Маргарет Дэвис из Висконсинского университета и Томас Осборн и Лафайет Мендель из Йельского университета проводили эксперименты на лабораторных мышах, разделив их на две группы по типу питания.
Животные, которых кормили казеином, жиром, лактозой, крахмалом и солью в чистом виде, чувствовали себя плохо и спустя два месяца умерли. Те мыши, которым в рацион добавили сливочное масло, масло из печени трески и яйца, чувствовали себя прекрасно. Ученые поняли, что помимо жиров, белков и углеводов живому организму необходимо что-то еще. Какие-то таинственные вещества, которые содержатся в продуктах.
Элмер Макколлум пошел дальше и разделил новые соединения на два класса - «жирорастворимый фактор A» (содержал витамины A, E и D) и «водорастворимый фактор B». В 1920 году Джек Сесиль Драммонд переименовал витамины согласно обозначениям латинского алфавита, найденный учеными витамин получил классификацию «А», так как был открыт первым. В этом же году Фредерик Хопкинс доказал, что при окислении и сильном нагревании витамин А разрушается.
В 1931 году химическую структуру витамина описал швейцарский химик Пауль Каррер. Его исследовательский интерес усиливался за счет конкуренции с немецким биохимиком Рехардом. Тщательным исследованием подверглись пигменты томата и морковки. Благодаря им стало известно, что β—каротин является составляющей витамина А. В этом же году Гарри Холмс и Рут Корбет кристаллизовали витамин. В 1937 году Карреру присудили Нобелевскую премию по химии за исследование каротиноидов.
В 1946 году Ван Дорп и Йозеф Фердинанд Аренс опубликовали в научном журнале Nature исследование по синтезу витамина А как кислоты. В 1947 году они завершили первый полный синтез соединения витамина А, превратив кислоту в спирт. Это открытие не предназначалось для коммерческого производства, но было значимым в научной среде.
Швейцарский химик Отто Ислер продолжил начинания коллег и разработал метод синтеза жирорастворимых витаминов и ввел их в производство: 1938 – витамин Е, 1939 – витамин K1, 1947 – витамин A, 1960 – витамин A2, а также различные ароматические вещества. Позднее биохимиком Джорджем Уолдом была открыта роль витамина A для зрения, за что он получил Нобелевскую премию по физиологии и медицине.
Ретинол, как и любой витамин, необходим для здоровья человека. Без него падает зрение, понижается способность организма сопротивляться инфекциям, возникают проблемы с кожей. Мы получаем витамин А из животных продуктов: печень, рыбий жир, яичный желток, молоко, масло. Растительный аналог витамина А – каротины, содержащиеся в моркови, перце, зеленом луке, салате, тыкве и томатах. Однако с этим нужно быть осторожными. Суточная норма витамина А для человека варьируется в зависимости от пола и возраста.
Подробнее об открытии витаминов читайте в нашем материале.
27 августа в Иране празднуют День фармацевта, потому что именно в этот день около 865 г.н.э., в персидском городе Рее недалеко от Тегерана родился выдающийся врач, алхимик и философ Абу Бакр Мухаммад ар-Рази.
«Образовывает не только чтение, но и способность прочитанное и осознание истины применить к отдельным случаям», – писал персидский мудрец Абу Бакр. Он подтверждал свои слова поступками, практикуя все те науки, которые изучал. Результатом его трудов стали: прививка от оспы, удаление катаракты, создание хирургических инструментов, появление истории болезни пациентов, подробно описанные химические реакции, философское учение и многое другое. В Европе Ар-Рази известен под сокращенным именем Разес.
Его родина считалась научным и культурным центром Персии еще до того, как Разес прославил ее своими открытиями. Начальное образование его было домашним. Мальчика обучал хорошо образованный отец. Затем юноша отправился в странствие по городам: Хорезм, Самарканд, Ходжент, Газна. Он не только смотрел мир, но и собирал новые знания по философии, метафизике, поэзии и алхимии.
В 30 лет Ар-Рази отправляется в Багдад, где изучает медицину. Он становится врачом с хорошей репутацией и открывает клиники в Рее и Багдаде. В своих больницах вводит много нового: историю болезни пациентов, вату для перевязки, медицинские инструменты и хирургические нити из внутренностей животных – его собственные изобретения. Он одним из первых заговорил о необходимой специализации врачей и внедрил это в своей лечебнице. Написал труды по сооружению больниц и справочник самостоятельной медицинской помощи для бедных. По личным убеждениям он отказывался брать деньги за лечение у бедняков и часто помогал им материально. Первая прививка в Персии тоже появилась благодаря Ар-Рази. Он долгое время работал с оспой и корью, после чего пришел к выводу, что повторно заболеть ими невозможно. Интересовался темами аллергии и первым удалил катаракту глаза.
На протяжении всей своей жизни Ар-Рази интересовался алхимией. Он не прекращал попыток превратить обычные камни в драгоценные. И хотя со временем старания алхимиков оказались лишь фантазиями, в ходе работы ученый описал множество химических аппаратов и приборов, попытался классифицировать все известные ему вещества. Благодаря химическому интересу Разеса были записаны многие химические процессы: плавление тел, декантация, фильтрование, делегирование, дистилляция, сублимация, амальгамация, растворение и сгущение. Все это стало началом для восприятия химии как серьезной науки на территории исламских государств.
Как философ Ар-Рази развил учение о пяти вечных началах: творце, душе, материи, времени, пространстве. В его представлении о жизни посланный творцом разум внушает душе, пленённой материей, стремление к освобождению. Путь к свободе – постижение философии. Мудрец верил в абсолютное пространство и абсолютное время, признавал множественность миров и считал, что предметы состоят из множества частиц – современные атомы – между которыми пустота. Вдохновение он черпал в работах древних греков, книги которых читал и очень любил.
Абу Бакр Мухаммад ар-Рази – автор 184 сочинений по философии, этике, теологии, логике, медицине, астрономии, физике и алхимии из которых до нас дошел всего 61 текст. Работы восточного философа были переведены на латынь и послужили одной из опорных точек в формировании европейской философии.
История не повторяется, но любит выписывать спирали. Без малого семьдесят лет назад мир охватила паника не меньших масштабов, чем нынешняя ковидная. На высокоразвитые страны наступала опаснейшая болезнь - полиомиелит, смертность от которой составляла от 10 до 20 процентов. Примерно у половины переболевших - паралич...
24 октября – Всемирный день борьбы с полиомиелитом. Дата мероприятия была приурочена ко дню рождения Джонаса Солка (Jonas Edward Salk) — американского эпидемиолога и вирусолога, который в 1952-1955 годах создал инактивированную вакцину (ИПВ, англ. IPV) против полиомиелита.
Как американские и советские ученые победили полиомиелит
Бушующая в мире эпидемия смертельно опасной болезни, вызванной вирусом. Аппараты ИВЛ, спасающие жизнь. Ученые, разрабатывающие вакцины. Сомнения в безопасности этих вакцин. Мир это уже проходил. В прошлом веке. Полиомиелит — болезнь, убившая и превратившая в калек сотни тысяч людей, чаще всего детей,— был побежден. Общую победу одержали ученые из двух враждующих супердержав, разработавшие противополиомиелитные вакцины.
От фараонов до мировых войн
В середине прошлого века полиомиелит был главным убийцей детей и кошмаром родителей по всему миру: в США, Европе, СССР, Азии, Африке. Сегодня про него чаще всего говорят в связи с детской прививкой. Прививкой от болезни, которой больше нет. Точнее — почти нет.
«Полиомиелит… высоко контагиозное заболевание, вызванное полиовирусом. Он поражает нервную систему и может вызвать паралич или даже смерть всего за несколько часов... Полиомиелит поражает главным образом детей в возрасте до 5 лет… У одного из каждых 200 человек, зараженных полиомиелитом, наступает необратимый паралич (обычно ног). Из числа парализованных лиц 5–10% умирают при параличе дыхательных мышц, вызванном вирусом... Нет, средства от полиомиелита не существует. Полиомиелит можно предотвратить только с помощью иммунизации».
За этой короткой справкой Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ) стоит длинная и трагическая история.
