Как остаряваме – теориите за основните механизми на стареенето - част 2

Стареенето като процес се радва на особен научен интерес. Както стана ясно в предишната статия, теориите за природата му, за причините и механизмите, по които се случва, са стотици. Откривателите на някои от научните факти, върху които се базират тези теории, са носители на Нобелова награда – например – Блекбърн, Грейдър и Шостак през 2009 година за защитните механизми на хромозомите (теломери и теломераза). Всяка стъпка напред разкрива невероятната му сложност и многостранност. Това пък налага схващането, че е необходим интегративен подход за изграждането на обща теория, която да включва всичките му аспекти и да дава инструменти за постигане на добро здраве в късните години на живота.

Ролята на гените

Беше време, в което се смяташе, че в гените е програмирано здравето ни и продължителността на живота ни. Продължава да се смята че е така, но научните изследвания значително ограничиха ролята им. Съвременното схващане е, че те са отговорни за около 25% от вариациите в дълголетието. При това значението им е по-голямо в зряла възраст и е по-важно за мъжете, отколкото за жените. Заговори се за епигенетика – наука за гените, работещи под въздействието на средата.

Оптималната функция на гените, отговорни за поддържането и метаболизма на клетките, поддържането на ДНК, консервацията на теломерите, управлението на нивата на свободните радикали пряко допринася за добро здраве и дълголетие. Намалената им функционалност стимулира ускореното клетъчно стареене и от там – ускореното остаряване на организма (1).

Нестабилността на генома и ролята на теломерите

Стабилността и целостта на ДНК са атакувани непрекъснато от различни вътрешни и външни фактори – грешки в репликацията ѝ, биологични, химични и физични агенти. Организмите имат сложна защитна система за възстановяване на ДНК и тези системи в повечето случаи са много ефективни. Когато в тях все пак се получат пробойни, се стига до нестабилност на генома и ускорено стареене. Привържениците на нестабилността на генома се позовават и на скъсяването на теломерите (2)

Теломерите

Те са удължения от двете страни на хромозомите, съставени от повтарящи се ДНК последователности. Те пазят хромозомите от увреждане и се скъсяват при всяко деление на клетката. Когато останат толкова къси, че не могат повече да се делят, спира да се дели самата клетка. Теломерите могат да се поддържат и възстановяват от ензим, наречен теломераза. Проблемът е, че възобновеното делене на клетките скоро ги превръща в ракови (2 ). Затова скъсяването на теломерите и клетъчното стареене се разглеждат и като превенция срещу неограничен растеж на увредените клетки и формирането на тумори (3 ).

Експериментите установяват, че скоростта, с която теломерите се скъсяват, може да бъде повлияна от някои фактори в начина на живот. Социалният стрес ускорява скъсяването им. (4 ). По-добрата диета и по-високата физическа активност притежават потенциала да намалят скоростта им на скъсяване или поне да предотвратят бързото им изхабяване. Това означава и отлагане на стареенето и съпровождащите го заболявания. Сред антиоксидантите, повлияващи благотворно дължината на теломерите са полиненаситените омега 3 мастни киселини, витамин Е и витамин С, бета-каротин (5 ) и др.

Теорията за свободните радикали и оксидативния стрес

Оксидативният стрес и свободните радикали известно време са смятани за основни виновници за стареенето. Те са причина за увреждания в молекулите на биологичните субстанции, на клетките и на самата ДНК. Натрупването на уврежданията пък води до необратимо клетъчно стареене и ускорено остаряване на организма. С напредването на изследванията се оказва, че оксидативният стрес и свободните радикали са наистина един от важните механизми за стареене, но не и единственият (6, 7).

Натрупване на щети

С течение на времето в клетките се появяват увреждания, които се дължат на собствената им химия. По-сериозните от тях се изчистват от защитните системи за възстановяване и регенериране. По-леките, които вредят по-малко, се натрупват. Делението на клетката регулярно ги намалява и се поддържа определено ниво на баланс. Но клетките не се делят до безкрай. В един момент деленето спира, щетите вече са натрупани и продължават да се увеличават. Клетката остарява. Колко време ще измине до този момент, зависи от метаболитната ѝ организация и от генетичната ѝ програма (8 ). Принципно естественият подбор контролира генерирането на щетите и изчистването им, но той отслабва с възрастта.

