Эффект теломер: революционный подход к более молодой, здоровой и долгой жизни бесплатное чтение

Элизабет Блэкберн, Элисса Эпель
Эффект теломер: революционный подход к более молодой, здоровой и долгой жизни

THE TELOMERE EFFECT: A Revolutionary Approach to Living Younger, Healthier, Longer

Elizabeth Blackburn, PhD Elissa Epel, PhD

Copyright © 2017 by Elizabeth Blackburn and Elissa Epel Illustrations by Colleen Patterson of Colleen Patterson Design

© Иван Чорный, перевод на русский язык, 2016

© Оформление. ООО «Издательство «Э», 2017

* * *

Предисловие от научного рецензента

Приступая к чтению книги известного ученого, лауреата Нобелевской премии по физиологии и медицине 2009 года «За открытие механизмов защиты хромосом теломерами и фермента теломеразы» (премию с ней разделили ее бывшая аспирантка Кэрол Грейдер и ученый Джек Шостак), мы должны понимать, что хотим подсмотреть за миром малоизведанным и сакральным – миром научных открытий, которые перевернули наши представления о природе и здоровье. Развитие теломерной концепции старения уже заняло более 40 лет. Тогда, в конце 1970-х – начале 1980-х, казалось, что ключ к пониманию механизма найден, осталось только повернуть его в нужную сторону. Однако, как это обычно бывает, выяснилось, что теломеры лишь один из механизмов регуляции жизненного цикла клеток, одна из возможностей их восстановления, да и то не всех, а значит, «философский камень» вечной молодости еще только предстоит найти. Овладев им, мы, безусловно, приближаемся, как образно выразилась научный журналист Елена Кокурина в своей книге «Бессмертные», посвященной исследователям старения, к разгадке тайны.

Элизабет Блэкбёрн перебралась из Австралии в Кембридж в 1972 году для написания диссертации. После защиты она отправилась в США, чтобы работать в лучших университетах – Йельском, а позднее в Беркли. Как это часто бывает в истории науки, к самым поразительным открытиям ее привело изучение совершенно невзрачных и несимпатичных обитателей озерного дна, формирующих столь не любимую нами муть стоячей воды, – маленьких инфузорий тетрахимен. Каково же было удивление, когда выяснилось, что механизмы клеточного обновления настолько консервативны в эволюции, что описанный у них фермент восстановления утраченных участков ДНК – теломераза – был обнаружен в клетках человека, что сулило человечеству не виданные по результативности подходы к борьбе и со старением, и с многими заболеваниями, включая рак.

К началу 1990-х открытия Элизабет получают всеобщее признание. Премии и почетные звания льются на нее водопадом: премия НАН США в области молекулярной биологии (1990), почетный доктор наук Йельского университета (1991), Международная премия Гайрднера (1998), премия Розенстила (совместно с Кэрол Грейдер) (1999), премия Харви (1999), ученый года в штате Калифорния (California Scientist of the Year) (1999), премия Диксона (2000), медаль Уилсона от Американского общества клеточной биологии (2001), премия Хейнекена (2004), медаль Бенджамина Франклина (2005), премия Ласкера за фундаментальные медицинские исследования (совместно с Кэрол Грейдер и Джеком Шостаком) (2006), премия Грубера по генетике (2006) и многие другие. Венцом признания стали Нобелевская премия (2009) и королевская медаль Великобритании (2015).

Обывателю она стала известна в 2004 году, когда ее имя попало в таблоиды в связи с выходом из Президентского совета по этике в знак протеста по отношению к политике Буша по редукции исследований эмбриональных стволовых клеток. Она не стала стесняться в выражениях: «Существует растущее ощущение того, что научными исследованиями, которые в конце концов определяются стремлением к истине, манипулируют для достижения политических целей». Попутно Элизабет обвинила и экспертов в предоставлении отчетов, угождающих политической конъюнктуре во вред правде.

Ожогом для русскоязычной общественности стало решение Нобелевского комитета проигнорировать вклад нашего соотечественника Алексея Матвеевича Оловникова в развитие теломерной теории – его концепцию, высказанную им в 1971–73 годах, в том числе на страницах и англоязычной прессы. В нескольких своих печатных работах он предложил объяснять предел деления клеток в искусственных условиях наличием гипотетического лимитирующего участка в хромосомах, а способ их восстановления – действием особого фермента, тандем-ДНК-полимеразы.

Настоящая книга Элизабет Блэкбёрн написана в соавторстве с медицинским психологом Элиссой Эпель. В тексте приводятся интересные случаи, свидетельствующие о том, как наши психоэмоциональная, а значит, и гормональная сферы влияют на биологический возраст через модулирование работы теломер и фермента теломеразы. Такое изложение наверняка привлечет к изданию не только любителей науки, но и читателей, ищущих практической пользы от научных открытий: в книге большое количество простых и эффективных, по мнению авторов, рецептов действий, направленных на сохранение здоровья и молодости. Как сказала сама Элизабет в интервью «Гардиан» в январе 2017 года, «люди до сих пор не понимали, как изменение образа жизни может помочь предотвратить болезнь на клеточном уровне. Одним из объяснений является поддержание ваших теломер… Мы предлагаем новую биологическую подоплеку связи разума и тела».

Безусловно, эта книга станет классикой научной беллетристики, а читатели найдут в ней полезные инструкции по сохранению здоровья.

Роман Деев

кандидат медицинских наук,

главный редактор научно-практического журнала «Гены и клетки»,

директор по науке ПАО «Институт стволовых клеток человека»,

заведующий кафедрой патологической анатомии с курсом судебной медицины Рязанского государственного медицинского университета им. академика И.П. Павлова

Я посвящаю эту книгу Джону и Бену: они свет моей жизни, придающий ей смысл.

Элизабет Блэкбёрн

Я посвящаю эту книгу своим родителям, Дэвиду и Лоис, которые вдохновляют меня тем, что живут по полной, хотя обоим уже за восемьдесят,

а также Джеку и Дэнни, которые делают мои клетки счастливыми.

Элисса Эпель

Предисловие авторов: почему мы написали эту книгу

Продолжительность жизни Жанны Кальман – 122 года – стала одной из самых высоких в истории. В 85 она начала заниматься фехтованием. На одиннадцатом десятке все еще ездила на велосипеде {1}. Когда ей исполнилось 100 лет, она прошлась по всему Арлю (ее родной город, расположенный во Франции) и поблагодарила людей, которые поздравили ее с днем рождения {2}. У Жанны Кальман было то, о чем мечтает каждый из нас, – здоровье до последнего дня. Старение и смерть неизбежны, но мы в силах повлиять на то, какой будет наша жизнь до самого конца. Мы можем жить лучше и полнее не только сейчас, но и в старости.

Исследованием вопросов, ответы на которые помогут достигнуть этой цели, занимается относительно новый раздел биологии, изучающий теломеры. Эта наука сможет защитить нас от хронических заболеваний и улучшить состояние организма до последней клетки и на всю жизнь. Для того чтобы поделиться с вами этой крайне важной информацией, мы и написали свою книгу.

Здесь вы ознакомитесь с новым научным подходом к старению человека. В наши дни^[1] большинство ученых объясняют процесс старения следующим образом: ДНК человеческих клеток постепенно накапливает повреждения, из-за чего клетки становятся старыми и недееспособными. Но у каких именно клеток повреждается ДНК? И почему она повреждается? Исчерпывающих ответов на эти вопросы пока никто не дает, хотя многое указывает на то, что разгадку надо искать в теломерах. Различные болезни могут казаться не связанными друг с другом, потому что они затрагивают разные органы и части тела. Однако в ходе научных исследований и клинических испытаний родилась совершенно новая концепция. С возрастом теломеры по всему организму укорачиваются, и этот скрытый от нашего взора механизм играет немаловажную роль в развитии большинства старческих болезней. Именно в теломерах кроется причина того, что организм со временем теряет способность к восстановлению тканей (так называемое клеточное, или репликативное, старение). Есть и другие причины, по которым клетки перестают нормально функционировать и преждевременно умирают, и есть другие факторы, которые способствуют старению человека. Однако сокращение теломер сказывается на этом процессе наиболее явно и с самого раннего возраста. К счастью, сокращение теломер можно замедлить и даже обратить вспять – и это главное.

Мы собрали разрозненные данные, полученные в ходе исследований теломер, и превратили их в связный рассказ, изложенный доступным для массового читателя языком. Прежде вы могли найти эту информацию только в научных статьях, да и то вам пришлось бы разыскивать ее по кусочкам. Адаптация научных данных для широкой публики оказалась весьма непростой и ответственной задачей. Мы не смогли охватить все аспекты старения и все теории, объясняющие этот процесс, а также использовать точные научные термины везде, где это было необходимо, равно как не смогли указать все оговорки до единой. Эти вопросы подробно рассмотрены в научных журналах, где публиковались проанализированные нами исследования, и мы призываем заинтересованных читателей изучить эти потрясающие труды, ссылки на большую часть из которых приведены в книге. Мы также написали обзорную статью, посвященную новейшим исследованиям природы теломер, которая была опубликована в рецензируемом журнале Nature, – в ней вы найдете описание отдельных механизмов старения на молекулярном уровне {3}.

Наука – командный спорт. Нам выпала огромная честь участвовать в исследованиях совместно с учеными, специализирующимися в самых разных областях знаний. Многое мы узнали от исследовательских групп, работающих по всему миру. Процесс старения человека – головоломка, состоящая из множества деталей. За последние несколько десятилетий появилась новая информация, значительно приблизившая нас к разгадке. Понимание природы теломер позволило нам составить общую картину – разобраться, как старение клеток влияет на возникновение огромного числа возрастных болезней. Наконец-то появилась столь убедительная и перспективная теория, что мы не могли не поделиться ею с широкой общественностью. Сегодня мы достаточно хорошо понимаем, как устроены и функционируют теломеры человека, как о них заботиться и какую роль они играют в жизни отдельных людей и человечества в целом. Мы поделимся с вами основной информацией о теломерах, о том, какое отношение они имеют к болезням, здоровью, мышлению людей и даже к благополучию их семей и сообществ. Собирая разрозненные сведения, мы многое узнали о том, что влияет на теломеры, благодаря чему научились воспринимать мир как единое целое, о чем рассказывается в заключении книги.

Мы написали эту книгу еще и для того, чтобы уберечь вас от опасности. Интерес к механизмам старения и теломерам растет очень бурно, из-за чего в прессе или Интернете появляется не только актуальная информация, но и ошибочные данные, а также рекомендации, соблюдение которых чревато риском для здоровья. Так, например, некоторые производители кремов и пищевых добавок утверждают, что их продукция способствует удлинению теломер и тем самым увеличивает продолжительность жизни. Однако такие средства – при условии, что они и правда действуют на организм подобным образом, повышают риск развития рака. Существуют вполне безопасные способы продлить жизнь клеток, и лучшие из них мы постарались включить в книгу. Вы не отыщете на ее страницах чудесных секретов мгновенного омоложения. Вместо этого вы найдете конкретные, научно подтвержденные концепции, которые помогут сделать вашу дальнейшую жизнь здоровой, долгой и плодотворной. Некоторые из представленных методик могут показаться банальными, однако более глубокое понимание механизмов, которые лежат в их основе, позволит вам взглянуть на них по-новому и начать осознанно применять их в повседневной жизни.

Наконец, мы хотели бы подчеркнуть, что никто из нас не имеет отношения к коммерческим компаниям, которые продают продукцию, воздействующую на теломеры, или предлагают сделать анализ теломер за деньги. Мы стремились всего лишь максимально доходчиво изложить новейшую информацию о теломерах и сделать ее доступной для всех, кому она может пригодиться. Исследования теломер совершили настоящий прорыв в понимании процессов старения и омоложения, и нам хотелось бы поблагодарить каждого специалиста, который внес вклад в получение данных, представленных в книге.

За исключением «поучительного рассказа», приведенного во введении, все изложенные в книге истории взяты из реальной жизни и основаны на реальных событиях. Мы от души благодарим всех, кто согласился поделиться с нами своими историями. Из соображений конфиденциальности мы изменили некоторые имена и детали этих рассказов.

Надеемся, книга окажется полезной для вас, вашей семьи и всех тех, кому наука о теломерах сможет хоть как-то помочь.

Введение
Повесть о двух теломерах

Прохладное утро в Сан-Франциско. Две подруги сидят на террасе кафе, попивая горячий кофе. Для них это единственное время, свободное от домашних хлопот, семьи, работы и бесконечного списка дел.

Кара рассказывает, как сильно она устает и какой уставшей чувствует себя постоянно. Мало того, она регулярно подхватывает на работе простуду, стоит кому-либо из коллег приболеть, а любая простуда неизбежно заканчивается для нее гайморитом. Еще и бывший муж все время «забывает», когда его очередь забирать детей из школы, а сварливый начальник то и дело прикрикивает на нее. Иногда, когда Кара лежит ночью в кровати, ее сердце вдруг начинает стучать как сумасшедшее. Это длится всего несколько секунд, но потом Кара долго не может заснуть, перебирая тревожные мысли. «Может, это всего лишь стресс? – успокаивает она себя. – Я слишком молода, чтобы у меня были проблемы с сердцем, так ведь?»

– Так нечестно, – со вздохом говорит она Лизе. – Мы с тобой ровесницы, но я выгляжу заметно старше.

И она права. В утреннем свете Кара выглядит измученной. Она осторожно тянется к чашке с кофе, словно у нее болят плечи и шея.

Лиза же, напротив, выглядит очень бодрой. Ее глаза и кожа светятся здоровьем, а сил и энергии явно хватит на весь предстоящий день. На самом деле Лиза не особо задумывается о своем возрасте, лишь иногда радуется тому, что с годами стала мудрее.

Посмотрев на сидящих бок о бок женщин, вы действительно подумали бы, что Лиза моложе подруги. А если бы вы смогли заглянуть им под кожу, то обнаружили бы, что разница между ними еще более разительная, чем кажется. Хронологический возраст у обеих одинаковый, но биологически Кара на пару десятков лет старше Лизы.

Неужели Лиза пользуется каким-нибудь дорогим кремом для лица, который держит от всех в секрете? Или проходит курс лазерной терапии у дерматолога? Или у нее хорошая наследственность? А может, в ее жизни попросту нет всех тех проблем, с которыми год за годом сталкивается ее подруга?

Нет, дело тут вовсе не в этом. В жизни Лизы тоже хватает стресса. Два года назад она потеряла мужа в автомобильной аварии и теперь, подобно Каре, одна воспитывает детей. С деньгами приходится туго: недавно созданной компании, в которой Лиза работает, уже который квартал чудом удается избежать банкротства.

Так в чем же дело? Почему эти две подруги стареют настолько по-разному?

Ответ на этот вопрос прост, и он имеет отношение к процессам, протекающим в клетках организма обеих женщин. Клетки Кары подвержены преждевременному старению. Она выглядит старше своих лет, и в скором будущем ей предстоит столкнуться с возрастными болезнями. Клетки Лизы, напротив, постоянно обновляются – она дышит молодостью.

Почему люди стареют по-разному

Почему мы стареем с разной скоростью? Почему одни люди даже в преклонном возрасте проворны и энергичны, тогда как другие с молодых лет жалуются на болезни, усталость и рассеянность? Наглядно изобразить эту разницу можно следующим образом.

Посмотрите на верхнюю белую полоску на рис. 1. Она отображает здоровые годы Кары – ту часть ее жизни, когда она будет оставаться здоровой. Уже после 50 лет белый цвет сменится серым, а к 70 – и вовсе почернеет. Начнется другой этап ее жизни – больные годы.

Имеются в виду годы, омрачаемые возрастными болезнями: сердечно-сосудистыми заболеваниями, артритом, диабетом, раком, болезнями легких, проблемами с иммунной системой и т. д. Состояние кожи и волос тоже резко ухудшается. А хуже всего то, что дело не ограничивается какой-то одной болезнью – возрастные недуги, как правило, приходят группами. Вот и у Кары не просто истощена иммунная система – у нее уже наблюдаются боли в суставах и первые симптомы сердечно-сосудистых заболеваний. Зачастую возрастные болезни приближают смерть, но у многих людей жизнь продолжается, только не такая яркая и энергичная, как прежде. Они вынуждены мириться с болезнями, усталостью и общим дискомфортом.

Рис. 1. Здоровые годы и больные годы. Под здоровыми годами подразумевается число лет, в течение которых человек не жалуется на здоровье. Под больными – в течение которых различные болезни существенно влияют на качество жизни. И Лиза, и Кара могут запросто дожить до 100 лет, но качество второй половины их жизни будет сильно разниться.

В 50 лет Кара должна светиться здоровьем, но, как видно из диаграммы, именно в этом возрасте начинаются ее больные годы. Сама Кара сформулировала бы эту мысль более прямолинейно: она стареет.

С Лизой же все обстоит иначе.

В свои 50 Лиза по-прежнему наслаждается отменным здоровьем. Со временем она неизбежно постареет, но впереди у нее еще долгие здоровые годы. Лишь ближе к 80 – этот возраст геронтологи называют глубокой старостью – ей станет гораздо сложнее поддерживать прежний темп жизни. Лизе предстоят и больные годы, но они уместятся в весьма короткий период, завершающий долгую и продуктивную жизнь.

Лиза и Кара – вымышленные персонажи, которых мы придумали в качестве наглядного примера, но их истории позволяют поднять актуальные для каждого человека вопросы.

Почему одни люди купаются в лучах хорошего здоровья, тогда как другие прозябают в тени болезней? Может ли каждый из нас сам выбирать свою судьбу?

Пусть изучение теломер и стало относительно новым научным веянием, главный вопрос, который интересует исследователей, ни для кого не в новинку. Почему люди стареют по-разному? Люди задавались им на протяжении тысячелетий – пожалуй, с тех пор, как научились считать годы и сравнивать себя с окружающими.

Некоторые верят, что процесс старения полностью запрограммирован природой и неподвластен человеку. Эта идея легла в основу древнегреческого мифа о сестрах-мойрах – трех старухах, которые присутствуют при появлении младенца на свет и определяют его судьбу в первые же дни жизни. Первая сестра прядет нить человеческой судьбы, вторая отмеряет ее длину, а третья обрезает ее. Продолжительность жизни соответствует длине этой нити. Когда мойры заканчивают свое дело, судьба человека окончательно предопределена.