Полиомиелит появился очень давно. Возможно, самым древним изображением жертвы полиомиелита является древнеегипетский барельеф (примерно 1500 г. до н.э), относящийся к периоду правления XVIII-й династии. На нем изображен жрец, правая нога которого изуродована болезнью. Археологи обнаружили у египетских мумий изменения костей, характерные для полиомиелита. Однако на протяжении многих веков эпидемий полиомиелита не было, а медики болезнь не замечали. Во всяком случае, не имели для нее отдельного названия. «Отец рыцарского романа» сэр Вальтер Скотт заболел в 1773 году в возрасте полутора лет, после чего остался хромым на всю жизнь. Лечащий врач списал недомогание ребенка на прорезывание зубов, но данное самим Скоттом описание указывает на полиомиелит. В 1789-м английский врач Майкл Андервуд сделал первое клиническое описание полиомиелита, назвав его «слабостью нижних конечностей».
В 1840 году немецкий ортопед Якоб Гейне, обобщив результаты наблюдений более чем за 200 больными, выделил полиомиелит как отдельную болезнь и назвал ее детским спинномозговым параличом. Полвека спустя шведский педиатр Карл Оскар Медин описал несколько форм заболевания. Долгое время острая форма полиомиелита называлась болезнью Гейне—Медина. В 1908-1913 годах благодаря работам австрийского ученого Карла Ландстайнера и румынского ученого Константина Левадити была доказана инфекционная природа заболевания и выделен вирус полиомиелита — полиовирус.
Первые крупные вспышки полиомиелита были зафиксированы на рубеже XIX и XX веков в Соединенных Штатах и Скандинавии. О росте числа заболевших в Санкт-Петербурге в 1909 году писали российские медицинские газеты. ...
В 1924 году Франклин Рузвельт по совету знакомого посетил курорт Ворм-Спрингс в штате Джорджия в надежде облегчить свое состояние. В первый же день после плавания в бассейне он почувствовал себя лучше. Впервые с момента заболевания он смог двигать правой ногой. До конца жизни Рузвельт приезжал на курорт ежегодно (кроме 1942-го). В 1926-м он купил Ворм-Спрингс за $200 тыс. и создал для управления им благотворительный фонд. Так возник первый в мире курорт для больных полиомиелитом. После избрания на пост президента США в 1932 году Рузвельт построил для себя в Ворм-Спрингс резиденцию — Малый Белый дом.
...
Первую вакцину против полиомиелита, использованную для массовой вакцинации, создал Джонас Солк, потомок иммигрантов из Российской Империи. Его отец Даниил Солк родился в Америке в семье выходцев из Польши, мать Дора Солк, урожденная Пресс, родилась в Минске и приехала в Штаты вместе с родителями в 12-летнем возрасте. Джонас получил медицинское образование, занимался изучением вируса гриппа. В 1948 году, будучи профессором школы медицины Питсбургского университета, получил грант Национального фонда борьбы с детским параличом.
Прототип инактивированной («убитой») вакцины Солк создал в 1950 году. Испытав ее на себе, членах своей семьи и на людях, ранее переболевших полиомиелитом, он объявил о достигнутом успехе. Его заявление о создании вакцины прозвучало вечером 25 марта 1953 года по радио. Два дня спустя статья с результатами исследований была опубликована в научном журнале Journal of the American Medical Association. Национальный фонд борьбы с детским параличом объявил, что готов полностью финансировать масштабные испытания инактивированной вакцины Солка (ИПВ). Они состоялись в апреле 1954 года. Вакцину или плацебо получили 1,8 млн американских детей — «полиопионеров». В отчете об испытаниях говорилось о 80–90-процентной эффективности вакцины.
Джонас Солк не стал патентовать свою вакцину против полиомиелита. На вопрос «почему?» он ответил вопросом «разве можно запатентовать Солнце?». По подсчетам журнала Forbes, сделанным в 2012 году, патент на вакцину мог принести Солку $7 млрд
...
С начала 1950-х годов изучение вирусов полиомиелита велось в Институте экспериментальной медицины (ИЭМ) Академии медицинских наук (АМН) СССР в Ленинграде. Для борьбы с «почти исчезнувшим» полиомиелитом приказом министра здравоохранения СССР №208 от 12 сентября 1955 года в составе АМН СССР был организован Институт по изучению полиомиелита, переименованный в 1960-м в Институт полиомиелита и вирусных энцефалитов АМН СССР. Основателем и первым директором Института был член-корреспондент АМН СССР (с 1960 года — академик) Михаил Чумаков.
18 января 1956 года центральные советские газеты опубликовали сообщение ТАСС: «Отъезд советских ученых-медиков в США. Вчера из Москвы в США выехала группа ученых-медиков — директор Института по изучению полиомиэлита (так раньше писалось название болезни.— “Ъ”) профессор М. Чумаков, старший научный сотрудник этого института М. Вершилова, директор отделения вирусологии Института экспериментальной медицины профессор А. Смородинцев и научный сотрудник Л. Лукин. Советские ученые ознакомятся в США с методами лечения полиомиэлита и приготовления вакцины д-ра Солка».
Советский вирусолог, член-корреспондент Академии наук СССР, основатель и первый директор Института полиомиелита и вирусных энцефалитов АН СССР Михаил Петрович Чумаков
...
В январе 1959 года было начато вакцинирование в наиболее пострадавших от полиомиелита регионах — Литовской и Эстонской СССР. Затем оно распространилось на весь Советский Союз. С января по май было привито от 9 млн до 10 млн детей. К концу октября — 12 млн 211 тыс. человек в 13 союзных республиках. В Москве начали выпускать конфеты-драже с живой вакциной. До конца 1960 года в СССР было привито все население младше 20 лет — 77 млн человек.
Советские ученые не стали повторять американские испытания вакцины 1955 года. Никаких контрольных групп, никаких плацебо, никаких отказов от прививки. Цель была одна — ликвидировать полиомиелит.
...
Вслед за Советским Союзом иммунизация против полиомиелита была проведена в странах социализма. В Польше в 1959–1960 годах были вакцинированы 9 млн детей. В декабре 1959-го прошла массовая вакцинация в Венгрии. В Болгарии в 1960-м вакцину получили около 2 млн детей в возрасте от 2 месяцев до 14 лет. В Румынии в 1961 году было вакцинировано все население младше 30 лет, большая часть жителей страны — около 10 млн человек. В Югославии после вакцинации 8 тыс. дошкольников в начале 1960 года в 1961-м была проведена массовая вакцинация. В ГДР добровольная вакцинация была объявлена в 1960 году, она охватила 86% жителей страны в возрасте от 2 месяцев до 20 лет. С 1961-го вакцинация стала обязательной для лиц этого возраста. На Кубе не было холодильников для хранения вакцины, поэтому всех детей на острове вакцинировали за несколько дней.
...
Если на разрешение к применению вакцины Солка у американских властей в 1955 году ушло два с половиной часа с момента публикации результатов тестирования, то вакцина Сейбина ждала аналогичного разрешения более трех лет. Главный вопрос, волновавший чиновников, был таким: можно ли верить русским? Чтобы получить ответ на него, Всемирная организация здравоохранения отправила видного вирусолога, профессора Йельской школы медицины Дороти Хортсман в инспекционную поездку. Она должна была выяснить, безопасна ли вакцина и можно ли доверять советским отчетам о вакцинировании. В промежутке с августа по октябрь 1959 года Хортсман побывала в Польше, ЧССР и нескольких республиках СССР. У нее не возникло ни малейших сомнений: вакцина безопасна, результатам советских исследований можно доверять. Единственное ее замечание состояло в том, что некоторые дети получили обе вакцины — Солка и Сейбина, что мешало сравнению их эффективности.
...
В СССР после введения массовой иммунизации против полиомиелита уровень заболеваемости стал быстро снижаться. В 1963 году было зафиксировано 560 случаев заболевания (0,25 на 100 тыс. населения, более чем в 40 раз ниже показателя «довакцинного» 1958 года). В 1967-м — 61 случай (0,026 на 100 тыс. населения).
В 1970-е годы случаи заболевания полиомиелитом в СССР становились все более редкими. В 1980-е и 1990-е вспышки полиомиелита фиксировались в Дагестане и Чечено-Ингушской Республике. К 1993 году уровень заболеваемости в России составлял 0,002 случая на 100 тыс. населения. В 2002-м ВОЗ сертифицировала Европейский регион, в том числе Россию, как территорию, свободную от полиомиелита, хотя единичные случаи заболевания отмечались в России и после этого.