Дълги години теориите за щетите се базираха на разбирането, че приоритетното насочване на енергията на организма към растежа и възпроизводството пренебрегва нуждите на поддръжката и затова с възрастта се натрупват все повече клетъчни увреждания. Така се появи и теорията за disposable soma – тялото за еднократна употреба – само за размножаването.

Идеята за конкуренцията между енергия и функция постепенно започна да се измества от схващането, че биологичните процеси, настроени и регулирани за оптимални резултати при растежа и възпроизводството, започват да вредят в късна възраст (9 ).

Антагонистичната плейотропия като причина за стареенето

Тя се базира на факта, че един и същи ген може да управлява съвсем различни ефекти. Примерно – генът, който би осигурявал максимално оползотворяване на калция и здрави кости в детството и младостта, може да доведе до калциране на артериите в късна възраст. Понеже естественият подбор намалява с възрастта, най-вероятно ще бъдат унаследени полезните ефекти в млада възраст, а вредните в късна няма да бъдат елиминирани (9).

Теория за клетъчното стареене и хиперфункцията

Тя предлага обяснение как безцелното продължаване на програмата (квазипрограма) за растеж и развитие на организма може да доведе до увреждания и стареене в края на живота. Клетъчното стареене е в основата на остаряването на организма. То в известна степен е зависимо от mTOR, за който стана дума в статията „Защо остаряваме и възможните отговори на въпроса“ . МTOR е специфичен белтък с ензимни функции, активира се от растежни фактори, хормони, хранителни вещества, кислород (и от затлъстяването). Стимулира нарастването на клетъчната маса и деленето на клетките. Когато клетката спира да се дели в зряла възраст, силната сигнализация на mTOR предизвиква ненужно силен биосинтез и насърчава клетъчната хипертрофия и хиперфункция. Това изважда клетките от състояние на покой, в което изпадат след спиране на пролиферацията (размножаването), и те започват да стареят.

Така клетъчното стареене се характеризира с повишени клетъчни функции в зависимост от типа клетки, които променят хомеостазата (вътрешното равновесие) и предизвикват заболяванията, свързани с възрастта – хипертония, хиперлипидемия, хипергликемия, хиперагрегация на тромбоцитите и т. н (7, 9, 10, 11).

От друга страна стареещите клетки при които пролиферацията е спряла необратимо, се натрупват в тъканите. Те се характеризират с активно секретиране на провъзпалителни цитокини. Тези провъзпалителни молекули поддържат постоянно, макар и ниско ниво на хронично възпаление (12 ), а то дава тласък на хроничните заболявания

Функциите, били безусловно полезна на младини и в репродуктивна възраст, се превръщат в хиперфункции, водещи до стареене по-късно. Намалените нива на сигнализация с рапамицин намаляват клетъчната хипертрофия и стареенето.

Механизмите на стареенето не са произволни. Те се определят от общите закономерности и механизми за развитие и растеж, които в един момент губят целите си. На моменти това изглежда абсурдно, но е така. Постепенното покачване на кръвното налягане с растежа трябва да осигури оптималното кръвообращение на организма. Продължавайки да се увеличава, в един момент то става опасно за живота. Зрителната точка при бебетата е на много близко разстояние и се отдалечава с нарастването на тялото, докато се стигне до старческо далекогледство. Дори когато става дума за атрофия и упадък, причината за тях е изчерпване на ресурси поради предшестваща хиперфункция и хипертрофия.

Сред будещите по-широк интерес теории за стареенето са свързаните със стволовите клетки, с митохондриалната дисфункция (свързана с тази за свободните радикали), метилирането на ДНК, за кръстосаните връзки (омрежването на протеините) и т. н.

Поне към момента теорията за квазипрограмата и хиперфункцията изглежда като най-пълното обяснение на стареенето. Привържениците ѝ твърдят, че освен обяснителна има и прогнозна стойност (7, 13). Експериментите с рапамицин потвърждават изводите ѝ на практика. Дали тя ще посочи пътя към забавяне на стареенето, обвързано с характерните заболявания и ще позволи да се удължи живота в здраве и благополучие, предстои да разберем.

В третата ни статия по темата, ще разгледаме “Можем ли да смекчим ефекта от стареенето”

Използвани продукти:

„Омега 3 Голд“

Източници:

1. https://immunityageing.biomedcentral.com/articles/10.1186/s12979-016-0066-z

2. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC5991498

3. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4214092/

4. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4022427/

5. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3370421/

6. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4712935/

7. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC5395017/

8. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3901353/