Эта идея продолжает бытовать по сей день, пусть и сформулированная в научных терминах. Современная версия мифа гласит, что здоровье человека зависит главным образом от его генов. В представлении ученых нет никаких мойр, витающих над детской люлькой, однако с научной точки зрения генетический код еще до рождения человека предопределяет риск развития у него сердечно-сосудистых заболеваний, рака, а также его приблизительную продолжительность жизни.

Многие люди, пожалуй, даже не отдавая себе в этом отчета, уверены, что только природа влияет на процесс старения. Если бы их попросили объяснить, почему Кара стареет гораздо быстрее подруги, то вот что они могли бы ответить: «У ее родителей, скорее всего, также были проблемы с сердцем и суставами». Или: «Все дело в ее ДНК». Или: «Ей не повезло с наследственностью».

Разумеется, не все убеждены, что гены полностью определяют нашу судьбу. Многие обратили внимание на то, что здоровье зависит и от образа жизни. Сегодня такой подход считается современным, но существует он очень и очень давно. В древней китайской притче рассказывается о черноволосом полководце, который отправился в опасный путь за пределы родной земли. Больше всего он боялся, что на границе его поймают и убьют. Проснувшись однажды утром, он обнаружил, что его прекрасные черные волосы стали седыми. Он постарел преждевременно, и случилось это за одну ночь. Уже 2500 лет назад представители великой китайской культуры понимали, что преждевременное старение может быть вызвано различными внешними факторами, такими, например, как стресс. (Конец у этой истории счастливый: никто не узнал поседевшего полководца, и он пересек границу незамеченным. Что ж, у старости есть и плюсы.)

В наши дни очень многие люди уверены, что образ жизни важнее наследственности, то есть что первоочередную роль играют не унаследованные гены, а повседневные привычки. Вот что такие люди могли бы сказать о преждевременном старении Кары: «Она ест слишком много углеводов». Или: «С возрастом каждый из нас получает по заслугам». Или: «Ей нужно больше заниматься спортом». Или: «Скорее всего, у нее есть какие-то глубинные неразрешенные психологические проблемы».

Давайте еще раз посмотрим, как обе стороны объясняют ускоренное старение Кары. Сторонники идеи наследственности выглядят законченными фаталистами. Хорошо это или плохо, но будущее полностью запрограммировано в хромосомах в момент рождения человека. Слова тех, кто главную роль отдает образу жизни, обнадеживают чуть больше: с точки зрения этих людей преждевременного старения можно избежать. Вместе с тем они склонны осуждать других: если Кара стареет раньше времени, в этом исключительно ее вина.

Кто же из них прав? Что определяет процесс старения – природа или воспитание, гены или внешние факторы? На самом деле «виноваты» и те и другие, но первостепенная роль принадлежит взаимодействию между ними. Истинное различие между Карой и Лизой состоит в сложном взаимодействии между генами, социальными отношениями, образом жизни, превратностями судьбы и особенно реакцией человека на эти превратности судьбы. Каждый из нас рождается с заранее заданным набором генов, но выбранная нами жизнь значительно влияет на то, как эти гены себя проявят. В некоторых случаях образ жизни способен включать и отключать те или иные гены. Как ловко подметил исследователь проблемы ожирения Джордж Брей, «гены только заряжают ружье – на спусковой крючок же нажимает среда обитания» {4}. Причем его слова применимы не только к проблеме избыточного веса, а практически к любому аспекту человеческого здоровья.

Мы познакомим вас с совершенно новым подходом к здоровью. Мы рассмотрим здоровье на клеточном уровне, чтобы показать вам, что представляет собой преждевременное клеточное старение и какой удар оно способно нанести организму. А заодно научим вас, как избежать этого процесса – и даже обратить его вспять. Мы копнем глубоко и доберемся до самого сердца клетки – ее хромосом. Здесь-то мы и найдем теломеры – повторяющиеся фрагменты некодирующей ДНК, которые располагаются на концах хромосом. Теломеры, которые укорачиваются с каждым делением клетки, помогают определить, с какой скоростью стареют наши клетки и когда они умрут, в зависимости от того, насколько быстро те изнашиваются. Выдающимся научным открытием стал тот удивительный факт, что концевые участки хромосом могут и удлиняться. Таким образом, старение – динамический процесс, который можно замедлить или ускорить, а в определенном смысле и пустить вспять. Старение вовсе не обязано быть однонаправленной скользкой дорожкой к болезням и постепенному угасанию, каким оно раньше рисовалось в нашем сознании. Все мы состаримся, но то, как именно это произойдет, во многом зависит от здоровья наших клеток.

Рис. 2. Теломеры на концах хромосом. У каждой хромосомы есть концевые участки, которые состоят из нитей ДНК, покрытых специальным защитным слоем белков. Обратите внимание: на изображении хромосом имеются светлые участки – это и есть теломеры. На иллюстрации теломеры изображены в неправильном масштабе: в действительности на их долю приходится не более одной десятитысячной длины ДНК наших клеток. Это крошечные, но жизненно важные части хромосомы.

Мы – это молекулярный биолог Элизабет и специалист по психологии здоровья Элисса. Элизабет посвятила свою карьеру изучению теломер; благодаря ее фундаментальным исследованиям зародилась новая область научных знаний. Элисса же всю жизнь занималась психологическим стрессом. Она изучала его губительное воздействие на поведение, психику и физическое здоровье человека, а также искала способы, позволяющие обратить вспять негативные последствия стресса. Пятнадцать лет назад мы объединили силы, и проведенные нами исследования заставили научное сообщество по-новому взглянуть на взаимосвязь между телом и разумом. Нашему – и всеобщему тоже – удивлению не было предела, когда обнаружилось, что теломеры не просто несут в себе команды, заложенные в генетическом коде. Как оказалось, наши теломеры прислушиваются к нам. Они подчиняются указаниям, которые мы им даем. Наш образ жизни может заставить теломеры ускорить процесс старения клеток или, наоборот, притормозить его. Рацион питания, эмоциональная реакция на проблемы, наличие стресса в детские годы, степень доверия между нами и окружающими – все эти и многие другие факторы влияют на теломеры и способны предотвратить преждевременное старение на клеточном уровне. Проще говоря, один из секретов долгой и здоровой жизни заключается в том, чтобы активно стимулировать обновление клеток.

Обновление здоровых клеток: для чего оно нужно?

В 1961 году биолог Леонард Хейфлик обнаружил, что большинство клеток в человеческом организме способны делиться лишь ограниченное число раз: по достижении этого предела они умирают. Клетки размножаются делением, благодаря чему создаются точные копии материнской клетки (митоз). Хейфлик наблюдал за этим процессом в лаборатории, которую сплошь заставил специальными стеклянными чашками с клеточными культурами. Поначалу клетки копировали себя довольно быстро – по мере их деления исследователю требовались все новые и новые чашки. Более того, на ранней стадии клетки делились столь стремительно, что невозможно было сохранить все культуры: для этого, как вспоминает Хейфлик, ему с коллегой пришлось бы «уступить стекляшкам с клетками лабораторию и все здание исследовательского центра». Ученый назвал ранний этап клеточного деления фазой буйного роста. Однако через какое-то время клетки переставали делиться, словно это их утомляло. Самым долгоживущим удавалось совершить порядка 50 делений. В конечном итоге уставшие клетки достигали состояния, которое Хейфлик назвал фазой увядания: они по-прежнему оставались живыми, но раз и навсегда утрачивали способность делиться. Максимально возможное количество делений человеческих клеток, обусловленное природой, получило название «предел Хейфлика», причем в роли выключателя, останавливающего этот процесс, выступают теломеры, которые к концу жизненного цикла клетки достигают критически малой длины.

Неужели все клетки ограничены пределом Хейфлика? Нет. В нашем организме присутствуют клетки, которые постоянно обновляются. Среди них клетки иммунной системы, костей, кишечника, печени, поджелудочной железы, кожи и волосяных луковиц, а также клетки, выстилающие стенки сердца и сосудов. Чтобы поддерживать здоровье организма, им приходится делиться снова и снова. К числу обновляющихся относятся некоторые виды обычных клеток, способных к делению (например, клетки иммунной системы); клетки-предшественницы, способные делиться еще дольше; жизненно важные стволовые клетки, которые могут делиться бесконечно, пока остаются здоровыми. И в отличие от клеток из лаборатории клетки в организме человека не всегда подчиняются пределу Хейфлика, потому что – как вы узнаете из первой главы – в них содержится фермент теломераза. В стволовых клетках – если поддерживать их здоровыми – присутствует достаточно теломеразы, чтобы они продолжали делиться на протяжении всей человеческой жизни. Регулярное обновление клеток (тот самый буйный рост) служит одной из причин, по которым кожа Лизы выглядит молодой и красивой. Именно поэтому ее суставы двигаются без особых проблем и она может полной грудью вдыхать прохладный воздух, приносимый ветром с побережья. Благодаря появлению новых клеток важнейшие ткани и органы ее тела то и дело обновляются. Идет непрерывное обновление на клеточном уровне – и Лиза чувствует себя моложе своих лет.

Клетки, достигшие фазы увядания, больше не способны делиться. В каком-то смысле они слишком дряхлые для этого. С одной стороны, даже хорошо, что такие клетки прекращают делиться: если бы они продолжали размножаться, это могло бы способствовать возникновению рака. С другой стороны, дряхлые клетки отнюдь не безобидны – они истощены и растеряны. Они путаются и не посылают нужные сигналы другим клеткам организма – они больше не способны добросовестно справляться со своими былыми обязанностями. Они больны. Время буйного роста подошло к концу – во всяком случае для них, и это серьезнейшим образом отражается на вашем здоровье. Когда слишком много клеток достигает фазы увядания, ткани организма начинают стареть. Так, например, когда количество дряхлых клеток в стенках кровеносных сосудов достигает критической отметки, артерии теряют эластичность, в связи с чем повышается риск сердечного приступа. Когда борющиеся с инфекцией клетки иммунной системы из-за «старческого слабоумия» не могут распознать вирус у вас в крови, повышается риск заболеть простудой или гриппом. Старые клетки выделяют вещества, способствующие воспалению, из-за чего организм становится более уязвимым для хронических заболеваний. И наконец, существование многих старых клеток завершается благодаря запрограммированному механизму их гибели.

Так развивается болезнь.

Рис. 3. Старение и болезни. Возраст – главный определяющий фактор возникновения хронических заболеваний. На графике показана статистика смертности в том или ином возрасте от одной из четырех болезней, являющихся самыми распространенными причинами смерти (болезни сердца, рак, болезни дыхательных путей, инсульт и другие нарушения мозгового кровообращения). После 40 лет смертность от хронических заболеваний начинает увеличиваться и резко возрастает после 60 (источники: Центры по контролю и профилактике заболеваний США, «Десять основных причин смерти и инвалидности», http://www.cdc.gov/injury/wisqars/leadingCauses.html).

Многие клетки здорового человека могут делиться снова и снова, пока их теломеры (и другие важнейшие составные элементы, такие как белки) продолжают функционировать как следует. Когда же эта способность утрачивается, клетки становятся старыми. В конце концов, фазы увядания могут достигнуть даже удивительные стволовые клетки. Такое ограничение способности клеток к делению служит одной из причин того, что по мере приближения человека к седьмому или восьмому десятку его здоровье начинает ухудшаться, хотя многим удается оставаться здоровыми гораздо дольше. Здоровая жизнь до 80–100 лет окажется реальностью для некоторых из нас и для многих из наших детей {5}. По всему миру сейчас живет порядка 300 000 людей старше 100 лет, и их число стремительно увеличивается. Еще большему числу людей удается пережить отметку в 90 лет. По оценкам ученых, более трети новорожденных в Великобритании смогут дожить до 100 лет {6}. Сколько из этих лет будет омрачено страшными болезнями? Если мы более тщательно изучим факторы, способствующие обновлению клеток, то даже в старости наши суставы смогут плавно двигаться, легкие – свободно дышать, иммунные клетки – отважно сражаться с инфекциями, сердце – активно перекачивать кровь через все четыре камеры, а ум останется острым.

Проблема в том, что далеко не все клетки делятся столько раз, сколько предписано природой. Иногда они прекращают делиться раньше, чем нужно, преждевременно достигая фазы увядания. Если это происходит, ни о какой счастливой и беззаботной глубокой старости не может быть и речи. Наступает преждевременное старение клеток. Именно это наблюдается у людей вроде Кары, чья полоса здоровья начинает темнеть в относительно раннем возрасте.

Хронологический возраст – главный определяющий фактор развития болезней: он отражает биологический процесс старения, протекающий внутри организма.

Выше мы задавали вопрос: почему люди стареют по-разному? Одна из причин кроется в старении клеток. Теперь возникает следующий вопрос: из-за чего клетки стареют раньше времени?

Чтобы ответить на него, представьте себе шнурки для обуви.

Как теломеры заставляют нас чувствовать себя старыми или, наоборот, молодыми и здоровыми

Вы помните, что на шнурках для обуви есть защитные пластиковые наконечники? Их еще называют пистончиками, и они не дают шнуркам изнашиваться раньше времени. Теперь представьте себе, что шнурки – это хромосомы, специальные структуры внутри клеток, которые содержат всю генетическую информацию. Теломеры, длина которых измеряется количеством отдельных элементов ДНК, известных как пары оснований, выполняют роль пистончиков – закрывают собой концевые участки хромосом, удерживая внутри них генетическую информацию. Итак, теломеры – это преграда на пути старения. Однако со временем они становятся короче.

Перед вами типичный жизненный путь теломеры в человеческой клетке.

Когда пистончики слишком сильно изнашиваются, шнурки больше невозможно использовать по назначению – их проще выкинуть и купить новые. Когда теломеры становятся слишком короткими, клетки перестают делиться, вот только новых, к сожалению, вам уже не купить. Теломеры – не единственная причина, по которой клетки стареют. Нормальные клетки подвергаются и другим стрессовым воздействиям, которые еще не до конца изучены. Тем не менее сокращение теломер – одна из первостепенных причин старения человеческих клеток, и это тот самый механизм, который обусловливает наличие предела Хейфлика.

Гены человека влияют на его теломеры: от генов зависит как изначальная длина теломер, так и скорость, с которой они укорачиваются. К счастью, в ходе наших и многих других исследований, проводимых в разных уголках земного шара, обнаружилось, что человек может взять ситуацию в свои руки и повлиять на длину и выносливость собственных теломер.

Вот несколько примеров.

• Некоторые из нас, оказавшись в непростой ситуации, начинают сильно переживать – подобная реакция ведет к сокращению теломер. Чтобы препятствовать этому, следует по возможности смотреть на вещи в более положительном ключе и относиться ко всему спокойнее.

• Отдельные методики, направленные на расслабление разума и тела, такие как медитация и цигун, способствуют снижению стресса и увеличению количества теломеразы – фермента, который восстанавливает теломеры.

• Упражнения, укрепляющие сердечно-сосудистую систему, также полезны теломерам. В книге мы подробно опишем две программы тренировок, которые помогают поддерживать теломеры в оптимальном состоянии. Эти программы подойдут для людей с любым уровнем физической подготовки.

• Теломеры ненавидят переработанное мясо (например, сосиски и колбасу), но свежие натуральные продукты идут им на пользу.

• Когда людям, живущим по соседству, не хватает сплоченности, то есть они не знакомы друг с другом и (или) не доверяют друг другу, это вредит теломерам. Причем уровень дохода людей не влияет на данную закономерность.

• У детей, живущих в неблагоприятных условиях, длина теломер уменьшается. Если оградить ребенка от небрежного отношения (такого как, например, в печально известных сиротских приютах в Румынии), то нанесенный ему вред можно частично компенсировать.

• Теломеры родительских хромосом, содержащихся в яйцеклетке и сперматозоиде, напрямую передаются плоду. Из этого следует поразительный вывод: если у ваших родителей была тяжелая жизнь, из-за которой их теломеры значительно укоротились, то укороченные теломеры могли достаться вам по наследству! Впрочем, если вы опасаетесь, что подобное могло с вами произойти, не паникуйте. Теломеры способны не только укорачиваться, но и удлиняться. Вы, как и все остальные, можете поддерживать длину своих теломер стабильной. А кроме того, от вашего образа жизни зависит, какие клетки вы оставите в наследство следующему поколению.

С мыслью о теломерах

Здоровый образ жизни у многих ассоциируется с действиями, которые нужно выполнять неохотно, через не хочу. Тем же, кто в полной мере осознал связь между образом жизни и состоянием теломер, зачастую удается взглянуть на проблему совершенно по-новому. По дороге на работу меня (Элизабет) порой останавливают знакомые, чтобы сказать: «Смотри, теперь я езжу в офис на велосипеде – я забочусь о своих теломерах!» или «Я перестал пить сладкую газировку. Мне страшно даже думать о том, что она делала с моими теломерами».

А что дальше?

Показали ли наши исследования, что забота о теломерах позволит прожить больше 100 лет, бегать марафоны в 94 или защитит от появления морщин? Нет. Клетки каждого человека со временем стареют и в конечном счете умирают. Но представьте, что вы едете на машине по шоссе. Левый ряд отведен самым быстрым водителям, правый – тем, кто движется медленнее всех. Вы можете ехать в левом ряду, на полной скорости приближаясь к своим больным годам. Либо вы можете ехать в правом ряду, спокойно наслаждаясь погодой, музыкой и общением с вашим спутником. Ну и, конечно же, своим крепким здоровьем.

Даже если сейчас вы на всех парах мчитесь в левом ряду по направлению к преждевременному клеточному старению, вы в любой момент можете перестроиться. Из нашей книги вы узнаете, как именно это сделать. Первая ее часть посвящена главным образом опасности, которую таит в себе преждевременное старение клеток, а также тому, как здоровые теломеры помогают бороться с этим коварным врагом. Кроме того, мы расскажем вам об открытии теломеразы – фермента, который поддерживает защитные «пистончики» на концах хромосом в хорошем состоянии.

Святой Грааль?

Теломеры позволяют оценить, как влияют на человека различные аспекты его жизни – как хорошие (например, спорт и здоровый сон), так и плохие (например, воздействие токсинов или неправильное питание). Подобная зависимость между теломерами и образом жизни наблюдается также у птиц, рыб и мышей. В связи с этим было выдвинуто предположение, что теломеры являются «Святым Граалем совокупного благополучия» {7} и их можно использовать для оценки всей жизни того или иного животного. Конечно, не существует какого-то одного биологического показателя, по которому можно было бы прочитать всю жизнь человека (равно как и животного), но теломеры – один из самых полезных таких показателей, известных современной науке.