Почти полная победа над полиомиелитом была одержана и в общемировом масштабе. Если в 1988 году полиомиелитом заболело около 350 тыс. человек в 125 странах, то в 2012-м в мире было зафиксировано всего 223 случая. В 2019 году — 95. При этом в мире сейчас живет около 20 млн человек, которые стали инвалидами, переболев полиомиелитом. Если в развитых странах практически все они — лица пожилого возраста, то в развивающихся странах есть и молодые инвалиды — чаще всего дети из бедных семей, живущих в труднодоступных районах.
В 2015 году было объявлено о полной ликвидации дикого полиовируса 2 типа (последний случай вызванного им заболевания был зарегистрирован в 1999-м), в 2019-м — о ликвидации дикого полиовируса 3 типа (не диагностировался с 2012-го). Для профилактики полиомиелита используются как живые пероральные, так и инактивированные вакцины. В настоящее время не уничтожен лишь полиомиелит 1 типа, случаи заболевания которым отмечаются в Афганистане и Пакистане. ВОЗ ставит целью полное избавление человечества от полиомиелита к 2023 году.
31 декабря 1514 года родился Андреас Везалий – учёный-анатом, врач, основоположник научной анатомии. В медицинских кругах его считают отцом анатомии и даже творцом. И совершенно правильно. Именно благодаря Андреасу Везалию современная анатомия получила развитие. Учёный был одним из первых, кто на практике путем вскрытий изучал человеческий организм. Все последующие анатомические свершения идут от трудов Андреаса Везалия.
В его роду были врачи, поэтому он с юных лет погружался в изучение медицинских трактатов, которые собирались в семье и переходили из поколения в поколение. Этот интерес и послужил началу обучения и развитию его практики. Андреас Везалий был настолько эрудированным человеком, что буквально наизусть помнил все открытия изучаемых им авторов, всегда цитировал и комментировал их в своих трудах.
Будущий анатом обучался у лучших врачей-преподавателей того времени. Всегда отстаивал правоту своих практических действий, если это можно было доказать.
5 декабря 1537 года Андреас Везалий получил ученую степень доктора медицины с высшим отличием на медицинском факультете Падуанского университета. В 23 года, когда публично провел вскрытие, был назначен профессором хирургии с обязательным преподаванием анатомии. Его интересные и познавательные лекции привлекали всех студентов университета. Через некоторое время Андреас Везалий уже стал врачом при дворце епископа Падуанского.
В 1538 году врач-анатом выпустил 6 листов с анатомическими таблицами – подробными описаниями и изображениями, сделанными художником С. Калькаром. Проводя работу над трудами своих предшественников, Андреас Везалий был уверен, что «они описывали строение человеческого тела на основании секции органов тела животных, передавая ошибочные сведения, узаконенные временем и традицией». Именно поэтому в своем труде «О строении человеческого тела» Андреас Везалий раскрывает подробное описание строения внутренних органов и систем человека, а также выделяет, какие ошибки были проведены его предшественниками (чтобы не вводить в заблуждение будущих врачей).
Труд Андреаса Везалия стал началом современной анатомии, получившей не теоретическое представление, а научно обоснованное описание строения человеческого тела в ходе экспериментальных исследований.
В наших традиционных итогах года мы выбираем наиболее примечательное из того, что мы писали про медицину и биотехнологии, про нейробиологию и психологию, про неандертальцев, мамонтов и динозавров. И, конечно, про котиков.
В море научных новостей трудно не утонуть, но в конце каждого года мы отважно пытаемся хотя бы в общих чертах вспомнить, что интересного мы узнали. И обычно то, что мы узнали, по большей части раскладывается на несколько тем: иммунитет, нейробиология в связке с психологией, динозавры и неандертальцы, рак и диабет, загрязнение окружающей среды и т. д. Что неудивительно: в науке есть направления более популярные и менее популярные, да и для нас более интересны те открытия, которые в большей степени касаются нас. В то же время есть научные темы, которые выглядят, как хороший сериал: начавшись очень давно, они до сих пор держат зрителей в напряжении — как это происходит, например, с вымиранием динозавров или мамонтов. Впрочем, в последние два года у нас появилась тема, которая по всеобщей популярности отодвинула все остальные — надеемся, что ненадолго.
Как можно догадаться, речь о новом коронавирусе SASR-CoV-2. Против него используют вакцины и ищут лекарства, совершенствуют методы диагностики и изучают поведение вируса в организме. Про вакцины мы говорить не будем: против SASR-CoV-2 используют вакцинные технологии, которые созданы и опробованы больше десяти лет назад как минимум; о том, какие они бывают, мы рассказывали в статье «Как работает вакцина» в мартовском номере журнала. Что до лекарств, то кроме инновационных разработок, которые пока ещё остаются просто разработками, есть старые препараты, у которых вдруг обнаружилась антикоронавирусная активность. Среди этих старых препаратов попадаются совершенно разные: тут и человеческий противораковый топотекан, и мазитиниб, который используют в ветеринарии для лечения опухолей у собак, и антидепрессант флувоксамин, и антипаразитарный никлозамид, и некоторые антибиотики (вообще говоря, антибиотики не действуют против вирусов, но не бывает правил без исключений). Правда, всё, что мы перечислили, в клинике ещё не используют — то есть антикоронавирусная активность у всех этих веществ обнаружилась в лабораторных опытах. Впрочем, даже если они не подойдут, у нас есть ещё больше полутора сотен других лекарств с потенциальной антикоронавирусной активностью, как сообщили нам в прошлом году исследователи из Кембриджского университета. А вот плазма от переболевших ковидом, по некоторым данным, не только не помогает другим больным, но даже вредит.
Медицинские успехи в борьбе с коронавирусом зависят от того, насколько хорошо мы представляем его биологию: какие органы он заражает, кроме лёгких, как ведёт себя с иммунитетом и т. д. Коронавирус проникает в мозг, причём в мозге он сидит дольше, чем в лёгких; ещё он успешно живёт и размножается в слюнных железах и в эпителии носа — чего, наверное, следовало ожидать, потому что едва ли не в первую очередь при ковиде исчезает обоняние. Впрочем, исследователи, которые писали про коронавирус в носу, полагают, что если защитная реакция в клетках носа включится достаточно быстро, то вирус тут и погибнет, не успев добраться до лёгких.
С иммунитетом у SARS-CoV-2 отношения непростые. Он успешно прячется от иммунитета благодаря собственной изменчивости — впрочем, изменчивость эта не безгранична и подчиняется определённым молекулярно-генетическим законам. Ещё он уходит от антител с помощью пигмента биливердина, который образуется в нашем организме. Более того, сам иммунитет помогает SARS-CoV-2 войти в наши клетки. В то же время иммунитет помнит простудных родственников нового коронавируса, и память о них помогает быстрее преодолеть ковид. Среди антикоронавирусных антител нашлось одно, которое способно связываться с любыми штаммами SARS-CoV-2; у переболевших ковидом иммунная система помнит вирус как минимум восемь месяцев, а вероятность заболеть повторно составляет доли процента.
Человеческий Т-лимфоцит.
От коронавируса естественно было бы перейти к исследованиям собственно иммунитета. Тут стоит вспомнить исследование о том, почему дети лучше справляются с вирусами (в том числе и с SARS-CoV-2): потому что их Т-клетки быстрее и эффективнее реагируют на вирусную инфекцию. А что до того, что взрослые реже болеют, так это у них есть иммунная память, которой ещё нет у детей. Вообще Т-лимфоциты очень живо реагируют на инфекции: даже те из них, которые не сталкивались в жизни ещё ни с одним патогеном, приходят в боеготовность, лишь по косвенным признакам догадавшись о присутствии вируса. Вообще чуткость иммунитета порой кажется сверхъестественной: у канареек, например, он активируется от одного только взгляда на больного товарища. По некоторым данным, активация иммунитета «на глаз» имеет место и у человека тоже. Повышенная бдительность иммунитета переходит от родителей к потомкам: если родителям пришлось столкнуться с какой-то инфекцией, врождённый неспецифический иммунитет у детей будет острее реагировать на инфекционные неприятности.