В оставшейся части книги подробно рассказывается, как использовать науку о теломерах, чтобы сохранить здоровье клеток. Первым делом следует изменить восприятие происходящего вокруг, а затем начать лучше относиться к своему телу: правильно питаться, высыпаться и выполнять физические упражнения – все это пойдет на пользу вашим теломерам. Следующий шаг – понять, способствует ли социальная и физическая среда вашего обитания здоровью теломер. На страницах книги вам то и дело будет попадаться раздел «Лаборатория молодости», где приводятся рекомендации по профилактике преждевременного клеточного старения, которые объясняются с научной точки зрения.

Заботясь о теломерах, вы максимально увеличите свои шансы на то, чтобы прожить не просто долгую, а полноценную жизнь. Ради этого мы и написали книгу. В ходе исследовательской работы мы встречали очень много людей вроде Кары – тех, чьи теломеры изнашиваются слишком быстро и кто начинает серьезно болеть слишком рано. Избежать подобной участи вам помогут масштабные исследования, опубликованные в престижных научных журналах и подкрепленные данными, которые были получены в лучших лабораториях и научных институтах мира. Мы могли подождать, пока материалы этих исследований просочатся в СМИ, попадут на страницы популярных журналов и сайтов, посвященных теме здоровья, но на это могут уйти долгие годы. К тому же информация в процессе может сильно исказиться. Мы хотим поделиться своими знаниями уже сейчас, и мы не хотим, чтобы люди страдали от последствий преждевременного старения клеток.

Когда у людей начинаются проблемы со здоровьем, общество теряет драгоценные ресурсы. Слабое здоровье зачастую лишает человека возможности жить так, как ему хочется. Здоровые люди – будь им за 30, 40, 50, 60 и т. д. – получают от жизни больше радости и охотно делятся своими талантами с окружающими. Им проще распоряжаться своим временем с пользой для общества: воспитывать и обучать подрастающее поколение, помогать нуждающимся, решать социальные задачи, заниматься творчеством, совершать научные или технические открытия, путешествовать, делиться опытом, развивать бизнес или быть мудрым лидером. Благодаря этой книге вы получите очень много полезной информации о том, как поддерживать здоровье клеток. Надеемся, вам будет приятно узнать, до чего просто продлить свои здоровые годы. Мы также надеемся, что вы спросите себя: «А как я могу использовать все те годы крепкого здоровья, которые меня ожидают?» Следуйте приведенным в книге рекомендациям – и у вас появится достаточно времени, сил и жизненной энергии, чтобы найти достойный ответ на этот вопрос.

Обновление начинается прямо сейчас

Вы можете начать процесс обновления ваших теломер и, следовательно, клеток прямо сейчас. Одно исследование показало, что у людей, которые фокусируют внимание на текущем занятии, теломеры, как правило, длиннее, чем у тех, кто постоянно отвлекается {8}. Другое исследование продемонстрировало, что занятия медитацией или другими методиками самопознания также способствуют укреплению теломер {9}. Концентрация внимания – это навык, который можно развивать. Все, что от вас требуется, – регулярные тренировки. Картинку со шнурком, приведенную ниже, вы будете встречать на протяжении всей книги. Каждый раз, когда она будет вам попадаться – либо когда вы посмотрите на собственные ботинки (и неважно, со шнурками они или без), – используйте это в качестве сигнала к тому, чтобы спросить себя, о чем вы думаете. Какие мысли крутятся у вас в голове в данную секунду? Если вы переживаете или обдумываете старые проблемы, постарайтесь сосредоточиться на том, чем вы занимаетесь в настоящий момент. Если же вы ничего конкретного не делаете, сосредоточьтесь на своем существовании.

Рис. 4. Подумайте о своих шнурках. Наконечники шнурков символизируют собой теломеры. Чем длиннее эти защитные пистончики, тем ниже вероятность того, что шнурки растреплются. Если вернуться к аналогии с хромосомами, то чем длиннее теломеры, тем ниже вероятность нарушения структуры хромосом или их слияния. Слияние хромосом дестабилизирует клетку и провоцирует распад ДНК, который приводит к гибели клетки.

Сконцентрируйтесь на дыхании. Полностью займите свой разум простейшим процессом вдыхания и выдыхания воздуха. Концентрация внимания изнутри (на ощущениях, ритмичном дыхании) и снаружи (на окружающих звуках и предметах) помогает организму обновляться. Умение концентрироваться на своем дыхании, текущем моменте, как оказалось, идет на пользу клеткам нашего тела.

Итак, на страницах книги вам будет попадаться изображение шнурков с длинными наконечниками. Используйте его как повод сконцентрировать внимание на текущем моменте, сделать глубокий вдох и представить, как ваши теломеры восстанавливаются за счет жизненной силы дыхания.

Часть I
Теломеры: путь к молодости

Глава 1
Почему из-за преждевременного старения клеток мы выглядим и чувствуем себя старыми

Задайте себе три вопроса.

1. Насколько молодо я выгляжу?

• Я выгляжу моложе своих лет.

• Я выгляжу приблизительно на свой возраст.

• Я выгляжу старше своих лет.

2. Как бы я оценил состояние своего физического здоровья?

• Я более здоров, чем большинство людей моего возраста.

• Я приблизительно так же здоров, как и большинство людей моего возраста.

• Я менее здоров, чем большинство людей моего возраста.

3. Насколько старым я себя чувствую?

• Я чувствую себя моложе своих лет.

• Я чувствую себя приблизительно на свой возраст.

• Я чувствую себя старше своих лет.

Это простые вопросы, но ответы на них помогут понять важные закономерности, касающиеся вашего здоровья и старения. У людей, которые выглядят старше своих лет, могут раньше времени поседеть волосы или появиться проблемы с кожей – и все из-за слишком коротких теломер. Проблемы с физическим здоровьем возникают по многим причинам, но преждевременное развитие болезней зачастую является следствием клеточного старения. Кроме того, исследования показывают, что у людей, которые чувствуют себя старше своих лет, здоровье начинает хромать раньше, чем у тех, кто чувствует себя молодым.

Когда люди говорят, что боятся старости, обычно это означает, что они боятся затяжных болезней. Они боятся, что не смогут самостоятельно подняться по лестнице, что после операции на открытом сердце им будет сложно восстановиться и тяжело таскать за собой кислородный баллон. Они боятся остеопороза и искривления позвоночника. А больше всего их страшит потеря памяти и здравого рассудка. Пугают их и социальные последствия этих заболеваний: зависимость от окружающих, невозможность нормально взаимодействовать с друзьями и родными. Но, вообще-то, старость вовсе не должна быть столь удручающей.

Если, поразмыслив над тремя предложенными вопросами, вы пришли к выводу, что выглядите и чувствуете себя старше своих лет, возможно, все дело в том, что ваши теломеры изнашиваются быстрее, чем следует. Возможно, они посылают клеткам вашего тела сигналы, что пришло время ускорить процесс старения. Это довольно печальный вариант, но не падайте духом. Вы можете много чего предпринять, чтобы противостоять преждевременному старению на самом важном уровне – клеточном.

Однако вы не сможете успешно бороться с врагом, пока хорошенько его не узнаете.

В этой части книги мы снабдим вас всеми знаниями, необходимыми для того, чтобы развязать сражение. Первая глава содержит подробную информацию о том, что именно происходит, когда клетки начинают преждевременно стареть. Мы детально рассмотрим стареющие клетки, чтобы вы поняли, почему же они наносят столь большой вред телу и мозгу. Вы также узнаете, почему многие из самых страшных и опасных болезней связаны с сокращением теломер, а значит, и со старением на клеточном уровне. Затем во второй и третьей главах мы расскажем, каким образом теломеры и фермент теломераза способны либо провоцировать преждевременное начало болезни, либо поддерживать здоровье ваших клеток.

Чем преждевременно стареющие клетки отличаются от здоровых?

Представьте, что человеческое тело – это бочка, заполненная яблоками. Тогда здоровые клетки будут сродни свежим, блестящим яблокам. Но что, если в бочке окажется хотя бы одно гнилое яблоко? Мало того, что оно само по себе несъедобно, так из-за него начнут гнить еще и соседние яблоки. Это гнилое яблоко – аналог старой, дряхлой клетки вашего организма.

Прежде чем объяснить, почему так происходит, мы хотели бы еще раз напомнить, что очень многие человеческие клетки должны непрерывно обновляться для поддержания здоровья (этот процесс также известен как пролиферация клеток). Активно обновляющиеся клетки обитают в таких местах организма, как:

• иммунная система;

• кишечник;

• кости;

• легкие;

• печень;

• кожа;

• волосяные луковицы;

• поджелудочная железа;

• стенки кровеносных сосудов;

• некоторые участки мозга, в том числе гиппокамп (отдел мозга, отвечающий за обучение и память).

Итак, чтобы все эти важнейшие ткани и органы оставались здоровыми, их клетки должны постоянно обновляться. В организме человека работает точно откалиброванная система, которая определяет, когда та или иная клетка нуждается в обновлении. Даже если ткань и выглядит неизменной на протяжении многих лет, ее клетки непрерывно заменяются новыми со строго установленной скоростью. Но не забывайте, что большинство клеток могут делиться лишь ограниченное число раз. Когда клетки теряют способность к обновлению, состоящие из них ткани тела начинают стареть и терять функциональность.

Все клетки человеческих тканей произошли из стволовых клеток, которые удивительным образом способны превращаться в самые разные виды специализированных клеток. Они обитают в так называемых нишах стволовых клеток – своего рода VIP-зале, где стволовые клетки, находясь под защитой, отдыхают до тех пор, пока не понадобятся. Эти ниши обычно расположены в тканях, клетки которых подлежат замене, либо рядом с ними. Так, стволовые клетки, предназначенные для обновления кожи, располагаются рядом с волосяными луковицами, для сердца – в стенке правого желудочка^[2], для мышц – рядом с каждым мышечным волокном. Когда все хорошо, они спокойно лежат в своих нишах. Но едва возникает необходимость в обновлении тканей, стволовые клетки тут же спешат на вызов. Делясь, они производят клетки, способные к быстрому размножению (иногда их еще называют клетками-предшественницами), а некоторые из появившихся в итоге клеток затем превращаются в тот вид специализированных клеток, в котором нуждается организм. Если вы заболеете и вам понадобятся дополнительные иммунные клетки (белые кровяные тельца, они же лейкоциты), то стволовые клетки, до этого момента прятавшиеся в костном мозге, начнут стремительно делиться и проникать в кровеносную систему. Стенки кишечника постоянно изнашиваются в процессе пищеварения, а частицы кожи все время отмирают. Но стволовые клетки непрерывно компенсируют потери, поддерживая эти ткани в дееспособном состоянии. Если во время пробежки вы потянете икроножную мышцу, то часть мышечных стволовых клеток приступит к делению и каждая произведет на свет по две новые клетки. Одна из них возьмет на себя роль стволовой клетки и займет место в уютной нише (самовоспроизведение), тогда как другая станет полноценным мышечным волокном, и тем самым поврежденная ткань будет восстановлена. Итак, залог здоровья и быстрого восстановления после болезней и травм – наличие не слишком большого запаса стволовых клеток, способных к самовоспроизведению.

Когда теломеры клетки становятся слишком короткими, они посылают сигналы, из-за которых ее деление и репликация оказываются под запретом. Такая клетка утрачивает способность обновляться. Она стареет, дряхлеет. Если подобное случается со стволовой клеткой, она уходит на покой и больше никогда не покидает свою нишу. Остальные состарившиеся клетки просто остаются на своих местах, но теперь они не в состоянии выполнять свои профессиональные обязанности. Их внутренние электростанции – митохондрии – перестают нормально функционировать, из-за чего клетке не хватает энергии.

ДНК старой клетки не может успешно взаимодействовать с другими ее структурными элементами. Как результат клетка перестает успевать по хозяйству. Внутри нее становится тесно, потому что в ней накапливаются, помимо прочего, поврежденные белки и коричневые комки «мусора» – липофусцин (пигмент старения), который вызывает дегенерацию желтого пятна в глазах и ряд неврологических болезней. Мало того – и именно поэтому справедлива аналогия с гнилыми яблоками в бочке, – старые клетки посылают ложные сигналы тревоги в виде способствующих воспалению веществ, которые попадают в другие части организма.

По такому базовому принципу стареют все клетки нашего тела, будь то клетки печени, кожи, волосяных луковиц или стенок кровеносных сосудов. Вместе с тем в зависимости от типа клеток и их расположения процесс старения может сопровождаться некоторыми особенностями. Так, старые клетки костного мозга либо мешают стволовым клеткам крови и иммунной системы делиться, либо, напротив, вынуждают их производить новые клетки крови в неконтролируемых объемах. Старые клетки поджелудочной железы могут не совсем правильно распознавать команды, которые регулируют выработку инсулина. Старые клетки головного мозга способны выделять вещества, из-за которых отмирают нейроны. Таким образом, хотя процесс старения в большинстве изученных клеток и протекает по одному и тому же сценарию, разные виды клеток могут реагировать на него по-своему, и тем самым они вредят организму по-разному.

Старение клеток можно определить как «постепенное нарушение функций и ухудшение способности должным образом реагировать на внешние раздражители и повреждения». Старые клетки оказываются не в состоянии нормально реагировать на стресс – как физический, так и психологический {1}. Со временем этот непрерывный процесс начинает медленно и незаметно провоцировать возникновение возрастных заболеваний – недугов, причина которых (по крайней мере, отчасти) заключается в сокращении теломер и старении клеток. Чтобы лучше понять процесс старения и роль теломер, давайте вернемся к трем вопросам, которые мы задали в начале главы.

Насколько молодо вы выглядите?

Как бы вы оценили свое физическое здоровье?

Насколько молодо вы себя чувствуете?

Долой старое, да здравствует новое: удалив старые клетки у мышей, ученые обратили вспять преждевременное старение

В ходе одного из лабораторных исследований ученые наблюдали за мышами, геном которых был изменен таким образом, чтобы их клетки старели гораздо быстрее обычного. Как и следовало ожидать, мыши оказались подвержены преждевременному старению: они теряли подкожный жир, из-за чего выглядели сморщенными, а также мышечную массу; их сердце слабело; у них появилась катаракта. Некоторые умерли в раннем возрасте из-за остановки сердца. Затем в рамках генетического эксперимента, который невозможно повторить на людях, ученые удалили у мышей старые клетки, и в результате многие симптомы преждевременного старения прошли. Исчезла катаракта, восстановились мышечная масса и жировые запасы (как следствие, стало меньше морщин), а продолжительность здоровой жизни увеличилась {2}.

Старые клетки контролируют процесс старения!

Преждевременное старение клеток: насколько молодо вы выглядите?

Старческие пятна и морщины. Седые волосы. Сутулость, вызванная остеопорозом. Этим изменениям подвержен каждый из нас, но если вы недавно посещали вечер встречи выпускников, то должны были заметить, что не всех они затрагивают в равной степени.

Посмотрите на своих бывших одноклассников через десять лет после окончания школы, когда всем еще нет и 30, и вы заметите, что одни из них носят дорогую одежду, тогда как на других вещи выглядят слегка потрепанными. Одни хвастаются успехами в карьере или детьми, тогда как другие потягивают виски в углу, жалуясь на любовную неудачу. Никакой справедливости! Но если говорить о физических признаках старения, то все присутствующие будут приблизительно в равном положении. Почти каждый – независимо от материального благополучия, успешности и степени удовлетворенности своей жизнью – выглядит молодо, как и подобает человеку моложе 30. У всех здоровые волосы, гладкая кожа, а некоторые даже подросли на сантиметр-другой с тех пор, как вы вместе учились. Они находятся на пике молодости.

Но стоит заглянуть на очередной такой вечер лет через пять, а лучше через десять, и вы обнаружите совсем иную картину. Вы увидите, что некоторые бывшие одноклассники выглядят намного старше остальных. Возле ушей у них показалась седина, либо волосы на голове заметно поредели. Кожа стала пятнистой и более серой, а морщинки в уголках глаз углубились. Возможно, у них появилось пузо и они начали сутулиться. Все это свидетельствует о быстро развивающихся внешних признаках старения.

Другим повезло больше: они стареют заметно медленнее. С годами эти счастливчики, разумеется, тоже начинают выглядеть старше. Их волосы, лицо и тело, без сомнений, меняются, но изменения происходят медленно и постепенно, ничуть не портя внешность. Теломеры – как вы вскоре убедитесь – играют некоторую роль в том, насколько быстро человек стареет внешне, а также в том, войдете ли вы в число тех, кто стареет красиво.

Старение кожи

Внешний слой кожи, эпидермис, состоит из быстро размножающихся клеток, которые постоянно обновляются. Некоторые клетки кожи (а именно кератиноциты) вырабатывают теломеразу, благодаря чему они не изнашиваются и не дряхлеют, но у остальных способность обновляться со временем все-таки угасает {3}. Под наружным слоем кожи лежит дерма – слой клеток (фибробласты), который создает основу для здорового и красивого эпидермиса, поскольку, помимо всего прочего, производит коллаген, эластин и факторы роста.

С годами фибробласты начинают выделять меньше коллагена и эластина, из-за чего внешний слой кожи становится сморщенным, старым на вид. Кожа истончается, теряя прослойки жировой ткани и гиалуроновую кислоту (которая выступает в роли естественного увлажнителя кожи и суставов), становится более проницаемой {4}. Старые меланоциты приводят к появлению пигментных пятен, а кроме того, кожа начинает выглядеть болезненно бледной. Проще говоря, стареющая кожа приобретает хорошо знакомый нам вид: она пятнистая, бледная, обвисшая и морщинистая – и все это главным образом из-за состарившихся фибробластов, которые больше не в состоянии поддерживать здоровье клеток эпидермиса.

У пожилых людей клетки кожи зачастую теряют способность к делению, но у некоторых они продолжают делиться даже в преклонном возрасте. Когда ученые решили разобраться с этим вопросом, выяснилось, что у таких людей клетки лучше справляются с окислительным стрессом, а их теломеры заметно длиннее {5}. Наличие коротких теломер не вызывает старение кожи напрямую, но играет в этом процессе определенную роль, особенно когда речь идет о старении из-за воздействия солнечных (а точнее, ультрафиолетовых) лучей. Ультрафиолет способен повреждать теломеры {6}. Петра Букамп, сотрудница Немецкого центра исследований рака в Гейдельберге, вместе с коллегами сравнила кожу с шеи, на которую постоянно воздействует солнце, с кожей ягодиц, которая все время защищена от солнца. Оказалось, что в случае с шеей теломеры клеток эпидермиса стали заметно короче, а в образцах, взятых с ягодиц, они с возрастом вообще не укорачивались! Итак, при надлежащей защите от солнечных лучей клетки кожи могут долго противостоять старению.