При этом иммунитет занимается не только собственно болезнями — он вмешивается в нормальные физиологические процессы во всём организме. Например, он управляет пищеварением: особая группа Т-клеток помогает кишечнику настроиться на переваривание той или иной еды (помимо этого та же группа Т-клеток помогает регулировать температуру тела и контролирует тревожное поведение). Раз иммунной системе до всего есть дело, то и влиять на неё может всё, что угодно: чтобы эффективно бороться с инфекциями, иммунитету нужен жир и отсутствие стресса, его стимулируют эритроциты, отдающие себя на съедение иммунным клеткам, и спорт, который стимулирует рост иммунных клеток в костном мозге. Даже антидепрессанты идут в дело: они поддерживают в активном состоянии иммунные клетки, которые должны бороться с раком.
Рак и иммунитет вообще в научных исследованиях стоят рядом, поскольку, как мы знаем, одна из функций иммунитета — это истребление раковых клеток. Есть даже большая группа терапевтических методов в онкологии, которая так и называется — иммунотерапия. Но и иммунитет сам по себе, и иммунотерапия срабатывают не всегда: злокачественные клетки умеют усыплять иммунные. Чтобы иммунная система проснулась на борьбу с раком, можно, например, заменить одни противораковые Т-клетки другими; эти другие у больного и так есть, просто по разным причинам они остаются вдали от борьбы. Ещё можно использовать модифицированных микробов, которые будут подкармливать противораковые Т-клетки аминокислотой аргинином и тем самым стимулировать их активность.
Ещё, как оказалось, против рака помогает соль, исправно работающие биологические часы, голод или хотя бы диета без аминокислоты валина. Но и сам рак находит помощь себе там, где не ждали: например, когда метастазы попадают в печень, они понуждают её уничтожать противораковые иммунные клетки; мышечный белок помогает раковым клеткам много есть; некоторые опухоли мозга извлекают пользу из обычных нервных сигналов.
Как с любой болезнью, чтобы её эффективно лечить, нужно как можно больше знать про те законы, по которым она развивается. В основе онкозаболеваний лежат мутации, и некоторые онкологические болезни крови начинаются с мутаций, появившихся ещё в детском возрасте. Причём мутации не обязательно должны появляться из-за каких-то вредных веществ. Из-за обычных, естественных мутаций возникают злокачественные опухоли лёгких у некурящих людей. В то же время роль мутаций не стоит преувеличивать, потому что, к примеру, выдержать химиотерапию раковые клетки способны безо всяких добавочных мутаций, просто с помощью тех ресурсов, которые у них и так есть, а рецидивы В-клеточного лимфобластного лейкоза происходят за счёт клеток, которые просто вовремя уснули и оказались неуязвимы для лечения.
Нейробиологию и психологию часто трудно разделить: говорим ли мы о творчестве, тревожности, стрессе, любви к риску — на заднем плане всё равно будем маячить какая-нибудь зона мозга, сонные электрические ритмы и прочее в том же духе. Кстати, о творчестве и сонных ритмах: буквально пару недель назад мы писали, что творческие силы пробуждаются в мозге в самой первой стадии медленного сна. А вот, например, о риске: любителей рисковать выдаёт иной уровень серого вещества в некоторых зонах мозга, а также особенности в электрических ритмах. И кстати же о тревожности: против тревожности и депрессии, как оказалось, помогает ботокс, который, как мы знаем, действует нейробиологически — он блокирует выброс нейромедиаторов в нейромышечных синапсах. Даже простое чужое мнение оставляет след в нашем мозге, что уж говорить про память, которую, кажется, уже никто не изучает с чисто психологической точки зрения. (Именно благодаря нейробиологическим методам мы узнали в этом году, что структура памяти меняется с возрастом: дети манипулируют сохранённой информацией не так, как взрослые.)
Через мозг наша психическая жизнь связана с остальным телом: наше сердце помогает нам себя любить и одновременно подталкивает нас к неправильным решениям, а бактерии, живущие в кишечнике, делают детей более пугливыми и влияют на материнское чувство. Но всё же было бы большой ошибкой полагать, что «просто психология» уже неактуальна. Как раз благодаря сугубо психологическим исследованиям мы теперь знаем, что, обедая с коллегами, мы предпочитаем есть то же, что и они, какими бы ни были наши собственные вкусы; что склонность к обжорству повышается у детей более чем на половину с каждым часом в соцсетях; что конспирологами становятся с четырнадцати лет; и что некоторые буквы и звуки речи вызывают одинаковые зрительные ассоциации у людей, говорящих на самых разных языках.
Если обратиться к тем исследованиям, в которых больше нейробиологии, то их лучше начинать перебирать с нейронов и нейромедиаторов. На уровне нейронов и их цепочек действительно нашли много интересного: например, оказалось, что в мозге есть специальные нейроны для друзей и родных; что нейроны поглощают очень много энергии даже в состоянии покоя — чтобы поддерживать свою готовность к работе; что когда нужно что-то запомнить, нейроны рвут свою ДНК (об этом писали раньше, но в этом году «памятные» разрывы в ДНК удалось ещё раз подтвердить в опытах на мышах); а нейроны-картографы, помогающие ориентироваться в пространстве, одновременно запоминают несколько разных ландшафтов разного размера. Когда мозг живёт интересной жизнью, хромосомы в его нейронах особым образом перестраиваются; также хромосомы перестраиваются от стресса в детском возрасте, причём такие стрессовые перестройки сохраняются надолго. У человеческих нейронов есть особенности, отличающие их от нейронов других животных: например, между нейронами коры нашего мозга может быть до девятнадцати синапсов, а на самих нейронах меньше ионных каналов, чем можно было ожидать.
Что до нейромедиаторов, то в прошлом году мы узнали, что у дофамина, который известен как нейромедиатор удовольствия, есть помощник: центр удовольствия в мозге работает активнее благодаря нейронам, работающим с гамма-аминомасляной кислотой. Серотонин же — ещё один нейромедиатор удовольствия — значительно усиливает социальную память. Это лишний раз подтверждает, что не стоит сводить нейробиологические процессы и их психические проявления к какому-то одному нейромедиатору, какой-то одной цепочке нейронов или зоне мозга.
Многозадачность нейронных цепей и мозговых центров видна в том, что мозг управляет языком, как руками — неправильные движения рук и языка мозг исправляет с помощью одной и той же нейронной цепи; и в том, что мозжечок, долгое время считавшийся ответственным только за координацию движений, на деле вмешивается в самые разные вещи — например, он управляет аппетитом (а ещё помогает переваривать спирт). И даже у таких, казалось бы, разных расстройств, как шизофрения и аутизм, может быть общая нейронная сеть.
Раз мы вспомнили про психоневрологические расстройства, нужно упомянуть и про болезнь Альцгеймера. В 2019 году мы писали, что звук и свет определённой частоты помогают её затормозить в экспериментах на мышах, а в уходящем году мы узнали, что светозвукотерапия работает и у людей. Другой способ хотя бы немного затормозить болезнь Альцгеймера — это радиотерапия: небольшие дозы ионизирующего излучения помогают больным снова узнать своих родных. Долгий непрерывный сон тоже действует антиальцгеймерически, помогая мозгу очищаться от токсичного мусора. Снизить риск болезни Альцгеймера можно, работая головой: умственные усилия стимулируют в мозге активность гена, который защищает их от гибели.
Наконец, в 2021 году вышла статья, в которой объяснялось, как с болезнью Альцгеймера связан ген APOE4. Дело в том, что APOE4 кодирует белок транспортирующий липиды, и при этом некоторые мутации в нём однозначно повышают риск болезни Альцгеймера. Оказалось, что всё дело в недостатке мембранных липидов у клеток нервной системы, причём эту проблему можно исправить, если снабдить клетки избытком холина.
Болезнь Альцгеймера проявляется с возрастом, и вообще с возрастом с мозгом начинают происходить малоприятные вещи. Поэтому исследователи активно ищут способы, как омолодить мозг или хотя бы затормозить старение. И в этом году мы в который раз узнали, что мозг можно улучшить спортом — работающие мышцы отправляют в мозг особый омолаживающий гормон; можно и не заниматься самому никаким спортом, а просто перелить себе кровь от спортсмена (правда, опыты с переливанием крови ставили на мышах, так что не пытайтесь повторить это дома). Простимулировать мозг можно, омолодив иммунитет, или накормив его продуктами с полиамином спермидином, или подействовав на него через кишечных бактерий.