Остеопороз

Структура костной ткани человека меняется на протяжении всей жизни. Высокая плотность костей – результат баланса между клетками, формирующими костную ткань (остеобласты), и клетками, разрушающими ее (остеокласты). Чтобы остеобласты могли делиться и их ряды пополнялись новыми клетками, им необходимы длинные теломеры: когда теломеры становятся слишком короткими, остеобласты стареют и перестают поспевать за остеокластами. Баланс нарушается, и остеокласты начинают выедать костную ткань {7}. Мало того, когда теломеры изнашиваются, в старой костной ткани начинаются воспалительные процессы.

Лабораторные мыши, выведенные таким образом, чтобы их теломеры были короткими, страдали от преждевременной потери костной ткани и остеопороза {8}. То же самое наблюдается у людей, родившихся с генетическим заболеванием, из-за которого теломеры клеток оказываются чрезвычайно короткими.

Седина

В некотором смысле мы все рождаемся с покрашенными волосами. Каждый волосок зарождается в собственной волосяной луковице и состоит из кератина, придающего волосам белый цвет. Вместе с тем внутри каждой волосяной луковицы находятся и меланоциты – те самые клетки, которые вводят в волоски пигмент, а также отвечают за цвет нашей кожи. Они выступают в роли природной краски для волос, без которой все люди с рождения ходили бы седыми. Когда теломеры этих стволовых клеток изнашиваются, те больше не могут делиться достаточно быстро, чтобы поспевать за ростом волос. Как результат, волосы начинают седеть. А когда умирают все меланоциты, волосы становятся полностью седыми. Также меланоциты чувствительны к химическому воздействию и ультрафиолетовому излучению. В ходе одного исследования, опубликованного в журнале Cell, у мышей, которых подвергли воздействию рентгеновских лучей, оказались повреждены меланоциты, и их шерсть со временем стала серой {9}. У мышей, чьи теломеры были чрезвычайно короткими из-за генетической мутации, шерсть также становилась серой раньше времени, при этом восстановление уровня теломеразы способствовало возвращению прежнего цвета шерсти {10}.

В каком возрасте седина считается нормой? В наименьшей степени волосы седеют у афроамериканцев и азиатов, тогда как больше всего этому процессу подвержены блондины {11}. Ближе к 50 годам седина появляется как минимум у половины людей, а после 60 – уже у 90 %. В подавляющем большинстве случаев преждевременное появление седины не считается отклонением от нормы – лишь у незначительного числа людей, поседевших до 40 лет, обнаруживается генетическая мутация, обусловливающая уменьшение длины теломер.

Что внешность человека говорит о его здоровье?

Возможно, вы сейчас подумали: «Что ж, я ничего не имею против нескольких седых прядей, появившихся раньше времени. Да и стоит ли переживать из-за пары старческих пятен под глазами? Вы что, предлагаете мне сосредоточиться на внешности, вместо того чтобы думать о здоровье?» Прекрасный вопрос. Нет никаких сомнений: здоровье важнее всего. Но разве вы не знаете, что внешность отражает состояние вашего здоровья? Исследователи попросили специально обученных «экспертов» оценить возраст человека по его фотографии {12}. Оказалось, что у людей, которые выглядели старше, теломеры в среднем были короче, чем у тех, кто выглядел моложе. В этом нет ничего удивительного, если вспомнить, какую роль играют теломеры в процессах старения кожи и появления седины. В некоторой степени – достаточной, чтобы вызвать беспокойство, – внешние признаки старения связаны с плохим состоянием физического здоровья. Как правило, у людей, которые выглядят старше своих лет, мышцы оказываются слабее, умственные способности и память – хуже, уровень кортизола и глюкозы, содержащихся в крови натощак, – выше, а также наблюдаются ранние симптомы сердечно-сосудистых заболеваний {13}. К счастью, эта взаимосвязь очень слабая. Главное – то, что происходит внутри организма. Но если вы выглядите старше своих лет – изможденным, – на это стоит обратить внимание. Вероятно, ваши теломеры нуждаются в дополнительной защите.

Помните, что нужно делать, когда появляется такая иллюстрация?

Преждевременное старение клеток: а как у вас со здоровьем?

Когда задумываешься над следующим вопросом – «Как вы оцениваете свое физическое здоровье?» – сразу становится очевидно, насколько серьезный удар короткие теломеры наносят нашим клеткам.

Давайте еще раз вспомним о вечере встречи выпускников. Когда после окончания школы пройдет 20, а потом 30 лет, вы непременно заметите, что многие ваши бывшие одноклассники страдают от возрастных заболеваний. А ведь им всего 40–50 лет! По паспорту они еще не достигли старости, так почему же их организм ведет себя так, будто они уже старики? Почему их больные годы начинаются раньше времени?

Воспаление и старость

Разве не любопытно было бы посмотреть в микроскоп на клетки каждого, кто пришел на встречу выпускников, и измерить их теломеры? Если бы такое действительно было возможно, то вы увидели бы, что короче всего теломеры у тех, кто выглядит слабым и больным, у кого на лице можно заметить признаки борьбы с такими хроническими недугами, как диабет, сердечно-сосудистые заболевания, ослабленный иммунитет и болезни легких. Кроме того, вы обнаружили бы, что люди с самыми короткими теломерами страдают еще и от хронического воспалительного процесса. Ученые давно подметили, что воспалительные процессы в организме усиливаются с возрастом и именно они служат причиной развития многих возрастных болезней. Речь идет о постоянном незначительном воспалении, которое накапливается со временем. Это может происходить по многим причинам, одна из которых – повреждение белковых цепочек. Другая распространенная причина хронического воспаления – повреждение теломер.

Когда гены клетки оказываются повреждены либо теломеры становятся слишком короткими, она понимает, что ее драгоценная ДНК находится в опасности. Клетка начинает перепрограммировать себя таким образом, чтобы вырабатывать молекулы, которые направляются к другим клеткам организма с просьбой о помощи. Эти молекулы, в совокупности именуемые старческим секреторным фенотипом, могут приносить пользу. Благодаря им поврежденная клетка посылает сигналы ближайшим иммунным и другим клеткам, способным бороться с повреждением. Так начинается процесс заживления.

Вот тут-то и возникают проблемы. При повреждении ДНК теломеры словно сходят с ума. Они настолько зацикливаются на самозащите, что не пускают внутрь клетки подмогу, которую она вызвала. Они напоминают людей, которые после пережитой трагедии отказываются от помощи окружающих, потому что боятся расслабиться. Укороченные теломеры могут месяцами находиться внутри стареющей клетки, без конца призывая на помощь, но не позволяя клетке устранить повреждение. Эти упорные, но безуспешные попытки вызвать подмогу иногда приводят к разрушительным последствиям: клетка становится тем самым гнилым яблоком в бочке. В этот процесс вовлекаются провоспалительные цитокины, которые, путешествуя по всему организму, со временем вызывают системное хроническое воспаление. Старческий секреторный фенотип был открыт Джудит Камписи из Института исследований старения имени Бака, которая показала, что такие клетки создают благодатную почву для развития рака.

За последние лет десять ученые осознали, что хроническое воспаление (обусловленное старческим секреторным фенотипом или другими причинами) играет решающую роль в возникновении многих заболеваний. Краткосрочное воспаление способствует заживлению поврежденных клеток, но если оно затягивается, то нарушается нормальное функционирование различных тканей нашего тела. Например, хроническое воспаление может повлиять на дееспособность клеток поджелудочной железы, из-за чего те перестают должным образом регулировать выработку инсулина. Тем самым создаются благоприятные условия для развития диабета. Хроническое воспаление может привести к разрыву бляшки на стенке артерии. Оно может заставить иммунную систему организма восстать против него же и обрушиться на его собственные ткани.

Рис. 5. Гнилое яблоко в бочке. Представьте себе бочку с яблоками. Состояние всех яблок в бочке зависит от состояния каждого из них. Одно-единственное гнилое яблоко выделяет газы, из-за которых начинают гнить все остальные яблоки. Одна старая клетка посылает сигналы окружающим ее клеткам, вызывая распространение воспалительной реакции и других вредных факторов, что можно назвать гниением клеток.

Рис. 6. Путь от коротких теломер к болезни. Сокращение теломер – один из коротких путей к развитию хронических заболеваний. Из-за коротких теломер клетки стареют и либо продолжают оставаться в организме, либо – если нам повезет – выводятся из него. Хотя клетки могут стареть по многим причинам, повреждение теломер – одна из основных. Если старые клетки накапливаются десятилетиями, то, достигая критической массы, они становятся основой пораженной ткани. Воспаление – причина как сокращения теломер, так и старения клеток, а старые клетки, в свою очередь, лишь усиливают воспалительный процесс.

Мы привели всего пару примеров, демонстрирующих разрушительную силу воспалительного процесса, но этот список можно продолжать еще долго. Хроническое воспаление играет печальную роль в развитии заболеваний сердца, головного мозга, десен, болезни Крона, целиакии, ревматоидного артрита, астмы, гепатита, рака и т. д. Вот почему ученые связывают процессы воспаления и старения. Первое действительно вызывает второе.

Если вы хотите замедлить старение и как можно дольше оставаться здоровыми, то следует сделать все возможное, чтобы предотвратить хроническое воспаление. Прежде всего надо позаботиться о своих теломерах. Поскольку клетки со слишком короткими теломерами непрерывно посылают сигналы, стимулирующие воспаление, нужно во что бы то ни стало поддерживать оптимальную длину теломер.

Короткие теломеры и болезни сердца

Каждая из наших артерий – от самой крупной до самых маленьких – выстлана изнутри слоем клеток под названием «эндотелий». Чтобы сердечно-сосудистая система оставалась здоровой, клетки эндотелия должны непрерывно обновляться, сохраняя его целостность и не позволяя иммунным клеткам проникать через стенки артерий.

У людей, в чьих лейкоцитах слишком короткие теломеры, возрастает риск сердечно-сосудистых заболеваний (как правило, наличие коротких теломер в клетках крови означает, что они слишком короткие и в других тканях, в том числе в эндотелии). Люди с распространенными генетическими вариациями, которые приводят к сокращению теломер, также в большей степени подвержены проблемам с сердцем и сосудами {14}. Если вы относитесь к той трети человечества, у представителей которой теломеры короче, чем у остальных, то вероятность развития у вас сердечно-сосудистых заболеваний увеличивается на целых 40 % {15}. Почему так происходит? Все механизмы нам доподлинно неизвестны, но одним из них является клеточное старение. Когда из-за коротких теломер клетки стареют раньше времени, эндотелий перестает обновляться и уже не может надежно защищать кровеносные сосуды. Они становятся более слабыми и уязвимыми для болезней. Исследуя ткань кровеносных сосудов с холестериновыми бляшками, можно обнаружить, что теломеры ее клеток действительно короткие.

Кроме того, короткие теломеры клеток крови могут вызывать воспаление, которое также создает благоприятные условия для развития сердечно-сосудистых заболеваний. Воспаленные клетки в стенках артерий начинают притягивать к себе молекулы холестерина, из-за чего образуются бляшки, а существующие бляшки становятся менее стабильными. При разрыве бляшки вокруг нее может образоваться тромб, который закупоривает артерию. Если подобное случается с коронарной артерией, то перекрывается доступ крови к сердцу – и развивается сердечный приступ.

Короткие теломеры и болезни легких

У людей с бронхиальной астмой, хронической обструктивной болезнью легких (ХОБЛ) и фиброзом легких (очень серьезное необратимое заболевание, при котором из-за разросшейся в легких соединительной ткани возникают проблемы с дыханием) теломеры иммунных клеток и клеток легких короче, чем у здоровых людей. Связь между фиброзом легких и сокращением теломер наиболее очевидна. Так, этим заболеванием страдают люди с редкой наследственной мутацией гена, отвечающего за состояние теломер. Есть и другие не менее убедительные доказательства этой зависимости; все вместе они явно указывают на то, что повреждение теломер вносит существенный вклад в развитие ХОБЛ, астмы, легочных инфекций и дисфункции легких. И это касается всех людей без исключения, а не только тех, у кого имеется упомянутая выше мутация. Если не поддерживать теломеры в нормальном состоянии, то кровеносные сосуды легких начинают стареть – утрачивают способность обеспечивать их всем необходимым. Старение иммунных клеток способствует развитию воспалительного процесса, в результате легкие истощаются еще сильнее и выполняют свои прямые обязанности все хуже и хуже.

Преждевременное старение клеток: насколько молодо вы себя чувствуете?

Вернемся к вечеру встречи выпускников – на этот раз через 40 лет после окончания школы, когда всем вам под 60. У некоторых ваших бывших одноклассников уже наблюдаются признаки угасания когнитивных функций. Сложно сказать, что именно не так с этими ребятами, но вы наверняка заметите, что они слегка заторможены и чуточку не в себе, что у них проблемы с концентрацией внимания, да и с обычным общением. Возможно, им пришлось хорошенько поднапрячься, чтобы вспомнить ваше имя. Проблемы с памятью, как ничто другое, заставляют человека почувствовать себя по-настоящему старым.

Угасание когнитивных функций и болезнь Альцгеймера

Вас, наверное, уже не удивит тот факт, что у людей с ранними нарушениями когнитивных функций теломеры чаще всего оказываются слишком короткими. Эта зависимость сохраняется по мере того, как люди становятся старше. Одно исследование, в котором участвовали здоровые в целом 70-летние люди, показало, что наличие укороченных теломер однозначно свидетельствует о высокой вероятности угасания когнитивных функций спустя несколько лет {16}. У молодых людей связи между длиной теломер и уровнем когнитивных функций не наблюдалось, но значительное сокращение теломер приблизительно за десять лет позволяло прогнозировать более заметное угасание когнитивных функций в будущем {17}. Ученых поразила возможная связь между длиной теломер и остротой ума человека. Неужели короткие теломеры могут предсказать старческое слабоумие или болезнь Альцгеймера?

Ученые из Техаса, задавшись целью ответить на этот вопрос, организовали масштабное исследование {18}. Они просканировали мозг почти 2000 взрослых людей из округа Даллас. В рамках исследования учитывался не только возраст, но и другие факторы, влияющие на работоспособность мозга: курение, пол, а также наличие аллели гена ApoE-e4 (ее принято называть просто ApoE), которая значительно повышает риск развития у человека болезни Альцгеймера. Как и следовало ожидать, с возрастом мозг почти каждого участника исследования уменьшился в объеме. Но затем ученые принялись изучать отделы мозга, непосредственно задействованные в работе памяти и проявлении эмоций. Гиппокамп, например, представляет собой участок головного мозга, который помогает формировать, сортировать и хранить воспоминания, а заодно привязывать их к эмоциям и чувствам. Именно благодаря ему запах только что открытой коробки с ластиками мысленно возвращает вас в начальную школу. Только благодаря ему вы вообще помните о том, как учились в начальной школе. К своему удивлению, техасские ученые обнаружили, что у людей с укороченными теломерами в лейкоцитах (а по ним можно судить о длине теломер остальных клеток организма) размер гиппокампа оказался меньше, чем у тех, чьи теломеры были длиннее. Гиппокамп состоит из клеток, которые нуждаются в постоянной регенерации, а значит, чтобы вы сохранили хорошую память, организм должен быть в состоянии эффективно обновлять клетки гиппокампа.

У людей с короткими теломерами оказался меньше не только гиппокамп. Все остальные отделы лимбической системы головного мозга также были меньшего размера, в том числе височная и теменная доли. Эти участки мозга наряду с гиппокампом помогают контролировать память, эмоции и уровень стресса, и именно они атрофируются у людей с болезнью Альцгеймера. Таким образом, исследователи из Далласа пришли к выводу, что короткие теломеры в клетках крови – явный признак стареющего мозга. Вполне вероятно, что за старением клеток – возможно, одного только гиппокампа, а может, и по всему организму, – скрывается важный механизм развития деменции. Особенно важно заботиться о своих теломерах людям, которые являются носителями аллели гена ApoE, повышающей риск развития болезни Альцгеймера. Так, в ходе еще одного исследования было установлено, что у людей с этой аллелью и укороченными теломерами риск преждевременной смерти повышается в девять раз по сравнению с теми, у кого теломеры при наличии ApoE-4 достаточно длинные {19}.

Возможно, короткие теломеры служат прямой причиной возникновения болезни Альцгеймера. Существуют распространенные генетические вариации (аллели генов под названием TERT и OBFC1), приводящие к тому, что теломеры в клетках человека становятся слишком короткими. Примечательно, что наличие даже одной из этих аллелей значительно повышает вероятность развития у человека болезни Альцгеймера {20}. Это довольно слабая зависимость, но она демонстрирует существование явной причинно-следственной связи: короткие теломеры оказываются не просто маркерами протекающих в организме процессов или сопутствующим симптомом, они частично предопределяют процесс старения мозга, повышая риск развития нейродегенеративных заболеваний. Первостепенная задача генов TERT и OBFC1 – сохранять длину теломер.

Если вы хотите, чтобы и в старости разум вас не подводил, то вам нужно всерьез озаботиться здоровьем своих теломер. А если вы желаете поучаствовать в исследовании механизмов старения головного мозга, то можете изучить примечания в конце книги {21}.

На сколько лет мы себя чувствуем

Если бы вы пришли на встречу выпускников спустя 40 лет после окончания школы, поднялись на сцену и попросили поднять руки всех, кто действительно чувствует себя на 60, то получили бы весьма любопытный результат. Большинство людей – порядка 75 % – заявили бы, что чувствуют себя моложе своих лет. Годы идут, и дата рождения в паспорте указывает на то, что мы стареем, но многим из нас это не мешает чувствовать себя молодыми {22}. Все дело в адаптации к процессу старения. Когда человек чувствует себя моложе своих лет, он получает больше удовольствия от жизни, достигает большего и успешнее взаимодействует с окружающими {23}.