Вообще кишечная микрофлора считается одним из ключей к долгой здоровой жизни — не зря же долгожители отличаются от других людей своими микробами. Но и кроме микрофлоры есть средства — например, радиация, которая омолаживает сердце, уменьшает вероятность некоторых видов рака и вообще продлевает жизнь. Не стоит так уж сильно удивляться: полезные свойства небольших доз радиации — не такая уж новость. Ещё в 40-е годы XX века появилось понятие гормезиса — так стали называть явление, когда любой умеренный стресс стимулирует жизнедеятельность. Радиационный гормезис обсуждают с 80-х годов, однако до сих пор есть определённые сомнения, что он работает у людей. Возможно, новые данные помогут понять, как именно малые дозы радиации помогают людям и помогают ли вообще.
Ну или можно медленно толстеть — в некоторых случаях лишние килограммы сопутствуют дополнительным годам жизни. Но вообще лучше вес держать под контролем: если его становится больше, чем нужно, появляются проблемы с обменом веществ, печенью, сердечно-сосудистой системой и пр. Правда, не всякое ожирение следует относить только на счёт неправильного питания — тут есть и генетические причины. Например, мутации в одном из нейронных рецепторов могут добавить молодым людям семнадцать лишних килограммов. (Зато мутации в другом нейронном рецепторе уменьшают вероятность ожирения наполовину — мутантный ген этого рецептора в буквальном смысле оказался геном худобы). Лишние килограммы могут появиться даже вследствие благих намерений: известно же, что у бросивших курить порой нарастает лишний вес. Почему так происходит, мы узнали совсем недавно: табачный дым влияет на кишечных бактерий так, что если дым вдруг исчезает, они заставляют организм накапливать лишние калории.
Избавиться от ненужных килограммов и привести к норме расстроенный обмен веществ можно с помощью спорта, диет и распорядка дня. Метаболизм сильно зависит от суточных ритмов, поэтому, даже если от ночной работы никуда не деться, есть лучше всё-таки днём. Что до диет, они и так давно известны, зато не всегда понятно, как именно они работают. Про интервальное голодание мы писали, что оно помогает правильным образом настроить некоторые клеточные процессы, которые работают в согласии с пресловутыми суточными ритмами, про безбелковую диету — что её польза заключается в отсутствии некоторых аминокислот, про средиземноморскую диету — что её эффективность зависит от определённого вида кишечных бактерий. Чтобы закончить с едой, добавим, что от орехов не толстеют, специи в еде снижают давление, а вегетарианцам следует помнить о кальции и витамине Д.
Ну и, конечно, есть надежда на то, что и против ожирения появятся новые эффективные препараты. Например, согласно клиническим исследованиям довольно заметно сбросить вес помогает антидиабетический препарат семаглутид, а антиаритмический дигоксин улучшает метаболизм и заставляет похудеть ожиревших мышей. Это ещё два примера «старых новых лекарств», про которые мы говорили, когда вспоминали ковидные новости, и таких примеров на самом деле намного больше. Возможно, исследователи в самом деле хотят раскрыть неизвестные возможности старых препаратов, а возможно, на разработку чего-то нового просто опасаются тратить ресурсы и потому стараются выжать по максимуму всё из того, что есть и что давно производится в промышленных масштабах.
Но что бы там ни было с лекарствами, инновационные биотехнологии в медицине продолжают развиваться: мы писали о том, как генетическое редактирование в очередной раз избавило людей от сложной наследственной болезни, и о том, как методы математической лингвистики используют в проектировании эффективных вакцин против очень изменчивых вирусов, и о том, как новая нейрокомпьютерная пишущая машинка помогает парализованным людям печатать текст со скоростью 90 символов в минуту. Вспомним и о том, как оптогенетика помогла частично вернуть зрение полностью слепому человеку, и о том, как мозговой имплантат избавляет от клинической депрессии, как нейрозаживляющий гель лечит спинной мозг после травмы, а искусственный сердечный клапан растёт вместе с сердцем после пересадки. Конечно, все эти медицинские чудеса становятся возможны только после изощрённых исследований фундаментальных процессов, которые происходят с генами и белками, клетками и органами.
И тут хорошо бы напомнить некоторые из фундаментальных результатов в молекулярной биологии, клеточной биологии и эмбриологии, о которых мы узнали в уходящем году. Основа основ — генетический алфавит и генетический код, универсальные для всего живого. Впрочем, не такие ж универсальные: ряд вирусов использует свою версию генетического алфавита, а у некоторых архей и бактерий есть серьёзные отклонения от генетического кода. Люди нас тоже удивили в некоторых фундаментальных вещах: во-первых, генетическая информация у нас может идти в обратную сторону, от РНК к ДНК, как у ретровирусов, а во-вторых, мы способны выжить без одного гена, который до сих пор считался жизненно важным.
Мы часто говорим об эпигенетике — так называют несколько механизмов регуляции генетической активности. Особенность их в том, что эпигенетические изменения в работе генов остаются с нами очень надолго, а то и передаются в следующее поколение. Эпигенетические изменения отсчитывают, например, наш биологический возраст — но эти часы обнуляются вскоре после зачатия, так что эмбрион как бы забывает возраст своих родителей. А у однояйцовых близнецов эпигенетика вообще будет очень похожей, причём это касается всех близнецов по всему миру.
Есть большая группа исследований, в которых выращивают органоиды — так называют миникопии настоящих органов: почек, кишечника, печени и даже сердца. Мини-сердце, кстати, получается исключительно удачно — оно бьётся, как у настоящего эмбриона. С помощью искусственных органоидов удалось также узнать, что растущий кишечник при эмбриональном развитии помогает формироваться растущему сердцу.
Кроме отдельных органов, в лабораториях пытаются вырастить и полноценные искусственные эмбрионы — их получают не с помощью оплодотворения, а из стволовых клеток. Например, мышиные стволовые клетки с помощью внешних молекулярных сигналов «осознали» себя зародышем, у которого есть перед, зад, спина, живот, а также зачатки сердца и мозга. Да и человеческий эмбрион тоже можно до определённой степени собрать на лабораторном столе. Ткани и органы, которые образуются в ходе эмбриогенеза и остаются с нами на всю жизнь, держатся на белковых застёжках-«липучках», а когда какой-нибудь клетке наступает время умирать, она на время запрещает умирать своим соседям, благодаря чему мы и не рассыпаемся на части.
Фундаментальные биологические процессы понимаешь лучше, когда рассматриваешь их на большом отрезке времени — как можно догадаться, сейчас мы скажем что-нибудь про эволюцию. Тут самые волнующие темы — динозавры, мамонты и неандертальцы, то бишь массовые вымирания и эволюция человека. Что до динозавров, то в этом году нам ещё раз рассказали, что они встретили астероид не в лучшей форме — в том смысле, что начали вымирать за десять миллионов лет до его падения. Ещё мы узнали, что на Земле жило 2,5 миллиарда тираннозавров, и что из-за тираннозавровых подростков среди наземных рептилий не было хищников среднего размера — только мелкие и очень крупные. В гипотезах о том, почему вымерли мамонты, появились новые аргументы в пользу того, что главной причиной был всё-таки климат, а не люди (кстати, вымерли мамонты, по-видимому, на пять тысяч лет позже, чем считается).
Среди древних приматов прямохождение осваивали не только те, которые стали прямыми предками людей, но и ещё какие-то другие виды. Люди же, выйдя из Африки, не сразу обзавелись человеческим мозгом — это случилось спустя сотни и сотни тысяч лет. Кстати, одна из причин, по которой человеческий мозг увеличился — необходимость охотиться на небольших животных. (В то же время не стоит однозначно увязывать размер мозга с интеллектом: если взглянуть на эволюцию млекопитающих, то можно увидеть, что размер мозга далеко не всегда указывает на развитые когнитивные способности.) Кстати, в какой-то момент мозг людей уменьшился — как говорят, из-за сложной социальной жизни.
Шли годы, в роду людей появились неандертальцы. Они были разные, но не все смогли пережить очередное похолодание. Слух у неандертальцев был почти такой же, как у современных людей, они меняли окружающую природу, как это делали представители братского вида, и часто встречались с человеком разумным — чаще, чем может показаться. Встречались не только в Европе — неандертальцы бывали в знаменитой Денисовой пещере на Алтае, где когда-то нашли останки ещё одного вида Homo, человека денисовского, и где недавно обнаружили ещё и ДНК древнего человека разумного. Потом, как мы знаем, от всех людей остался только Homo sapiens, правда, количество ДНК, принадлежащее собственно человеку разумному составляет около 7%, а всё остальное — наследство от предков и человека неандертальского с человеком денисовским.