Чувствовать себя молодым – не то же самое, что хотеть быть молодым. Люди, которые мечтают вернуть свою молодость (скажем, в 50 хотят, чтобы им снова стало 30), как правило, менее счастливы и более недовольны жизнью. Наша главная задача по мере старения состоит не в том, чтобы с тоской вспоминать былые дни и мечтать об их возвращении. Нам следует принимать себя такими, какими мы становимся, а параллельно делать все возможное, чтобы поддерживать крепкое физическое и психическое здоровье.

Чтобы в старости быть здоровым, измените отношение к ней

Задумайтесь о своем восприятии старости. Люди, придерживающиеся стереотипных взглядов на нее, сами рискуют стать стереотипными стариками – в преклонном возрасте их могут поджидать дополнительные проблемы со здоровьем. Это явление, известное как воплощение стереотипов, впервые описала Бекка Леви, специалист по социальной психологии из Йельского университета. Люди, у которых имеется сильное предубеждение против стариков, даже к своему текущему состоянию здоровья относятся не так, как те, кто воспринимает старость в более радужном свете {24}. Они полагают, будто от них практически не зависит, заболеют они или нет, и поэтому с меньшим усердием заботятся о здоровье. Вероятность смерти от сердечного приступа у них в два с лишним раза выше, и с каждым прожитым десятилетием их память угасает более быстрыми темпами. Они дольше восстанавливаются после болезни или травмы {25}. Во время одного исследования здоровые пожилые люди, которым всего-навсего напомнили о существующих в обществе стереотипах, связанных со старостью, завалили тест на оценку когнитивных функций, показав такие же результаты, как и больные деменцией {26}.

Если вы представляете старость в негативном ключе, то следует предпринять сознательное усилие, чтобы избавиться от подобных мыслей. Перед вами список позитивных и негативных стереотипов, который мы позаимствовали из статьи Леви «Шкала представлений о старости» {27}. Воспользуйтесь предложенными положительными характеристиками, чтобы нарисовать в своем воображении картину собственной идеальной старости. Отныне каждый раз, когда поймаете себя на негативной мысли о старости, напоминайте себе о том, что у нее есть и плюсы.

Как меняется эмоциональная жизнь с возрастом?

Хотя многие считают стариков раздражительными и обидчивыми, Лаура Карстенсен из Стэнфордского университета, изучающая старение, продемонстрировала, что с возрастом эмоциональный спектр только расширяется. Как правило, в повседневной жизни старики испытывают больше положительных эмоций, чем отрицательных, хотя нельзя сказать, что они постоянно счастливы. Скорее их эмоции становятся более разнообразными и насыщенными. Пожилые люди чаще переживают неоднозначные эмоции. Как, например, в те трогательные моменты, когда радуешься со слезами на глазах либо одновременно и злишься на кого-нибудь, и гордишься им {28}. Специалисты называют эту способность эмоциональным разнообразием. Подобные смешанные чувства позволяют избегать резких перепадов настроения, свойственных молодежи, и эффективнее справляться со своим эмоциональным состоянием. Смешанные эмоции гораздо проще контролировать, чем чисто положительные или отрицательные. Таким образом, с точки зрения эмоций старики чувствуют себя более счастливыми. Их повседневный жизненный опыт обогащается. А кроме того, люди с развитым эмоциональным разнообразием дольше остаются здоровыми {29}.

Ученые-геронтологи также прекрасно знают, что с годами у людей сохраняется интерес к интимным отношениям и сексу. Круг общения постепенно сужается, но это происходит главным образом по нашей собственной воле. С годами мы корректируем круг общения, оставляя в нем только самых близких и значимых людей и отдаляясь от тех, с кем сложились нездоровые отношения. Благодаря этому снижается уровень стресса и в повседневной жизни преобладают положительные эмоции. Мы эффективнее расставляем приоритеты и уделяем время лишь тому, что для нас главнее всего. Пожалуй, это одно из проявлений мудрости, которая приходит с возрастом.

Постарайтесь представить более радостную, здоровую и энергичную старость – и ваши усилия многократно окупятся. Леви напомнила пожилым людям о преимуществах старости, после чего попросила их выполнить ряд заданий, сопряженных со стрессом. Все они отреагировали на стресс спокойнее (их пульс и кровяное давление были ниже), чем контрольная группа {30}. Как сказал Марк Твен: «Возраст существует только в нашей голове. Если о нем не думать, то его нет».

Две судьбы

Отвлекитесь на минуточку. Представьте, каким было бы ваше будущее, если бы ваши теломеры укорачивались слишком быстро, а клетки вашего тела начали преждевременно стареть. Цель этого мысленного упражнения заключается в том, чтобы преждевременное клеточное старение стало для вас более реальным и осязаемым понятием. Подумайте о том, как бы вы не хотели стареть, когда вам будет под 50, 60, 70 и 80. Боитесь ли вы ситуаций, перечисленных ниже?

• «Я утратил былую остроту ума. Когда я вступаю в разговор, более молодые коллеги смотрят на меня снисходительно, потому что я постоянно теряю мысль и путаюсь в словах».

• «Я постоянно прикован к кровати из-за инфекции дыхательных путей. Такое ощущение, что ни одна болезнь не обходит меня стороной».

• «Мне тяжело дышать».

• «У меня немеют ноги».

• «Я нетвердо стою на ногах и все время боюсь упасть».

• «Я совершенно обессилел; только и могу, что сидеть целыми днями на диване и смотреть телевизор».

• «Я уже не первый раз слышу, как мои дети говорят: «Чья сегодня очередь ухаживать за мамой?»

• «Раньше я собирался путешествовать на пенсии, но сейчас хочу, чтобы врачи всегда были рядом на всякий случай».

Эти высказывания отражают различные стороны жизни человека, постаревшего слишком рано, – той жизни, которой каждый из нас хотел бы избежать. Возможно, ваши родители или их родители верили в древний миф о том, что каждому дано прожить несколько счастливых десятилетий, после чего неизбежно наступает период болезней. Все мы знакомы с людьми, которые, едва им исполняется 60 или 70, спокойно заявляют, что их жизни пришел конец. Такие люди надевают рейтузы, садятся в кресло-качалку и смотрят телевизор в ожидании дня, когда болезнь возьмет над ними верх.

Теперь представьте другое будущее – жизнь со здоровыми, длинными теломерами и постоянно обновляющимися клетками. Как выглядит пожилой человек, который может похвастаться крепким здоровьем? Есть ли перед вашими глазами наглядный пример такого человека?

Старость зачастую рисуют настолько неприглядной, что большинство из нас стараются даже не думать о ней. Если кто-нибудь из ваших родителей, бабушек и дедушек относительно рано заболел или просто сдался в определенном возрасте, то вам, наверное, сложно вообразить, что старость может быть радостной, здоровой и энергичной. Но если вы мысленно нарисуете отчетливый положительный образ старости, о которой вы бы мечтали, то у вас появится цель, к которой можно стремиться, а заодно мощный стимул позаботиться о здоровье своих теломер и клеток. Если вы будете относиться к старости позитивно, то, весьма вероятно, проживете аж на семь с половиной лет дольше тех, кто ее боится. Во всяком случае, если верить результатам одного любопытного исследования {31}.

Ярким примером человека, молодого душой, несмотря на преклонные годы, служит моя (Элизабет) подруга Мари-Жанна, милейший молекулярный биолог из Парижа. Ей уже под 80, у нее седые волосы и есть морщины, она слегка сутулится, но лицо у нее живое и умное. Недавно мне довелось встретиться с Мари-Жанной за обедом. Мы посидели в кафе, а потом посетили Музей современного искусства «Пти-Пале», где ходили вверх и вниз по бесконечным лестницам, изучив чуть ли не все экспонаты. Мы прогулялись пешком по Латинскому кварталу и заглянули в несколько книжных лавок. Шесть часов спустя Мари-Жанна по-прежнему выглядела бодрой: ни малейших признаков усталости. Я же была готова свалиться с ног от изнеможения. Я спросила, не пора ли разойтись по домам («чтобы Мари-Жанна могла отдохнуть»). И когда Мари-Жанна предложила наведаться еще в одно местечко, я, постыдившись признать, как сильно моим больным ногам нужен отдых, внезапно «вспомнила», что на этот вечер договорилась о встрече, после чего отправилась домой отдыхать.

Мари-Жанна соответствует многим параметрам, которые, с нашей точки зрения, определяют здоровую старость.

• Все эти годы она продолжает интересоваться работой. Хотя официально Мари-Жанна давно достигла пенсионного возраста, она регулярно ходит на работу в свой исследовательский институт.

• Она общается со множеством разных людей. Раз в месяц Мари-Жанна организует званый обед для коллег, где обсуждаются интересные вопросы (причем сразу на нескольких языках).

• Она живет на шестом этаже в доме без лифта. Временами ее более молодым подругам приходится отказываться от приглашения на обед, потому что они не в силах преодолеть столько лестничных пролетов. А вот Мари-Жанна пробегает их столь же ловко, как и в молодости.

• Она проявляет интерес ко всему новому, например любит посещать различные выставки.

Возможно, вам на ум пришел другой пример для подражания либо у вас есть собственные идеалы, которым вы хотели бы соответствовать в старости. Вот что доводилось услышать мне.

• «В старости я хочу быть похожей на актрису Джуди Денч, особенно на ее образ в роли агента М из фильмов про Джеймса Бонда: волосы у нее седые, но все подчиняются ей, она самая умная, все к ней прислушиваются».

• «Меня вдохновляет идея третьего акта жизни. Первый акт моей жизни был всецело посвящен образованию. Во втором акте я строила учительскую карьеру. Третий же акт я хочу посвятить благотворительной работе с подростками, ставшими родителями, чтобы помочь им окончить школу и получить аттестат».

• «Когда моему дедушке было прилично за 70, он взял меня и других внуков покататься на беговых лыжах и научил разжигать костер в снежную погоду. Мне бы хотелось сделать то же самое для своих внуков».

• «Когда я думаю о своей старости, то представляю, как мои дети вырастают и покидают отчий дом. Я буду по ним скучать, но у меня появится больше времени. Я наконец-то смогу принять предложение и возглавить свой отдел».

• «Если я останусь любознательной и смогу активно писать книги, статьи или заниматься благотворительной деятельностью, то буду счастлива. Мне бы хотелось делиться с окружающими и помогать им, воздавать должное нашей прекрасной планете и ценить в людях, в том числе и в себе самой, только самое лучшее».

Вашим клеткам суждено состариться. Вместе с тем они вовсе не должны постареть раньше времени. То, чего большинство из нас страстно желает, – прожить долгую и продуктивную жизнь, в которой глубокая старость клеток приходится лишь на самый конец.

Из только что прочитанной главы вы узнали, какой вред преждевременно постаревшие клетки способны нанести организму. А теперь мы расскажем вам, что именно представляют собой теломеры и как они помогут сделать вашу жизнь долгой и счастливой.

Глава 2
Сила длинных теломер

На дворе 1987 год. Робин Хурас 12 лет, и она стоит на школьном стадионе, собираясь вместе с одноклассницами пробежать милю на время. Погода идеальна для бега – типичное прохладное утро в Миннесоте, – а Робин подтянута и в хорошей физической форме. Хотя ей и не нравится, что учитель физкультуры проверяет ее способности, она рассчитывает показать неплохой результат.

И напрасно. Физрук стреляет из стартового пистолета, и практически мгновенно остальные девочки обгоняют ее. Робин пытается их догнать, но они все больше отдаляются от нее, устремляясь вперед по красной беговой дорожке. Робин не ленится. Она выкладывается изо всех сил. Но отстает все сильнее. В итоге она показывает чуть ли не самое худшее время в классе, словно она остановилась посреди дистанции и оставшееся расстояние прошла вальяжной походкой. Но еще долго после забега она не может прийти в себя и жадно глотает воздух.

На следующий год, когда Робин уже 13, в ее темных волосах появляется седая прядь. Потом – еще одна, а за ней другая, и вскоре ее волосы становятся такими, какие обычно можно увидеть у женщин за 40 или 50. Ее кожа тоже меняется: иногда после обычных повседневных занятий на руках и ногах обнаруживаются большие синяки. Робин всего лишь подросток, но у нее постоянно не хватает сил и энергии, ее волосы седеют, а кожа истончается. Такое ощущение, что она стареет раньше времени.

Что ж, именно это и происходит. У Робин редчайшее наследственное заболевание, из-за которого теломеры стремительно укорачиваются, провоцируя преждевременное старение клеток. Симптомы быстрого старения у людей с этой болезнью возникают задолго до того, как они станут старыми по паспорту. Внешне это проявляется в состоянии кожи и волос. Так, меланоциты – клетки, отвечающие за цвет кожи и волос, – теряют способность поддерживать их ровный цвет. Как результат, появляются старческие пятна, а волосы седеют, причем произойти это может в весьма юном возрасте. Ногти на руках и ногах тоже становятся старыми на вид: они начинают слоиться и становятся ломкими, поскольку клетки, образующие их, быстро изнашиваются. Стареют и кости: остеобласты – клетки, которые делают наши кости прочными, – перестают обновляться. Отец Робин, страдавший от того же наследственного заболевания, потерял так много костной и мышечной ткани, что ему дважды понадобилась замена обоих тазобедренных суставов, прежде чем болезнь унесла его жизнь в 43 года.

Однако внешние признаки старения и даже потеря костной массы далеко не самые ужасные последствия генетических дефектов теломер. Среди наиболее разрушительных из них – рубцевание легочной ткани, слишком низкая концентрация клеток крови, ослабленный иммунитет, заболевания костного мозга, проблемы с пищеварением, некоторые виды рака. Люди с генетическими дефектами теломер, как правило, умирают преждевременно, хотя продолжительность их жизни и характер симптомов могут существенно варьироваться: например, одному из ныне живущих людей с этим диагнозом уже перевалило за 60.

Тяжелые наследственные заболевания, приводящие к разрушению теломер (вроде того, которым страдает Робин), являются экстремальной формой гораздо более распространенных расстройств, которые мы будем называть общим термином «теломерные синдромы». Сегодня науке известно, какие именно гены мутируют при подобных заболеваниях и какую именно роль эти гены выполняют в клетках (на данный момент известно 11 таких генов). К счастью, серьезные формы теломерного синдрома – большая редкость: они отмечаются приблизительно у одного человека на миллион.

Робин повезло: современная медицина помогла ей – девочка перенесла успешную пересадку стволовых клеток костного мозга (ей пересадили донорскую ткань, содержавшую стволовые клетки, которые производят клетки крови). Одним из свидетельств того, что эта процедура прошла успешно, является концентрация тромбоцитов в крови. Поскольку стволовые клетки крови Робин были не в состоянии эффективно чинить собственные теломеры и производить новые клетки, концентрация тромбоцитов в ее крови упала до угрожающе низкого значения – 3000–4000 единиц на один микролитр крови (именно это помешало Робин быстро пробежать ту самую милю). Спустя полгода после пересадки уровень тромбоцитов поднялся до более-менее нормального показателя – 200 000 единиц на микролитр. Сейчас Робин за 30, она руководит общественной организацией, помогающей людям с дефектами теломер. Вокруг глаз и рта у нее больше морщин, чем у сверстниц, ее волосы почти полностью поседели, она сильно страдает от болей в суставах и мышцах. И все же с помощью обычных физических упражнений ей удается справляться с болью, а благодаря трансплантации к ней в значительной степени вернулись утраченные силы.

Из примера Робин можно извлечь очень важный для каждого из нас урок, потому что с нашими клетками происходит то же самое. Просто у нас этот процесс протекает гораздо медленнее и незаметнее. Однако у всех у нас теломеры с возрастом укорачиваются, а с преждевременным старением клеток – пусть и относительно медленным – может столкнуться любой человек, даже в целом совершенно здоровый. Можно сказать, что каждый из нас в некоторой степени подвержен теломерному синдрому, хотя и гораздо меньше, чем Робин и ее отец. Люди с наследственным теломерным синдромом не могут остановить процесс преждевременного старения, потому что в их организме он протекает с невероятной скоростью, но остальным повезло куда больше. В наших силах взять под контроль преждевременное старение клеток, потому что на самом деле мы способны контролировать состояние своих теломер.

А начинается этот контроль с понимания – понимания того, что представляют собой теломеры и как их длина связана с нашими повседневными привычками и здоровьем. Разбираться с тем, какую роль теломеры играют в человеческом организме, мы будем довольно необычным способом. С этой целью мы с вами отправимся к пруду, чтобы посмотреть на тину.

Водная муть преподает урок

Тетрахимены – род одноклеточных организмов, свободно плавающих в пресной воде в поисках пищи и возможности спариться (у тетрахимен, кстати, существует семь полов – можете обдумать этот любопытный факт, когда в следующий раз будете плескаться в озере). Тетрахимены, по сути, представляют собой тину, но на вид эти создания довольно милые. В микроскоп можно рассмотреть их округлое тельце, окруженное защитными волосками, благодаря чему тетрахимены выглядят как пушистые персонажи какого-нибудь мультфильма. Если присматриваться к ним достаточно долго, то можно заметить отдаленное сходство с волосатым героем «Маппет-шоу», который исполняет до смешного заразную песню «Мана-мана».

Внутри клетки тетрахимены находится ядро – ее главный командный пункт. В глубине этого ядра лежит настоящий подарок для молекулярного биолога: 20 000 крошечных хромосом – все они одинаковые, линейные и очень короткие. Благодаря столь удобному строению ученым не составляет особого труда исследовать теломеры тетрахимен – защитные колпачки на концах хромосом. Именно тетрахимен я (Элизабет) изучала в далеком 1975 году в лаборатории Йельского университета, выращивая их миллионами в больших пробирках. Мне хотелось проанализировать достаточно теломер, чтобы понять, из чего они состоят на генетическом уровне.

На протяжении десятилетий ученые предполагали, что теломеры защищают хромосомы – не только у тины, но и у людей, – но никому не было известно, что они собой представляют и как функционируют. Я решила, что если у меня получится разобраться в структуре ДНК теломер, то, возможно, удастся подробнее узнать и о выполняемых ими функциях. Мною двигало желание понять природу теломер; в те годы никому и в голову не приходило, что они являются одним из основных биологических двигателей старения.