Эволюционно-генетические исследования занимаются и гораздо более древними событиями, нежели происхождение людей и вымирание динозавров. Так, в прошлом феврале мы узнали, как древние рыбы заранее готовились дышать воздухом, а в конце лета мы рассказывали о том, что земная атмосфера стала кислородной только после того, как земной день стал длиннее. Некоторые гипотезы о том, что происходило с жизнью миллионы лет назад, можно проверить экспериментально: например, превращение одноклеточных водорослей хламидомонад в многоклеточные всего лишь за пятьсот поколений можно наблюдать прямо в лаборатории.
А иногда эволюционные эксперименты ставит сама природа — как это случилось со слонами, которые за несколько десятилетий избавились от бивней. Правда, строго говоря, тут природе «помогли» браконьеры, которые очень активно истребляли слонов с бивнями. И здесь надо бы сказать что-то про экологию. В экологии две главные темы, как обычно, — потепление и пластиковый мусор. (С пластиком нам, возможно, помогут бактерии: они по всему миру активно учатся есть различные пластмассы.) Но за потеплением и пластиком не стоит забывать другие проблемы вроде лесных пожаров и химического загрязнения окружающей среды. Лесные пожары коварны, особенно на севере: они не всегда прекращаются осенью, и иногда огонь зимует в почве, чтобы весной вспыхнуть с новой силой. А чтобы побороть химическое загрязнение, мало следить за выбросами, нужно подумать о том, как справиться с тем загрязнением, что уже есть. Тут на помощь приходят биотехнологии: в мае мы писали том, как генетически модифицированная трава очищает почву от гексогена.
Напоследок нужно вспомнить про растения с животными, но не будем испытывать терпение читателей, которые ждут не дождутся, когда эти безразмерные итоги уже закончатся. Про разных удивительных животных мы расскажем в очередной серии «Фантастических тварей» на новогодних каникулах. А сейчас ограничимся котиками. Во-первых, в этом году мы узнали ответ на фундаментальнейший вопрос современной науки — почему кошки любят кошачью мяту. Оказалось, вещества из кошачьей мяты действуют на кошачий мозг примерно так же, как героин действует на человеческий. (К счастью, у котиков всё же не появляется настолько сильной зависимости от мяты, чтобы всю жизнь потратить только на её поиски.) Кроме того, вещества из кошачьей мяты отпугивают комаров. Кошки охотятся из засады, а ведь очень трудно сидеть тихо в засаде, пока тебя едят комары. Поэтому когда котик старается с ног до головы вымазаться в запахе кошачьей мяты, он не просто впадает в эйфорию, но и пытается заранее избавиться от комаров на случай, если ему придёт в голову поохотиться.
Во-вторых, у нас появилось решение известной экологической проблемы, которая состоит в том, что домашние кошки истребляют огромное количество живности. Так вот, чтобы мелкие птицы и звери реже попадали котикам в лапы, с котиками нужно чаще играть и лучше кормить.
В-третьих, исследователи продолжают изучать таинственную любовь кошек к коробкам (любопытно, что коробки любят не только домашние кошки, но и рыси, львы, леопарды и тигры, только у них коробки должны быть, конечно, побольше). Сотрудники Городского университета Нью-Йорка и Университета Ла Троба выяснили, что кошки любят не только настоящие коробки, но и воображаемые.
В-четвёртых, если вам кажется, что ваш котик абсолютно непредсказуем, это не так: в его характере всегда есть несколько постоянных черт.
И, наконец, в-пятых, кошки не любят работать ради еды: в том смысле, что есть-то они любят, но если ради еды нужно заниматься какой-то скучной ерундой, они лучше уйдут в какое-нибудь другое место. ... Автор: Кирилл Стасевич
Источник: Наука и жизнь (nkj.ru)
Последний раз редактировалось Consta, 11.01.2022 в 02:10.
Существуют ли генетические механизмы старения и долголетия? Можно ли на них воздействовать, увеличивая продолжительность жизни? Чему мы можем научиться у долгоживущих организмов? А надо ли нам вообще жить долго? Что мы можем сделать уже сегодня, чтобы меньше болеть и лучше себя чувствовать? Об этом рассуждает Алексей Александрович Москалев, доктор биологических наук, член-корреспондент РАН, заведующий лабораторией геропротекторных и радиопротекторных технологий в Институте биологии ФИЦ Уральского отделения РАН, ведущий научный сотрудник Института молекулярной биологии им. Энгельгардта и Института общей генетики имени Вавилова.
– Алексей, вы занимаетесь такой интригующей и актуальной для всех темой, как генетика старения. Что собой представляет это направление?
– Изначально ученые предполагали, что определенные генетические задатки могут влиять на скорость старения. С одной стороны, мы видим так называемые синдромы ускоренного старения, когда в результате определенных мутаций люди в очень молодом возрасте приобретают некоторые признаки дряхлой старости и возраст-зависимые заболевания (например, сердечно-сосудистые) – это синдром Хатчинсона-Гилфорда, синдром Вернера и так далее.
А с другой стороны, мы знаем о так называемом семейном, наследственном долголетии, когда в одной и той же семье с большой вероятностью встречаются люди, доживающие до девяноста, ста, ста десяти лет.
Действительно в таких семьях частота вероятности долгожительства гораздо выше, чем в среднем. Это было основанием предположения о наследственной природе замедления старения и долголетия.
Помимо наблюдательных исследований на человеке также проводились еще в ХХ веке исследования на модельных животных, например, селекция на позднюю плодовитость плодовых мушек дрозофил. Еще в 80-е годы было показано, что такая селекция через несколько поколений приводит к созданию долгоживущих линий животных. То есть если сравнивать с родительской линией, то они могут в разы дольше жить. Отбор на более длинную репродуктивную продолжительность жизни сопровождался и отбором на общее долгожительство.
– То есть на мушках дрозофилах можно регулировать эти процессы?
– Да. Но затем, когда молекулярная биология и методы селекции линий, таргетных мутаций в геноме животных получили развитие, это позволило к концу 80-х создать модельных животных долгоживущих, уже прицельно вызывая мутации в определенных генах.
*Такой прорыв был достигнут на модели нематоды Caenorhabditis elegans, с тех пор это излюбленнейший объект исследования генетики старения. Оказалось, что выключение, то есть снижение активности определенных генов приводило к увеличению продолжительности жизни линий этих животных в два и даже более раз.
Так было доказано, что, влияя на активность одного определенного гена в один момент времени, можно достичь вот таких выдающихся эффектов, увеличивающих продолжительность жизни за видовой предел.
– Никаких побочных явлений не возникало?
– Всем хочется, чтобы не просто продлевалась жизнь, но и молодость, отсрочивались заболевания. На примере людей-долгожителей мы как раз и видим, что такие люди в среднем на двадцать лет позже приобретают нетрудоспособность и многие хронические заболевания, а некоторые, такие как онкология или сахарный диабет, вообще редко встречаются среди долгожителей. И это нам говорит о том, что общее замедление старения продлевает здоровый период жизни. На животных были разные варианты. Мы знаем, что нематоды с выключенным геном рецептора инсулиноподобного фактора роста меньше в размерах, соответственно, у них двигательная активность меньше, при этом продолжительность жизни возрастает.
– А на людях прослеживается такая закономерность? Ведь долгожители, как я понимаю, не страдают ожирением и более низкорослые?
– Да, есть такие исследования, они проводились на долгожителях ашкенази в Нью-Йорке, в колледже Альберта Эйнштейна, и они показали, что действительно у долгожителей тоже снижена активность инсулиноподобного сигнального пути. Что интересно, мы тоже определенный вклад в эту тему внесли с коллегой из Гарвардской медицинской школы Вадимом Гладышевым.
Мы запланировали в свое время изучение ночницы Брандта. Это мельчайшее долгоживущее млекопитающее. При массе тела в среднем семь грамм в дикой природе она может доживать до сорока с лишним лет.
– Как это было показано?
– Новосибирские зоологи отлавливали и кольцевали особей, выпускали в природу, потом какие-то из них обратно попадали в сети, опять отпускались. И так в течение десятков лет наблюдений оказалось, что некоторые доживают до 42-х лет, может, даже уже и больше, я просто не владею более свежей статистикой.
Но этот факт нас очень заинтересовал, и мой Институт биологии под моим руководством организовал серию экспедиций, в которых мы отловили в дикой природе особей в разные сезоны года, потому что летучие мыши гибернируют, впадают в спячку. Нам было интересно, помимо генома, который мы с коллегами расшифровали впервые, также исследовать транскриптом, то есть активность генов в разных тканях и в разные сезоны года.
Когда собрали и изучили геном, оказалось, что у летучих мышей Брандта тоже есть определенные делеции и замены в генах рецептора гормона роста, или рецептора инсулиноподобного фактора роста. Поэтому они такие маленькие и одновременно долгоживущие.
– Может быть, стоит воздействовать на этот фактор и у человека или это неэтично?
– Это вопрос, которым сейчас задаются уже не только ученые, но и стартапы, которые разрабатывают интервенции, направленные на старение, возрастозависимые заболевания.
Оказалось, что определенным боковым ответвлением от этого инсулинового сигнального пути является киназный каскад mTor. Это такой переключатель в клетке, который в зависимости от наличия аминокислот в питании клетки усиленно активирует биосинтез белка. В результате клетка растет, делится, увеличивается в размерах.
Но в условиях аминокислотного голодания, или белкового голодания, как мы его обычно называем, mTor отключается и деблокирует процессы аутофагии – это самопереваривание структур клетки. Эти процессы аутофагии нужны, чтобы из внутренних резервов высвободить необходимый набор аминокислот. Но при этом в топку идут поврежденные митохондрии, агрегаты окисленных белков, и клетка омолаживается изнутри.
Практически с начала ХХ века известно, что периодическое голодание, снижение калорийности питания приводят к увеличению продолжительности жизни. Это один из механизмов старения, mTor снижает свою активность при этом, соответственно, процессы утилизации поврежденных структур внутри клетки активируются, клетка вот таким образом немножко омолаживается.
– Значит, регулируемое голодание – один из механизмов продления жизни. Что еще может помочь?
– Медицине уже были известны определенные ингибиторы этого фермента mTor. И если фармакологически снижать активность, не прибегая к голоданию, то, по крайней мере, на мышах это тоже позволяло существенно увеличивать продолжительность жизни. Сейчас это многократно воспроизведенные данные разными исследователями на разных линиях мышей. До 25% достигнуто увеличение продолжительности жизни. Правда, есть определенные побочные эффекты, потому что биосинтез белка требуется для, например, иммунной системы. Поэтому этот ингибитор является иммуносупрессором. Его применяют при пересадке органов, чтобы не было отторжения.
– Мы говорили о том, что многие долгоживущие организмы являются очень маленькими, это касается и голых землекопов, и слепышей, и летучих мышей. Но, например, кит, исследованием которого вы тоже занимались, обладает огромными размерами. Почему же он долгожитель?
– Да, поэтому следующей моделью, которая нас очень заинтересовала, как раз явились киты. На тот момент гренландский кит уже был изучен. У нас благодаря сотрудничеству с коллегами из Института молекулярной и клеточной биологии Сибирского отделения Академии наук оказались образцы тканей серого кита. Гренландский кит как раз является рекордсменом по долголетию, зафиксированным на данный момент среди всех млекопитающих. Есть определенные косвенные свидетельства, что от ста пятидесяти даже до двухсот лет они могут доживать.
А вот серые киты поменьше, но все равно они долгожители и были генетически не изучены на тот момент, и у нас были их образцы. Мы за эту возможность ухватились. С коллегами из Института молекулярной биологии мы просеквенировали геном, транскриптомы в разных органах, в большой коллаборации биоинформатиков из Израиля, Румынии мы проанализировали активность генов. Помимо того, что мы расшифровали геном, опубликовали его, мы прочитали транскриптом, то есть совокупность матричных РНК. И сравнили активность генов разных китов в определенных органах, то есть нашего серого кита, гренландского кита, полосатика (это еще более мелкий кит и еще меньше живет).
– То есть тут обратная зависимость?
– Да, и это очень интересно. Итак, мы проанализировали их транскриптомы и сравнили с активностью генов коров, потому что это эволюционно ближайшие наземные родственники китообразных. Когда-то очень давно от копытных отчленилась группа, которая перешла к водному образу жизни, утратила конечности.
Кстати, серый кит еще оказался интересен с эволюционной точки зрения, потому что обладает древнейшими признаками – у него до сих пор имеются усы на морде, остатки костей задних конечностей. Более того, он в отличие от других китов не удаляется далеко от побережья, он вдоль побережья мигрирует, поэтому у него миграция достигает десяти-двенадцати тысяч километров в год. Он очень выносливый, огромные расстояния преодолевает. И это потому, что он плывет вдоль берега – этот путь длиннее, чем если срезать по океану.
Мы сопоставили в этом исследовании транскриптомы с голым землекопом, долгоживущим грызуном, с человеком и с летучей мышью Брандта, и с мышами, крысами как представителями короткоживущих млекопитающих.
– Что же выяснилось?
– Оказалось, что у долгоживущих млекопитающих и особенно у китов более активны гены репарации ДНК. Мы знаем, что у молекулы ядерной ДНК в клетке всего две копии, и, если что-то поломалось в ДНК, эта клетка либо умирает, либо перерождается в какую-то атипичную клетку, либо перестает делиться, и тем самым регенерация тканей останавливается. Очень важно сохранить целостность ДНК. И для этого существуют определенные ферменты, которые восстанавливают целостность ДНК. Понятно, что эффективность этого восстановления влияет на долголетие.
Второй важнейший фактор, который мы увидели, – это так называемое убиквитинирование белков. Это механизм поддержания постоянства белкового состава, когда своего рода метка ставится на окисленные, поврежденные, ненужные клетки, и это приводит к тому, что они идут на утилизацию. Протеостаз, то есть постоянство белкового состава, это тоже очень важная составляющая долголетия.
Третий фактор – это аутофагия, а это процесс самоочищения, устранения поврежденных митохондрий, каких-то мембранных компонентов, целых агрегатов окисленных белков. Это тоже процесс, связанный с долголетием.
И четвертое – это иммунитет, потому что, если ты живешь долго, вероятность подхватить инфекцию большая. Если у тебя крепкий иммунитет, ты это все благополучно переживаешь и остаешься долгожителем. Если иммунная система слабенькая, то, соответственно, дожить до преклонных лет сложнее.
– Эти механизмы универсальны для всех долгоживущих организмов или они отличаются?
– Природа может разными путями прийти к похожему результату. Конкретные гены, благодаря которым это достигается, могут варьироваться от вида к виду, но эти процессы играют решающую роль, как мы видим на примере эксперимента, который сама природа провела на самых долгоживущих млекопитающих. Все киты входят в десятку долгоживущих, хотя человек тоже входит в эту десятку, что приятно.
– Но человеку все мало, он-то не считает, что ему достаточно. По какому сценарию можно еще двигаться, кроме того, о чем вы уже сказали, чтобы достичь долголетия большего, чем сейчас?
– В научном плане было бы интересно, например, расшифровать геном гренландской акулы, которая живет, как сейчас подтверждается, до четырехсот лет. Она, конечно, является холоднокровным, эволюционно далековаты они от нас, и сам факт холоднокровности замедляет их метаболизм. Но гренландская акула была бы очень интересна. У них очень высокий уровень мочевины в крови, потому что определенным образом устроена выделительная система. Кстати, известно, что люди с синдромом Жильбера, когда уровень мочевины повышен, реже страдают сердечно-сосудистыми заболеваниями. Это, конечно, наша гипотеза, но, мне кажется, в этом что-то есть, и хотелось бы дальше это изучать. Если мы как-то отсрочим либо замедлим процессы, связанные с сердечно-сосудистыми заболеваниями, мы существенно продлим жизнь популяции в целом.
– Как будет двигаться наука для того, чтобы продлить жизнь человека? Какие фармацевтические, биоинженерные, генно-инженерные способы появятся в не очень отдаленном будущем?
– Хотелось бы принять в этом активное участие, и у нас есть соответствующие проекты, где мы пытаемся, опираясь на наше знание механизмов старения и долголетия, сделать важные шаги. Есть механизмы долголетия, аутофагия, убиквитинирование, репарация ДНК, есть механизмы старения, такие как гликирование, хроническое воспаление, которое в основе всех возрастозависимых заболеваний, окислительный стресс – это тоже механизм старения. Все эти процессы контролируются определенными ферментами. У нас не на все механизмы старения есть ответы в самом организме, потому что не было задачи у эволюции сделать бессмертного индивида, а была задача продлить жизнь достаточно с точки зрения репродуктивной продолжительности жизни, чтобы успеть передать как можно большему числу потомков свои гены.