Используя особую смесь, которая, по сути, состояла из средства для мытья посуды и соляного раствора, я отделила ДНК тетрахимен от окружающего ее вещества. С помощью различных методов химического и биохимического анализа, освоенных в Кембридже, я принялась внимательно изучать эту ДНК. И при тусклом красном свете ламп проявочной комнаты я добилась поставленной цели. В помещении царила тишина, которую нарушала только струйка воды рядом с проявочными баками. Я поднесла к лампе с красным светофильтром еще не высохший рентгеновский снимок, и волна возбуждения окатила меня, когда я осознала, что именно предстало перед моими глазами. На концах каждой хромосомы обнаружились простые повторяющиеся последовательности ДНК. Одни и те же последовательности, снова и снова. Мне удалось раскрыть структуру ДНК теломер! На протяжении следующих месяцев я продолжила изучать ДНК тетрахимен, чтобы детально в ней разобраться, и вдруг выяснился совершенно неожиданный факт: эти крошечные хромосомы оказались не такими уж и одинаковыми, как казалось на первый взгляд. На концах одних из них было больше повторяющихся участков ДНК, а на концах других – меньше.

Рис. 7. Тетрахимена. Это крошечное одноклеточное создание, с помощью которого Элизабет расшифровала ДНК теломер и открыла теломеразу^[3], предоставило ученым первую драгоценную информацию о теломерах, теломеразе и жизненном цикле клетки, что послужило толчком для изучения теломер человека.

Никто прежде не замечал, чтобы ДНК вела себя подобным образом: ее участки повторялись, причем, судя по всему, случайное количество раз. Теломеры тетрахимен словно намекали на то, что на концах хромосом скрывается нечто особенное. Нечто такое, что впоследствии окажется важнейшим условием здоровья человеческих клеток. Эта изменчивость длины концевых участков хромосом станет одним из ключевых факторов, объясняющих, почему некоторые из нас живут дольше и болеют меньше других.

Теломеры: защитники наших хромосом

Те рентгеновские снимки, еще даже не успев высохнуть, наглядно продемонстрировали, что теломеры состоят из повторяющихся отрезков ДНК. Наша с вами ДНК представляет собой две параллельные скрученные нити, построенные всего из четырех структурных элементов (нуклеотидов), которые принято обозначать латинскими буквами A, T, C и G (A – А (аденин), G – Г (гуанин), C – Ц (цитозин), T – Т (тимин)). Помните, как во время школьных экскурсий класс разбивали на пары учеников, которые должны были держаться за руки? Так вот, нуклеотиды подчиняются тому же принципу. А всегда идет в паре с T, а C – всегда с G. Нуклеотиды из одной нити ДНК объединяются со своими партнерами из второй нити. Так образуются пары оснований – именно в них измеряется длина теломер.

Рис. 8. Нити теломер вблизи. На концах хромосом находятся теломеры. Нити теломер состоят из повторяющихся последовательностей TTAGGG, напротив которых расположены их пары AATCCC. Чем больше таких последовательностей, тем длиннее теломеры. На данном рисунке изображена голая ДНК теломер, хотя на самом деле она покрыта защитным слоем белка.

В теломерах человека (как обнаружится впоследствии) первая нить состоит из повторяющихся последовательностей TTAGGG, напротив которых, на второй нити, расположены последовательности AATCCC. Обе нити закручены спиралью (типичная для ДНК форма).

Эти пары оснований, повторяющиеся тысячи раз, позволяют измерить длину теломер (обратите внимание: на некоторых иллюстрациях, приведенных в книге, длина теломер указана в других единицах). Повторяющиеся последовательности подчеркивают разницу между теломерами и остальной ДНК. Гены, также состоящие из ДНК, находятся внутри хромосом (в каждой нашей клетке содержится 23 пары хромосом, итого – 46). В ДНК генов зашифрован шаблон, по которому формируется наш организм, – подробная инструкция по его созданию. Из парных букв образуются сложные «предложения», содержащие инструкции по производству белков, из которых состоит наше тело. ДНК генов определяет, насколько быстро бьется ваше сердце, голубые у вас глаза или карие, достаточно ли ваши ноги и руки длинны, чтобы победить в марафоне. ДНК теломер совсем другая. Прежде всего она расположена не внутри генов, а снаружи – на самом конце хромосомы, содержащей гены. В отличие от ДНК генов в ней не закодированы никакие инструкции. ДНК теломер скорее играет роль амортизатора, защищающего хромосомы в процессе деления клеток. Теломеры принимают на себя все внешние удары.

Такая защита чрезвычайно важна. В процессе деления и обновления клеток драгоценное содержимое их хромосом (то есть генетические инструкции) должно оставаться неуязвимым. Иначе откуда организм ребенка узнает, что он должен вырасти высоким и сильным? Как иначе ваши клетки смогут наделить вас чертами, которые делают вас уникальным и не похожим на других? А ведь в момент деления клетки ее хромосомы – вместе с находящимся внутри них генетическим материалом – особенно уязвимы. Без дополнительной защиты хромосомы с ценным грузом могут запросто пострадать: распасться, слиться друг с другом или мутировать. Когда генетический материал клетки перемешивается подобным образом, последствия могут оказаться поистине разрушительными. Из-за мутации клетки способны утратить свои функции, погибнуть или переродиться в раковые клетки, которые начнут стремительно размножаться. В таком случае вы вряд ли долго протянете.

Теломеры, которые запечатывают концы хромосом, не позволяют произойти всем этим немыслимым событиям. Именно это мы и узнали об особых повторяющихся последовательностях ДНК, из которых состоят теломеры. Вместе с Джеком Шостаком я (Элизабет) открыла эту важнейшую функцию в начале 1980-х годов: мне удалось изолировать последовательности ДНК теломер тетрахимены, которые Джек затем поместил в клетку дрожжевого грибка. Теломеры тетрахимены принялись защищать хромосомы дрожжевого грибка в процессе деления клеток, жертвуя ради этого своими парами оснований.

При каждом делении клетки ее «кодирующая ДНК» (из которой и состоят гены) в точности копируется, оставаясь неизменной. К сожалению, с каждым делением теломеры на концах хромосом теряют пары оснований. Таким образом, с годами, по мере все новых и новых делений клетки, они становятся короче. Вместе с тем процесс их сокращения не является линейным. Взгляните на график, приведенный далее.

В рамках программы изучения генов, среды обитания и здоровья, разработанной медицинским центром «Кайзер Перманент», проводилось интересное исследование, в ходе которого у 100 000 добровольцев взяли образцы слюны, чтобы измерить длину теломер. Было установлено, что теломеры в среднем становятся все короче и короче начиная с 20-летнего возраста и достигают минимальной длины к 75 годам {1}. После этого они удивительным образом остаются неизменными или даже удлиняются. Данный феномен, вероятно, не свидетельствует об истинном удлинении теломер – просто люди с более короткими теломерами, скорее всего, к этому возрасту умирают (это явление известно как систематическая ошибка выживших: в любом исследовании, посвященном процессу старения, самые старые люди оказываются наиболее здоровыми). Именно людям с самыми длинными теломерами удается дожить до 90, а то и до 100 лет.

Рис. 9. Теломеры с возрастом укорачиваются. Длина теломер с годами в среднем уменьшается. Быстрее всего этот процесс происходит в раннем детстве, после чего средняя скорость сокращения теломер с возрастом снижается. Любопытно, что согласно результатам многих исследований теломеры не сокращаются у людей старше 70. Считается, что дело тут в систематической ошибке выживших, поскольку до этого возраста доживают люди с самыми длинными теломерами. Скорее всего, их теломеры были длиннее на протяжении всей жизни, начиная с рождения.

Теломеры, болезни и смерть

С годами теломеры становятся короче, но действительно ли с их помощью можно узнать, сколько человеку суждено прожить или в каком возрасте он начнет серьезно болеть?

Ученые отвечают на этот вопрос утвердительно.

Не во всех исследованиях теломеры служили надежным индикатором продолжительности жизни, потому что на нее влияют и многие другие факторы. Однако приблизительно в половине всех исследований, в том числе наиболее масштабных, теломеры действительно позволяли ориентировочно предсказать продолжительность жизни. Так, исследование, проведенное в 2015 году в Копенгагене, в котором участвовали свыше 64 000 человек, показало, что короткие теломеры предвещают преждевременную смерть {2}. Чем они короче, тем выше риск умереть от рака, сердечно-сосудистых заболеваний, да и в целом умереть в более раннем возрасте независимо от конкретной причины. Взгляните на рис. 10, на котором теломеры разделены по длине на десять групп. Группа людей с самыми длинными теломерами (с 100-й по 91-ю перцентиль) находится слева, следом идет группа с 81-й по 90-ю перцентиль и т. д., вплоть до последней группы людей, у которых теломеры самые короткие (с 1-й по 10-ю перцентиль). Наблюдается четкая зависимость: люди с самыми длинными теломерами наиболее здоровы; по мере уменьшения длины теломер вероятность заболеть и умереть раньше времени увеличивается.

Вернемся к упомянутому выше исследованию, организованному медицинским центром «Кайзер Перманент». Через три года после измерения длины теломер выяснилось, что самая высокая смертность отмечалась среди людей с самыми короткими теломерами {4}. Исследователи учитывали множество разных параметров, потенциально влияющих на состояние здоровья и продолжительность жизни, в том числе возраст, пол, расовую и этническую принадлежность, уровень образования, наличие вредных привычек, уровень физической активности, индекс массы тела (ИМТ). Зачем ученым понадобилось рассматривать столько переменных? Дело в том, что настоящей причиной повышения уровня смертности теоретически могли быть не укороченные теломеры, а один, несколько либо все из этих факторов. К примеру, наблюдается явная зависимость между курением табака и общим показателем смертности, а во многих исследованиях была обнаружена корреляция между курением и более интенсивным сокращением теломер. Но даже после того, как были учтены все перечисленные факторы, зависимость между сокращением теломер и общим показателем смертности прослеживалась отчетливо. Судя по всему, длина теломер действительно вносит вклад в суммарный риск преждевременной смерти.

Рис. 10. Теломеры и смертность. Длина теломер позволяет предсказать уровень общей смертности, а также смертности от различных болезней. У людей с самыми длинными теломерами (выше 90-й перцентили) наиболее низкие показатели смертности от рака, болезней сердца и других причин (источник: Rode et al., 2015 {3}).

Снова и снова ученые обнаруживали зависимость между сокращением теломер и самыми распространенными возрастными недугами. Многие масштабные исследования показали, что у людей с короткими теломерами отмечается повышенная вероятность развития ряда хронических заболеваний: диабета, болезней сердца и сосудов, легких, а также иммунных расстройств и некоторых видов рака {5}. Существование многих таких зависимостей позже подтвердилось в обзорных исследованиях (метаанализ), что окончательно убедило научное сообщество в точности и достоверности полученных выводов. Однако эти научные открытия – если взглянуть на них с другой стороны – можно назвать и обнадеживающими. Так, в ходе исследования «Health ABC», в котором участвовали здоровые пожилые люди, было продемонстрировано, что те, у кого теломеры белых клеток крови длиннее, чем в среднем по популяции, дольше сохраняют здоровье – у них позже начинают развиваться серьезные возрастные заболевания {6}.

Переломный момент

Люди вроде Робин Хурас, чьи теломеры из-за наследственного заболевания стремительно укорачиваются, служат наглядным примером того, какое огромное влияние теломеры оказывают на наше с вами здоровье. Иногда, как в случае с Робин, это влияние по-настоящему губительно, поскольку клеточное старение существенно ускоряется. К счастью, за последнее время мы узнали о теломерах довольно много нового. В частности, Робин и другие члены ее семьи предоставили ученым образцы своих тканей и крови, благодаря чему удалось выявить одну из генетических мутаций, вызывавших болезнь. И это был лишь первый шаг в развитии методов эффективной диагностики и лечения подобных заболеваний.

Вы тоже можете воспользоваться знаниями о теломерах, чтобы переломить ситуацию и сделать жизнь более здоровой – для себя, своих близких и всех будущих поколений. А все потому, что, как вы вскоре убедитесь сами, теломеры способны меняться. В ваших силах повлиять на то, начнут ли они укорачиваться раньше срока или еще надолго останутся длинными и здоровыми. Чтобы вы поняли, о чем идет речь, мы предлагаем вам снова заглянуть в лабораторию, где Элизабет проводит эксперименты. Со времени нашего последнего посещения тетрахимены начали вести себя весьма странным и неожиданным образом.

Глава 3
Теломераза – фермент, восстанавливающий теломеры

Вскоре после того, как я (Элизабет) изучила рентгеновский снимок с ДНК теломер, меня пригласили работать в Калифорнийский университет в Беркли, где в 1978 году я открыла собственную лабораторию, чтобы и дальше исследовать теломеры. Тут-то я и заметила нечто, не на шутку меня поразившее. Я продолжила выращивать колонии тетрахимен – тех самых «волосатых» одноклеточных созданий, из которых состоит водная муть, – и уже научилась вычислять размеры их теломер по длине ДНК. А кроме того, я выяснила, что каким-то таинственным образом при определенных условиях теломеры тетрахимен иногда начинали расти.

Это меня потрясло, ведь я ожидала, что если теломеры и будут меняться, то непременно станут укорачиваться, а не удлиняться, то есть количество последовательностей ДНК в каждой теломере будет уменьшаться. Но все выглядело так, словно тетрахимены создавали новую ДНК. Это было немыслимо! Всегда считалось, что ДНК не может изменяться. Вы наверняка слышали, что мы умираем с той же ДНК, с которой родились, и что ДНК производится исключительно за счет процесса, который можно условно назвать биологическим копированием. Я все проверила и перепроверила, но результаты подтвердились: то, что считалось невозможным, и впрямь происходило. Затем мы с Дженис Шампэй (так звали мою студентку, вместе с которой мы работали над экспериментами, придуманными мной и Джеком Шостаком, исследователем из Гарварда) обнаружили то же самое в клетках дрожжевых грибков. Позже начали поступать сообщения от других ученых: оказалось, подобные изменения наблюдаются и у остальных одноклеточных созданий, а не только у тетрахимен. На концах хромосом этих организмов появлялись новые участки ДНК. Их теломеры росли.

Никакие другие участки ДНК не ведут себя таким образом. На протяжении десятилетий ученые были убеждены, что любой отдельно взятый отрезок ДНК хромосомы существует исключительно потому, что он скопирован с существовавшей ранее ДНК. Было принято считать, что ДНК не может появляться «из воздуха», на пустом месте.

Ощущение было непередаваемое: прямо на моих глазах происходило нечто такое, чего никому прежде наблюдать не доводилось. Каждый ученый надеется совершить подобное открытие. Дух захватывает, когда неожиданные данные наталкивают на мысль о существовании неизведанных уголков мироздания, которые только и ждут, чтобы их изучили. Однако столь необычное поведение теломер привело к открытию гораздо большего, чем просто какой-то уголок мироздания, – обнаружились целые районы, о существовании которых до тех пор никому не было известно.

Теломераза: решение проблемы сокращения теломер

Я продолжала размышлять над странным поведением теломер, их способностью увеличиваться в длину. Я решила, что нужно заняться поисками фермента, который, возможно, и создавал новые участки ДНК в теломерах, – фермента, который способен восстанавливать теломеры, после того как те сократились. Настало время закатать рукава и опять приступить к выращиванию колоний тетрахимен. Почему именно их? Потому что из них можно получить изрядное количество теломер для изучения. Я решила, что так смогу обнаружить и формирующий теломеры фермент, если, конечно, он вообще существует.

В 1983 году к этим исследованиям присоединилась аспирантка Кэрол Грейдер, начавшая работать вместе со мной в лаборатории. Мы принялись проводить новые эксперименты и совершенствовать их. В день Рождества 1984 года Кэрол сделала рентгеновский снимок (авторадиограф), на котором впервые были видны отчетливые признаки работы неизвестного фермента. Когда Кэрол вернулась домой, в порыве возбуждения она пустилась в пляс посреди гостиной. Назавтра она с трудом сдерживала ликование, когда протянула мне рентгеновский снимок, ожидая моей реакции. Мы переглянулись. Каждая из нас прекрасно осознавала, что означало полученное нами изображение: теломеры способны удлинять свою ДНК, захватывая впервые обнаруженный фермент, который мы решили назвать теломеразой. Теломераза создает в теломерах новые участки ДНК, используя в качестве образца существующие последовательности нуклеотидов.

Однако науку двигают не только отдельные моменты гениальных озарений. Мы должны были убедиться в достоверности полученных результатов. Недели сменялись месяцами – мы скрупулезно продолжали исследования. Нас то и дело охватывали приступы сомнений, вслед за которыми приходили всплески радостного волнения. Шаг за шагом мы отмели все возможные причины, по которым наблюдение, сделанное нами в конце 1984 года, могло оказаться ошибочным. Наконец родилось более глубокое понимание сущности теломеразы: это фермент, который отвечает за восполнение участков ДНК, потерянных во время деления клеток. Теломераза строит и восстанавливает теломеры.

Вот что мы узнали о работе теломеразы. Фермент состоит из белков и РНК – своего рода копии ДНК. Эта копия содержит шаблон последовательности ДНК, которая затем раз за разом будет повторяться в теломере. Теломераза использует этот шаблон РНК как встроенную биохимическую инструкцию для воссоздания правильной последовательности нуклеотидов в новой ДНК. Благодаря этому удается воспроизвести такую ДНК, которая притягивает к себе защитный слой белка, покрывающий теломеры. Итак, теломераза добавляет новые фрагменты ДНК на концах хромосом, руководствуясь шаблоном последовательности, взятым из РНК, а также присущим ДНК принципом объединения отдельных нуклеотидов в пары. В итоге добавляются точно подобранные последовательности нуклеотидов, которые повторяют уже существующие. За счет этого механизма теломераза достраивает окончания хромосом взамен утраченных участков.

Загадка удлиняющихся теломер была раскрыта. Теломераза восстанавливает теломеры, добавляя к ним участки теломерной ДНК. С каждым делением клетки ее теломеры постепенно укорачиваются, пока их длина не достигнет критического значения: это служит для клетки сигналом, и она прекращает делиться. Теломераза борется с сокращением теломер, достраивая ДНК и восстанавливая утраченные участки на концах хромосом после каждого деления клетки. Благодаря этому хромосомы остаются нетронутыми и новая клетка получает их точную копию. Таким образом, клетка может обновляться и далее. Теломераза способна замедлять, предотвращать и даже обращать вспять сокращение теломер, сопровождающее клеточное деление. В каком-то смысле теломераза умеет обновлять теломеры. Мы нашли способ обойти предел Хейфлика… И все благодаря тине из пруда!

Теломераза – не эликсир бессмертия

Узнав о наших открытиях, и мировое научное сообщество, и СМИ начали фонтанировать обнадеживающими предположениями. А что, если удастся искусственно увеличивать запасы теломеразы в организме человека? Сможем ли мы подобно тетрахименам добиться постоянного, непрекращающегося обновления клеток? (Это, пожалуй, первый документированный случай, когда людям захотелось быть похожими на болотную тину.)

Многие принялись фантазировать на тему того, можно ли из теломеразы изготовить эликсир бессмертия. Тогда мы могли бы время от времени заглядывать в местный бар, разливающий теломеразу, за очередной порцией этого фермента, который позволил бы нам оставаться здоровыми долгие годы и достигать максимально возможной для людей продолжительности жизни.

Что ж, возможно, эти мечты не столь нелепы, как может показаться. Теломеры и теломераза – ключевые элементы механизма клеточного старения. Первым наглядным примером взаимосвязи между теломеразой и старением клеток послужили тетрахимены. Го Лян Юй, сотрудник моей лаборатории в Беркли, еще будучи аспирантом, поставил простой, но требующий хирургической точности эксперимент. Он заменил теломеразу в клетках тетрахимены точной копией этого фермента, предварительно заблокировав его активность. При надлежащем питании тетрахимены могли бы жить в лабораторных условиях вечно: подобно кролику из рекламы батареек «Энерджайзер» клетки тетрахимен не знают усталости – они делятся без остановки. Но неактивная теломераза поспособствовала тому, что теломеры тетрахимен начали укорачиваться с каждым клеточным делением. А когда они стали слишком короткими для того, чтобы защитить хранящуюся внутри хромосом генетическую информацию, клетки перестали делиться. Помните нашу аналогию с обувным шнурком? Если ее продолжить, то можно сказать, что пистончики на конце шнурков обтрепались и шнурок – вместе с содержащимся в нем важнейшим генетическим материалом – стал распускаться. Дезактивация теломеразы сделала клетки тетрахимен смертными.

Рис. 11. Последствия достаточного и недостаточного количества теломеразы. ДНК теломер становится короче, из-за того что фермент, который ее копирует, не функционирует на концах теломер (происходит неполная репликация ДНК). Теломераза удлиняет теломеры, компенсируя неотвратимый «износ» их ДНК. Когда теломераза присутствует в большом количестве, теломеры сохраняют свою длину и клетка продолжает делиться. Если же теломеразы становится недостаточно (из-за генетической мутации, образа жизни или других факторов), теломеры быстро сокращаются, клетка перестает делиться и вскоре стареет.

Без теломеразы клетки прекращают обновляться.

Позднее в лабораториях по всему миру были получены аналогичные результаты практически для всех типов клеток, за исключением бактерий (чьи хромосомы представляют собой не нити, а кольца ДНК, поэтому у них нет концов, которые нужно защищать). Длинные теломеры и большое количество теломеразы замедляли клеточное старение, тогда как короткие теломеры и недостаток теломеразы способствовали его ускорению. Связь между теломеразой и состоянием здоровья была установлена, когда практикующий врач Индержит Докал и его коллеги из Великобритании и США обнаружили, что у людей с генетической мутацией, из-за которой уровень теломеразы падает в два раза, развиваются серьезные наследственные теломерные синдромы – вроде того заболевания, что было диагностировано у Робин Хурас {1}. При недостатке теломеразы теломеры быстро укорачиваются и организм человека раньше времени становится жертвой болезней.

В клетках тетрахимен достаточно теломеразы для того, чтобы они могли постоянно восстанавливать свои теломеры. Это позволяет тетрахименам бесконечно обновляться, избегая старения на клеточном уровне. У людей же, как правило, теломеразы для этого не хватает. У нас очень скудные запасы этого живительного фермента. И наши клетки неохотно делятся им с теломерами. Человеческий организм вырабатывает ровно столько теломеразы, чтобы ее хватало для восстановления теломер… Но так происходит до определенного момента. По мере нашего старения теломераза в большинстве клеток становится менее активной и теломеры укорачиваются.

Теломераза и парадокс рака

Так можно ли продлить человеческую жизнь, искусственным образом увеличив количество теломеразы в клетках нашего тела? Вопрос более чем естественный. В Интернете полно рекламы пищевых добавок, стимулирующих выработку теломеразы. Их производители уверяют, что это возможно. Что ж, теломеры и теломераза действительно обладают удивительными свойствами, которые позволяют нам избежать чудовищных болезней и дольше чувствовать себя молодыми. Но они не являются чудесным эликсиром бессмертия – они не помогут преодолеть видовой предел продолжительности жизни. Мало того, если вы попытаетесь продлить свою жизнь, искусственно увеличив запасы теломеразы в организме, то лишь поставите себя под угрозу.

Беда в том, что у теломеразы есть и темная сторона. Вспомните историю доктора Джекила и мистера Хайда^[4]: это один и тот же человек, чьи характер и поведение резко менялись в зависимости от того, стояли на улице день или ночь. Мы нуждаемся в помощи теломеразы – нашего доктора Джекила. Но если ее оказывается слишком много не в той клетке и в неудачное время, то теломераза приобретает обличье мистера Хайда и начинает стимулировать неконтролируемый рост клеток, способствуя возникновению рака^[5]. Ведь по существу рак – это скопление клеток, которые делятся не переставая. Недаром его зачастую описывают как «вышедший из-под контроля процесс обновления клеток».

Рис. 12. Гены и болезни, связанные с теломерами. Гены, отвечающие за состояние теломер, способны защитить нас от ряда распространенных хронических заболеваний, но точно так же они могут повысить риск развития определенных видов рака. Вариация гена, увеличивающая количество теломеразы и теломерных белков, способствует большей длине теломер. Благодаря этой природной уловке снижается риск многих возрастных заболеваний, в том числе сердечно-сосудистых болезней и болезни Альцгеймера. Но повышенное содержание теломеразы также приводит к тому, что у клеток, склонных перерождаться в раковые, может начаться неконтролируемое деление, из-за чего возрастает риск возникновения опухоли мозга, меланомы и рака легких. Так что больше – далеко не всегда лучше!

Нет никакого смысла в том, чтобы закармливать здоровые клетки искусственной теломеразой, которая спровоцирует их превращение в злокачественные. До тех пор пока безопасность средств на основе теломеразы не будет доказана в масштабных долгосрочных исследованиях, лучше воздержаться от употребления таблеток, кремов или инъекций, которые – если верить заявлениям производителей – увеличивают уровень этого фермента в организме. Иначе в зависимости от индивидуальной предрасположенности вы рискуете повысить вероятность развития одного или нескольких видов рака (например, меланомы, рака легких или опухоли мозга). Неудивительно, что наши клетки держат теломеразу под строгим контролем.

Приняв во внимание эту пугающую информацию, вы, вероятно, спросите: с какой стати мы вообще предлагаем вам стимулировать выработку теломеразы? Ответ заключается в том, что существует огромная разница между естественной физиологической реакцией организма на приведенные в книге рекомендации, касающиеся здорового образа жизни, и употреблением искусственных добавок. Каким бы «натуральным» ни было растение, из которого их изготовили, не забывайте, что растения – это настоящие природные заводы по производству химического оружия, в ходе эволюции обзаведшиеся целым арсеналом сильных химикатов для борьбы с голодными животными и болезнетворными микроорганизмами. Мы же предлагаем стимулировать активность теломеразы мягкими способами, да и уровень фермента они повышают лишь в безопасных пределах. Не стоит переживать: если вы решите последовать нашим советам, вероятность заболеть раком ничуть не возрастет. Уровень теломеразы просто не сможет повыситься до опасных значений.

Как бы парадоксально это ни звучало, но следить за состоянием своих теломер нужно в том числе и для борьбы с раком. Отдельные его виды чаще развиваются, если теломеры становятся слишком короткими из-за недостатка теломеразы. Это, в частности, относится к лейкемии, раку кожи (за исключением меланомы) и к некоторым разновидностям рака желудочно-кишечного тракта, например к раку поджелудочной железы. Доказательством служит тот факт, что у людей, рожденных с мутацией, которая деактивирует ген теломеразы, повышен риск развития этих онкологических заболеваний. Они возникают из-за того, что гены, потеряв защиту в виде теломер, становятся более уязвимыми, а повреждение генов в конечном итоге может привести к раку. Кроме того, при низком уровне теломеразы теломеры в иммунных клетках ослабевают. Обычно иммунная система бдительно следит за всеми чужеродными угрозами, в число которых входят вредоносные раковые клетки, а также поступающие извне патогенные микроорганизмы: бактерии и вирусы. Если теломеры недостаточно длинные, чтобы эффективно защищать генетический материал хромосом, клетки иммунной системы быстро стареют.

Теломераза – надежда на новые лекарства от рака

Избыток теломеразы (даже при наличии нормальной вариации ее гена) повышает риск развития некоторых видов рака. А чересчур активная теломераза начинает питать большинство разновидностей раковых клеток, стоит только обычным клеткам переродиться в злокачественные. Впрочем, и темная сторона теломеразы может не навсегда остаться такой уж темной. Ученые установили, что теломераза становится гиперактивной приблизительно в 80–90 % случаев всех злокачественных новообразований, причем ее уровень возрастает в десятки и сотни раз по сравнению с концентрацией теломеразы в обычных клетках. Весьма вероятно, что это открытие однажды поможет создать мощное оружие для борьбы с раком. Раз уж для неконтролируемого роста раковым клеткам нужна теломераза, то, возможно, от рака можно вылечить, если выборочно дезактивировать теломеразу исключительно в клетках опухоли. Исследователи усердно разрабатывают эту концепцию.

Некоторые иммунные клетки выполняют роль камер видеонаблюдения, расставленных в каждом уголке нашего организма. Когда эти клетки становятся старыми, «видеокамеры запотевают» и упускают из виду чужеродные раковые клетки. В результате группа быстрого реагирования, которая должна выдвигаться к месту происшествия в случае опасности, остается в неведении и не предпринимает никаких действий. Таким образом, из-за ослабленных теломер наша иммунная система с большей вероятностью проиграет борьбу с раком (или болезнетворным микроорганизмом).

Необходимо точно регулировать степень воздействия теломеразы на теломеры, чтобы она восстанавливала их лишь в нужных клетках и в нужное время: только так мы сможем оставаться здоровыми. Организм знает, как это делать, а мы, в свою очередь, поможем ему справиться с этой задачей, если будем придерживаться образа жизни, который способствует омоложению клеток.

Вы можете влиять на свои теломеразу и теломеры

К рубежу тысячелетий ученые уже привыкли воспринимать теломеразу и теломеры как основные элементы механизма клеточного старения. Но когда выяснилось, что снижение уровня теломеразы всего в два раза способно вызвать такое тяжелое последствие, как развитие теломерных синдромов, внимание научной общественности резко переключилось на гены, которые определяют длину теломер и содержание теломеразы в организме.

Именно тогда я (Элисса), получив ученую степень, приступила к работе на кафедре психологии здоровья в Калифорнийском университете в Сан-Франциско. Сьюзан Фолкман – ныне бывший директор Центра интегративной медицины имени Ошера, а также пионер в области методов преодоления стресса, – предложила мне присоединиться к группе исследователей, которые брали интервью у матерей, чьи дети страдали серьезными хроническими заболеваниями. Очевидно, эти женщины постоянно подвергались сильнейшему психологическому стрессу.

Я глубоко сочувствовала этим заботливым матерям, которые выглядели изможденными и значительно старше своего хронологического возраста. К тому времени Элизабет, переехавшая в Сан-Франциско, поселилась в студенческом городке Калифорнийского университета, и я следила за ее работой. Познакомившись с ней, я рассказала об ухаживающих за больными детьми матерях, которые участвовали в нашем исследовании. Если мне удастся договориться о финансировании, то можно ли будет проанализировать уровень теломеразы и длину теломер у этих женщин? Стоит ли вообще затевать изучение потенциального влияния стресса на сокращение теломер и преждевременное старение клеток?

Как и большинство молекулярных биологов того времени, я (Элизабет) рассматривала теломеры с одной конкретной и довольно узкой точки зрения. На мой взгляд, структура теломер поддерживалась исключительно на клеточно-молекулярном уровне и контролировалась специальными генами. Но когда Элисса задала вопрос о матерях, которые заботятся о больных детях, передо мной открылся совершенно новый взгляд на проблему. Я отреагировала не только как ученый, но и как мать. «Нам нужно еще лет десять, только чтобы в полной мере изучить генетику теломер», – произнесла я с долей сомнения в голосе, одновременно представляя, какому колоссальному стрессу подвергаются эти несчастные женщины. Я задумалась над тем, насколько матери, чьи дети страдают серьезными хроническими заболеваниями, истерзаны ежедневными заботами. Может, наши теломеры тоже с годами становятся такими? «Да, – согласилась я. – Давай проведем это исследование, если удастся найти ученого в моей лаборатории, который возьмется помочь с измерениями». Руку подняла одна из моих докторантов, Цзюэ Линь. Она занялась разработкой более точного способа измерения уровня теломеразы в здоровых клетках человека, и работа закипела.

Мы отобрали группу матерей, каждая из которых ухаживала за тяжелобольным ребенком. Любая дополнительная жизненная трудность у испытуемых могла привести к неточным результатам, так что мы исключили женщин, у которых отмечались серьезные проблемы с собственным здоровьем. Аналогично мы подобрали контрольную группу, включавшую матерей, чьи дети были здоровыми. На тщательный отбор ушло несколько лет.

Мы взяли у каждой женщины образец крови и измерили длину теломер в лейкоцитах. Мы заручились помощью Ричарда Каутона из Университета Юты, который незадолго до того разработал более простой способ измерения длины теломер в лейкоцитах человека (с использованием метода под названием «полимеразная цепная реакция»).

В 2004 году мы получили результаты исследования. Я (Элисса) сидела в своем кабинете, распечатывая на принтере данные численного анализа. Я взглянула на диаграмму рассеяния и ахнула: она в точности отражала зависимость, существование которой мы предполагали. Данные показывали, что длина теломер и уровень теломеразы находятся в обратной зависимости от уровня стресса, которому были подвержены испытуемые.

Я немедленно позвонила Элизабет. «Пришли результаты, – сказала я. – Причем данные еще поразительнее, чем мы могли себе представить».

Нас интересовал вопрос: может ли образ жизни влиять на длину теломер и количество теломеразы? Теперь у нас на руках был ответ.

Да.

Да, у матерей, которые, по их собственной оценке, подвергались наибольшему стрессу, уровень теломеразы оказался наименьшим.

Да, у матерей, которые, по их собственной оценке, подвергались максимальному стрессу, оказались самые короткие теломеры.

Да, у матерей, которые ухаживали за больными детьми дольше всего, теломеры были короче, чем у остальных.

Это тройное «да» означало, что полученные результаты не были случайностью или статистическим выбросом. Это также означало, что наш жизненный опыт, равно как и наша реакция на него, способны изменять длину теломер. Иными словами, человек может влиять на то, как он стареет, на самом базовом, клеточном, уровне.

На протяжении веков медики спорили о том, можно ли ускорить, замедлить или и вовсе обратить вспять процесс старения. Исследование, в котором участвовали матери больных детей, кардинально изменило наше представление о старении человека. Мы узнали, что своими действиями люди способны оберегать теломеры – а вместе с ними и клетки тела – от преждевременного старения. Вероятно, клеточное старение, вызванное износом теломер, может даже частично давать обратный ход. Шли годы, результаты того первого исследования находили дальнейшие подтверждения в других работах, о которых вы прочтете ниже. Выяснилось, что на состояние теломер влияют очень многие факторы, связанные с образом жизни.

Рис. 13. Зависимость длины теломер от продолжительности хронического стресса. Чем больше времени прошло с того момента, как у ребенка диагностировали хроническую болезнь, то есть чем больше времени его мать подвергалась постоянному стрессу, тем короче были ее теломеры {2}.

Оставшуюся часть книги мы посвятили описанию различных естественных способов, позволяющих повышать уровень теломеразы и восстанавливать теломеры. В основе этих рекомендаций лежат результаты проведенных нами исследований, в одних из которых мы измеряли только длину теломер, в других – только уровень теломеразы, а в третьих – оба параметра. Вы можете пополнить ряды первооткрывателей, используя результаты наших исследований, для того чтобы изменить собственное восприятие жизни, лучше заботиться о своем теле и эффективнее взаимодействовать с окружающими. И все ради того, чтобы защитить свои теломеры и надолго сохранить здоровье.

Лаборатория омоложения: инструкция

Жизнь полна мелких событий, из которых можно извлечь полезный опыт. В конце каждой следующей главы вы найдете раздел под названием «Лаборатория омоложения». С его помощью вы, если захотите, можете попробовать себя в роли исследователя. Ваши разум, тело и жизнь станут вашей персональной лабораторией, в которой вы сможете на практике оценить различные достижения науки, изучающей теломеры, а также научитесь изменять свою повседневную жизнь, с тем чтобы укрепить здоровье на клеточном уровне. Большинство методов, описанных в разделе «Лаборатория омоложения», непосредственно способствуют удлинению теломер, и все они помогают улучшить физическое или психическое здоровье.

Мы не просто так употребляем слово «лаборатория». Мы предлагаем вам проделать самые настоящие эксперименты, а не просто следовать категоричным указаниям. То, какие приемы окажутся для вас наиболее эффективными, будет зависеть от индивидуальных особенностей ваших тела и разума, предпочтений, а также от возраста. Так что попробуйте применить их на практике – возможно, всего по одному или по два за раз. Если какой-то из приемов окажется особенно полезным для вас, постарайтесь сосредоточить внимание именно на нем, пока он не станет привычным. Если вы будете регулярно практиковать любые предложенные в этом разделе приемы, то не только укрепите свое здоровье на клеточном уровне, но и улучшите самочувствие. Исследования наглядно показали, что изменения в образе жизни начинают отражаться на качестве теломер (речь идет как о длине теломер, так и о количестве теломеразы) за довольно короткий период – от трех недель до четырех месяцев. Как сказал Ральф Уолдо Эмерсон, «не стоит стесняться или сдерживать себя. Наша жизнь – это один большой эксперимент. Чем больше вы попробуете нового, тем лучше».

Часть II
Ваши клетки прислушиваются к вашим мыслям

Тест. Как вы реагируете на стресс

Во второй части книги мы с вами рассмотрим, как стресс воздействует на людей, а заодно научимся изменять отношение к нему, для того чтобы помочь теломерам и сделать свою повседневную жизнь более приятной. Для начала пройдите короткий тест. Он позволит определить вашу реакцию на стресс, от которой в немалой степени зависит длина теломер.