Сейчас существуют, например, технологии заданного конструирования белков. Создаются ферменты, которых нет в природе, для того чтобы катализировать определенные процессы биотехнологически. Теоретически можно придумать какие-то ферменты, которые будут перехватывать ошибки метаболизма, связанные с процессами старения, на которые природа не так активно обратила свое внимание эволюционно. Понимая эти механизмы, можно таргетно, целенаправленно воздействовать на них.
Если мы знаем геном конкретного человека и понимаем, в чем поломка, то с помощью генной терапии можем внести цельную версию гена и исправить дефект, по крайней мере в той части клеток, которая этот вектор получит и будет экспрессировать уже здоровую версию гена. Это отсрочит риски хронических заболеваний, в том числе сердечно-сосудистых.
– Вы думаете, именно так будет развиваться здравоохранение?
– Вполне возможно.
– Алексей, я периодически слышу от некоторых ученых точку зрения о том, что существуют бессмертные организмы. Например, деревья, которые обрушиваются под массой собственного веса и только поэтому гибнут, а не потому, что они состарились. Так ли это, на ваш взгляд, или бессмертие в принципе невозможно?
– Что касается старения и долголетия растений, это тоже наша излюбленная тема. У нас буквально на днях с Константином Крутовским из Германии и одновременно из Института общей генетики, с Василием Поповым из Воронежского технологического университета и Клаудио Франчески, известным геронтологом из Италии, вышла статья, где мы просуммировали все известные на сегодняшний день механизмы старения и долголетия растений.
Оказалось, что растения много что придумали в силу того, что им бежать некуда, они где родились, там и пригодились. Поэтому у них другие стратегии выживания, и они им позволили развить вот такое долголетие. Конечно, бессмертных организмов не существует, потому что само понятие «бессмертие» предполагает отсутствие смерти, а причинами смертности могут быть и несчастные случаи.
Но есть медленно стареющие или, как еще их называют, несущественно стареющие, «negligible senescence» организмы. Среди них действительно много растений, есть виды хвойных, которые доживают до восьми, до десяти тысяч лет. Кстати говоря, здесь напрашивается интересная гипотеза, потому что секвойи гигантские, и их гигантизм обусловлен в том числе тем, что когда-то у их предков произошла гексаплоидизация генома. Шесть копий ядерного генома клетка обрела, и биосинтетические процессы стали протекать на другом уровне, что, возможно, привело к их гигантским размерам.
Но одновременно произошел и бэкап генома. Мы говорили, что повреждение молекулы ДНК чревато серьезными последствиями для клетки. А если у тебя шесть копий, там уже есть где развернуться, и запас прочности увеличивается.
– То есть здесь нам тоже есть что поисследовать и чему поучиться.
– Да. У растений еще и процессы фотосинтеза протекают, а они сопровождаются огромным выделением свободных радикалов. Антирадикальные механизмы в растениях заложены самой природой.
– В то время как огромное количество ученых ищут способы продления жизни, есть ученые, которые считают, что это вообще нам не нужно. Ну вот, например, ваш коллега Петр Чумаков из Института молекулярной биологии мне недавно сказал, что не нужно стремиться искусственно продлевать жизнь, ведь продолжение нашей жизни – это ученики, дети, именно так и задумала природа, а нам не надо стараться ее обмануть. Что вы думаете по этому поводу?
– Я придерживаюсь такой точки зрения: старение – это сродни болезни, это совокупность патологических процессов. Патологические генетические цепочки реагируют неадекватно на какие-то ошибки метаболизма, например воспаление. Мы знаем, что это очень полезно для того, чтобы выжить при инфекциях или ранениях. Но если этот процесс не притормаживается, то хроническое воспаление ведет к сердечно-сосудистым, онкологическим, нейродегенеративным заболеваниям. Вот это, собственно, и есть старение, неостанавливающиеся патогенетические процессы, которые приводят к заболеваниям и смерти.
– То есть старение – это болезнь, которую мы должны научиться лечить?
– Да. Долгожители, как мы говорили, на двадцать лет позже приобретают нетрудоспособность и хронические заболевания, то есть они живут при гораздо более высоком качестве жизни. И, наконец, если мы пытаемся лечить сахарный диабет, саркопению, какие-то другие заболевания, мы не достигаем успеха, потому что не бьем в цель, а цель – это старение. Старение является фактором риска всех хронических инфекционных заболеваний. Как показывает ковид, фактор возраста является определяющим в рисках смертности. По этой причине, если мы будем изучать старение, долголетие, использовать эти знания, для того чтобы применить к человеку, мы будем прежде всего продлевать здоровый период жизни.
– Как вы думаете, какой реальный потолок достижения возраста для человека?
– Я могу лишь сказать, что мы можем, воздействуя на причины старения, отодвигать риски заболеваний и смертности: от чего умирать, если ты здоров, правда? Поэтому, конечно, это приведет к радикальному продлению здорового периода жизни.
– Что вы сами делаете, для того чтобы прожить долго?
– Пока все, что у нас есть, – это здоровый образ жизни. Он складывается из нескольких составляющих. Прежде всего это, конечно, отсутствие вредных привычек, потому что и алкоголь, и табакокурение являются мощнейшими факторами риска и ускоренного старения, и большого количества хронических заболеваний. В то же время важны правильное питание, регулярные физические нагрузки, причем они должны быть равномерно распределены, а не только спортзал по определенным дням недели. Надо даже просто прохаживаться, прогуливаться, не сидеть, даже на рабочем месте делать перерывы постоянно, какую-то разминку. Старение сосудов, застой в венозной системе, проблемы с микрососудами, с капиллярами развиваются на фоне сидячего образа жизни, который огромное количество рисков за собой несет.
Соответственно, следить за жировой массой тела. Сейчас можно даже в спортзале измерить ее с помощью биоимпеданса и держать в норме. Висцеральный жир вокруг сосудов, вокруг жизненно важных органов является мощнейшим источником воспалительных цитокинов, которые ведут к хроническим заболеваниям.
– Известно, что долгоживущие организмы также являются устойчивыми к хроническому стрессу. Как вы в себе тренируете стрессоустойчивость?
– Она складывается из многих составляющих, она есть даже на клеточном уровне. Устойчивость, например, к температурным перепадам, и здесь можно закаливанием обходиться, например, периодически купаться в бассейне. Ходить в сауну регулярно – повышенная температура тоже стимулирует наши защитные системы. Есть даже такое понятие «гормезис», когда умеренный стресс противодействует ошибкам метаболизма, потому что включает внутренние механизмы стрессоустойчивости, устранения ошибок. Если периодически включать эти механизмы, если не оставлять их пылиться и плесневеть, то это приводит к долголетию.
Конечно, важен здоровый сон, потому что во время сна происходит процесс регенерации иммунной и нервной системы, даже репарируется ДНК в нейронах. Кто недосыпает, риск заболеваний у них выше.
– А какие-то события, которые нас травмируют и которые тоже вызывают значительный стресс, – как вы с этим справляетесь?
– Здесь важно понимать, что периодические стрессы, которые являются умеренными, полезны. Если речь идет о сильных либо хронических стрессах, тогда истощаются резервные механизмы стрессоустойчивости, и накопление ошибок возрастает экспоненциально. Что касается психологических вещей, то я придерживаюсь концепции стоицизма. Уже больше двух тысяч лет этой концепции, и она работает: все, что от нас зависит, мы должны делать. Но от нас не всё зависит, и остальное нужно «отпустить».
– Делай что должно, и будь что будет?
– Да, как говорил Марк Аврелий, тоже стоик. Кстати говоря, в «Бхагавадгите» ровно те же слова были еще за много лет даже до самого Марка Аврелия сказаны.
Это сложно, это вырабатывается тренировками. Но когда это достигается, то на многие вещи ты смотришь совсем по-другому. Конечно, есть техники – медитации, методы дыхания, которые позволяют тренировать свою стрессоустойчивость, когда ты учишься контролировать свои мысли, концентрировать свое внимание и лучше воспринимаешь действительность.
Правила форума
Справка
Расширения
Ответ: Что такое "официальная медицина"? 
Комбинированный вид