Смысл этого простого теста состоит в том, чтобы вы поняли, как именно реагируете на хронический стресс. Учтите, что это не официальная диагностическая шкала, используемая исследователями. Также имейте в виду, что чем серьезнее ситуация, тем больше баллов вы наберете, и это естественно. На основании полученного результата нельзя объективно судить о том, как вы реагируете на стресс в целом, потому что в жизни каждого человека бывают разные ситуации и реакции на них.

Общий балл от 0 до 11. У вас, как правило, здоровое отношение к стрессу. Сталкиваясь с ним, вы воспринимаете его не как угрозу, а скорее как вызов и стараетесь ограничить влияние сложных ситуаций на свою жизнь в целом. После любого тяжелого события вы быстро приходите в себя. Ваша устойчивость к стрессу идет на пользу теломерам.

Общий балл от 12 и выше. Вы реагируете на стресс так же, как и большинство людей. Ваш склад ума приводит к тому, что в стрессовой ситуации вы воспринимаете проблему как нечто более серьезное, чем есть на самом деле. Подобный склад мышления прямо или косвенно способствует сокращению теломер. Мы покажем, как изменить мышление, чтобы смягчить последствия стресса.

* * *

Теперь давайте подробнее разберем особенности мышления, связанные с каждым вопросом.

Вопросы 1 и 2 позволяют оценить, насколько сильную угрозу вы ощущаете, когда оказываетесь в стрессовой ситуации. Сильный страх в сочетании с плохим умением справляться со стрессом приводит к острой гормональной и воспалительной реакции на стресс. Боязнь угрозы включает в себя целый набор физиологических и психологических реакций, которые способны со временем нанести вред теломерам. К счастью, существуют способы превратить боязнь угрозы в ощущение вызова, которое является более здоровой и продуктивной реакцией.

Вопрос 3 помогает оценить вашу склонность к навязчивым размышлениям. Под навязчивыми размышлениями подразумеваются повторяющиеся непродуктивные мысли о том, что вас беспокоит. Если вы не уверены, часто ли с вами такое происходит, то самое время обратить на это внимание. Большинство факторов стресса носят кратковременный характер, но люди обладают удивительным умением продлевать их жизнь у себя в голове, позволяя им еще долго забивать разум. Навязчивые размышления могут приобретать серьезный, депрессивный характер, при этом человека начинают одолевать тревожные мысли о себе и своем будущем. Подобные размышления способны отравлять жизнь и наносить вред здоровью.

Вопрос 4 посвящен теме избегания дурных мыслей и подавления эмоций. Стараетесь ли вы специально не думать о стрессовых ситуациях и не делиться возникающими в связи с ними чувствами? От одной только мысли о проблемах у вас сводит желудок? Стремление отгородиться от неприятных эмоций вполне естественно, однако такая стратегия дает лишь временный эффект и не помогает справляться с хроническими трудностями.

Вопрос 5 затрагивает такую тему, как угроза эго. Боитесь ли вы, что стрессовая ситуация может навредить вашему чувству собственного достоинства и вашей личностной идентичности? Вызывает ли у вас стресс негативные мысли о самом себе вплоть до ощущения собственной никчемности? Самокритичные мысли нормальны, но, повторяясь слишком часто, они провоцируют выработку кортизола (гормона стресса), за счет чего наша чувствительность к стрессу повышается.

Вопрос 6 помогает выяснить, насколько вы способны к позитивному переосмыслению, то есть к восприятию стрессовых ситуаций в положительном ключе. Позитивное переосмысление позволяет извлечь выгоду из далекой от идеала ситуации или хотя бы подсластить пилюлю. Кроме того, этот вопрос дает понять, умеете ли вы испытывать здоровое сострадание к самому себе.

Если тест показал, что вы чересчур остро реагируете на стресс, не стоит падать духом. Не всегда можно изменить автоматическую реакцию на стресс. Но большинству из нас под силу менять свое восприятие на стрессовые события. В этом и заключается секрет стрессоустойчивости.

Ну а теперь попытаемся разобраться, как стресс влияет на теломеры и клетки нашего тела и что мы можем изменить в себе для более эффективной их защиты.

Глава 4
Как стресс добирается до ваших клеток

В этой главе мы изучим влияние стресса на теломеры, объясним разницу между обычным и токсическим стрессом, а также покажем, как стресс и короткие теломеры воздействуют на иммунную систему. У людей, которые в стрессовой ситуации чувствуют чрезмерную угрозу, теломеры более короткие по сравнению с теми, кто воспринимает стресс как вызов. Вы узнаете, как заменить неблагоприятную реакцию на стресс полезной.

Почти 15 лет назад я (Элисса) ехала через всю страну вместе с мужем. Мы только что окончили аспирантуру в Йельском университете и поступили в докторантуру в Сан-Франциско. Город не из дешевых, поэтому мы договорились пожить в семье моей сестры. Мы рассчитывали, что, когда приедем, как раз познакомимся с моим племянником, который вот-вот должен был родиться. На самом деле срок беременности давно вышел. Я звонила каждый день, чтобы узнать последние новости, но уже несколько дней не могла дозвониться ни до кого из родственников.

Примерно на полпути телефон наконец зазвонил. На другом конце провода мы услышали дрожащие голоса. Ребенок родился, но во время индуцированных родов что-то пошло не так. Малыша поместили в кувез и кормили через желудочный зонд. Это был прекрасный, здоровый на вид мальчик, но МРТ показала глубокое повреждение головного мозга. Младенец был парализован, слеп, его мучили судороги.

Спустя несколько месяцев малыш покинул отделение интенсивной терапии, и его забрали домой. Мы с мужем помогали ухаживать за ребенком, у которого были особые потребности. Мы на собственном опыте познали, насколько горька жизнь тех, кто круглосуточно заботится о тяжелобольном человеке. Физический труд и нехватка времени не были нам в новинку, но стресс, с которым мы сталкивались раньше, не шел ни в какое сравнение с тем, что мы переживали сейчас. Нужно было постоянно сохранять бдительность и действовать молниеносно, а на сердце, что хуже всего, лежал тяжкий груз. Но труднее всего, пожалуй, было наблюдать и ощущать ту боль, которую изо дня в день испытывали моя сестра и ее муж. Вся их жизнь крутилась вокруг необходимости обеспечивать ребенку надлежащий медицинский уход.

Стресс, который возникает при уходе за больными, относится к категории самых сильных. Он изматывает и физически, и эмоционально. Это связано в первую очередь с тем, что от подобной «работы» нет возможности отдохнуть: она тесно переплетена с повседневной жизнью. Ночью, когда мы нуждаемся в отдыхе, чтобы привести в порядок тело и разум, такие люди продолжают «дежурить». Раз за разом им приходится просыпаться, чтобы помочь больному. У них никогда не хватает времени, чтобы позаботиться о себе. Они пропускают приемы у врача, не занимаются спортом и не встречаются с друзьями. Уход за больными родственниками – благородная работа, которую многие выполняют из любви, преданности и чувства ответственности, но общество не поддерживает таких людей, их усилия остаются недооцененными. А ведь каждый год только в США люди, ухаживающие за больными родственниками, в общей сложности выполняют объем работы, за который профессиональным сиделкам заплатили бы порядка 375 миллиардов долларов {1}.

Такие люди зачастую чувствуют себя непонятыми и отдаляются от окружающих. По мнению специалистов, они подвержены наиболее выраженному хроническому стрессу. Вот почему мы нередко просим тех, кто ухаживает за своими больными родственниками, поучаствовать в наших исследованиях на тему стресса. Их опыт может многое поведать о том, как теломеры реагируют на серьезный стресс. В этой главе вы узнаете то, что мы выяснили, наблюдая за группой людей, которые стали сиделками поневоле, а именно: продолжительный, хронический стресс разъедает теломеры. К счастью для тех, кто не в состоянии оградить себя от хронического стресса (и для тех, кто набрал более 12 баллов в тесте), мы также выяснили, что в наших силах хотя бы частично защитить теломеры от вреда, что наносит им стресс.

«Словно за углом меня поджидает бандит»: как стресс вредит нашим клеткам

В ходе первого совместного исследования мы изучили группу людей, подверженных максимальному стрессу, – матерей, которые заботились о своих тяжелобольных детях. Выше мы уже рассказывали об этом исследовании. Именно оно позволило обнаружить явную взаимосвязь между стрессом и сокращением теломер. Теперь же нам хотелось бы подробнее разобрать степень причиняемого вреда. Миновало более десяти лет, а эти данные по-прежнему заставляют задуматься.

Мы обнаружили, что уход за больными детьми губительно сказывался на матерях, подтачивая их теломеры. Чем дольше женщина ухаживала за своим больным ребенком, тем короче были ее теломеры. Эта зависимость сохранилась и после того, как мы учли другие факторы, способные влиять на состояние теломер, в том числе возраст и индекс массы тела участниц.

Однако выяснилось и кое-что еще. Чем более сильный стресс ощущали женщины, тем короче были их теломеры. Причем это касалось не только матерей, ухаживавших за больными детьми, но и абсолютно всех участниц исследования, в том числе женщин из контрольной группы, чьи дети были здоровы. У женщин, подверженных сильному стрессу, помимо прочего, уровень теломеразы оказался почти в два раза ниже, чем у тех, кто успешно справлялся со стрессом, так что их организм хуже защищал теломеры своих клеток.

Люди реагируют на стресс очень по-разному: «словно у меня на груди лежит пудовая гиря», «словно желудок завязали узлом», «словно в легких работает насос, который не дает вздохнуть полной грудью», «сердце стучит так, словно за углом меня поджидает бандит». В основе этих метафор лежат физические ощущения, поскольку стресс воздействует не только на мозг, но и на тело. Когда наша система реагирования на стресс приходит в полную боевую готовность, организм начинает вырабатывать дополнительные порции гормонов стресса – кортизола и адреналина. Сердцебиение учащается, кровяное давление растет. Блуждающий нерв, обычно помогающий контролировать физиологическую реакцию на стресс, перестает нормально функционировать. Вот почему становится труднее дышать, держать себя в руках, смотреть на ситуацию в радужном свете. Когда человек испытывает хронический стресс, организм постоянно остается начеку и описанные реакции протекают в нем непрерывно, пусть и с меньшей силой.

Наше исследование показало, что некоторые аспекты физиологической реакции на стресс, в том числе снижение активности блуждающего нерва и повышение уровней кортизола и адреналина во время сна, непосредственно связаны с сокращением теломер или снижением уровня теломеразы {2}. Такая реакция, очевидно, ускоряет процесс биологического старения. Мы открыли совершенно новую причину того, что люди, подверженные сильному стрессу, выглядят измученными и чаще болеют: стресс разрушает их теломеры.

Короткие теломеры и стресс: что причина, а что следствие?

Если результаты исследования демонстрируют причинно-следственную связь, добросовестный ученый обязательно проверит, не в обратную ли сторону от предполагаемой эта связь направлена. Так, например, в былые времена люди думали, будто жар становится причиной болезни, теперь же мы знаем, что зависимость прямо противоположная: болезнь вызывает жар.

Получив результаты исследования, в котором участвовали матери «сиделки», мы добросовестно задались вопросом: почему у людей, подверженных сильному стрессу, теломеры оказались более короткими? Действительно ли стресс приводит к сокращению теломер? Или же, наоборот, из-за коротких теломер у человека по какой-то причине развивается предрасположенность к стрессу? Матери, заботящиеся о больных детях, помог ли добыть первые убедительные данные, позволившие ответить на этот важный вопрос. Явная зависимость длины теломер от продолжительности сильного стресса стала убедительным доказательством того, что именно под действием стресса длина теломер уменьшается со временем. Длина теломер (с учетом возраста участниц) никак не могла влиять на количество лет, на протяжении которых мать заботилась о больном ребенке, так что причинно-следственная связь неминуемо должна быть однозначной: от количества лет, потраченных на уход за больным ребенком, зависела степень сокращения теломер. Кроме того, мы проверили, не играет ли здесь роли возраст ребенка сам по себе. Если годы ухода за больным ребенком способствуют большему износу теломер, чем годы воспитания здорового ребенка (в контрольной группе), то зависимость между длиной теломер и возрастом ребенка должна наблюдаться только у матерей, чьи дети хронически больны. Что ж, это мы и обнаружили. Затем были проведены исследования на животных, подтвердившие, что чрезмерный стресс со временем вызывает уменьшение длины теломер.

Ситуация с депрессией оказалась сложнее. Полученных данных было недостаточно, чтобы полностью исключить вероятность того, что клеточное старение в какой-то мере способствует развитию депрессии. Это заболевание может носить наследственный характер. Девочки, чьи матери страдали от депрессии, не просто были подвержены ей в большей степени. Еще до появления первых признаков депрессии теломеры в клетках их крови были короче, чем у девочек, которые не испытывали депрессии {3}. К тому же чем сильнее девочки, склонные к депрессии, реагировали на стресс, тем короче были их теломеры. Так что здесь причинно-следственная связь работает в обоих направлениях: короткие теломеры могут предшествовать депрессии, а та ускоряет сокращение теломер.

Слишком много стресса – это сколько?

Стресс – неизбежный спутник нашей жизни. Но какое количество стресса люди способны перенести, прежде чем он начнет губить теломеры? Многочисленные исследования, проведенные за последние несколько десятилетий, равно как и самое первое наше исследование, дали понять, что реакция теломер на стресс прямо зависит от его количества. Если вы когда-либо употребляли спиртное, то должны представлять характер такой зависимости. Бокал вина время от времени за ужином не вредит здоровью и даже может принести пользу – при условии, что вы не сядете после этого за руль. Если же изо дня в день выпивать по несколько бокалов вина или стаканов виски, ситуация кардинально меняется. По мере увеличения дозировки начинает проявляться токсический эффект алкоголя: он разрушает печень, сердце и пищеварительный тракт, попутно повышая риск развития рака и возникновения других серьезных проблем со здоровьем. Чем больше человек пьет, тем больше вреда себе причиняет.

Между длиной теломер и стрессом существует очень похожая взаимосвязь. В малых дозировках стресс не вредит теломерам. Более того, краткосрочный стресс, с которым легко можно справиться, способен даже приносить пользу: за счет этого организм тренируется преодолевать сложности. Формируются навыки и вырабатывается уверенность в себе, необходимые для преодоления жизненных трудностей. С физиологической точки зрения непродолжительный стресс может укрепить здоровье клеток (в медицине этот феномен называется гормезисом). Итак, взлеты и падения, с которыми мы сталкиваемся в повседневной жизни, обычно не разрушают теломеры. А вот хронический стресс, воздействуя на нас год за годом, способен причинить организму огромный ущерб.

Сегодня уже есть убедительные доказательства зависимости между сокращением теломер и определенными видами стресса, такими как длительный уход за серьезно больным родственником и эмоциональное выгорание на работе. Легко догадаться, что серьезные психологические травмы – и неважно, получены они в недавнем прошлом или далеком детстве, – тоже связаны с повреждением теломер. К подобным травмам относятся изнасилование, сексуальные домогательства, жестокое обращение, бытовое насилие, продолжительные издевательства сверстников {4}.

Разумеется, теломеры сокращаются не из-за сложной ситуации самой по себе, а из-за стресса, который испытывают люди, попавшие в эту ситуацию. Но даже в обстоятельствах, провоцирующих стресс, главную роль играет доза. Проблемный месяц на работе, конечно, потреплет вам нервы, но теломеры почти наверняка не успеют пострадать. Они достаточно крепкие для того, чтобы выдержать такой удар, иначе мы бы все долго не протянули. (Недавнее обзорное исследование показало наличие взаимосвязи между непродолжительным стрессом и короткими теломерами, но этот эффект настолько незначителен, что вряд ли он сможет существенно повлиять на отдельно взятого человека {5}. Впрочем, даже если краткосрочный стресс действительно приведет к сокращению теломер, то эффект, скорее всего, будет временным и теломеры быстро восстановят утраченные пары оснований.) Когда же стресс затягивается, становясь основным лейтмотивом в жизни, его можно сравнить с капельницей, наполненной медленно действующим ядом. Капля за каплей он будет с годами все больше разрушать ваши теломеры. Таким образом, каждому человеку жизненно важно по возможности избегать ситуаций, которые изо дня в день отравляют его психику.

К счастью для тех, чья жизнь переполнена стрессом, от которого невозможно избавиться, история на этом не заканчивается. Наше исследование продемонстрировало, что хронический стресс далеко не всегда приводит к повреждению теломер. У некоторых участниц исследования, несмотря на сильный стресс, вызванный заботой о больном ребенке, теломеры оставались достаточно длинными. Эти женщины, наделенные высокой сопротивляемостью стрессу, помогли понять, что для защиты теломер человеку вовсе не обязательно убегать от сложных жизненных ситуаций. Как бы невероятно это ни звучало, человек способен использовать стресс в качестве щита для своих теломер.

Не угрожайте теломерам – бросайте им вызов

Просмотрев данные, полученные в ходе нашего первого исследования, мы наткнулись на загадочную закономерность. У некоторых матерей-«сиделок» уровень стресса был ниже, чем у остальных, а их теломеры – длиннее. Мы спросили себя: почему они испытывают меньше стресса? В конце концов, они ухаживали за больными детьми не меньше, чем остальные участницы исследования. Они выполняли примерно те же самые обязанности и тратили на это приблизительно столько же часов в день (приемы у врача, уколы и другие лечебные процедуры, кормление с ложечки или через трубку, смена подгузников, купание и т. д.).

Чтобы понять, что защищало теломеры этих матерей, мы решили проверить, как люди реагируют на стресс в режиме реального времени, то есть на наших глазах. Мы пригласили в лабораторию новую группу женщин, чтобы подвергнуть их стрессу. Добровольцам, согласившимся принять участие в эксперименте, говорили что-то вроде: «Вас попросят выполнить определенные задания перед двумя экзаменаторами. Вы должны выложиться по полной. Вам нужно будет подготовить речь на пять минут и выступить с ней, а также произвести в уме арифметические вычисления. Вы можете набросать план речи на бумаге, но все вычисления должны быть произведены только в уме». Звучит не так уж сложно, не правда ли? Однако на деле все воспринимается иначе, особенно когда перед тобой скептически настроенная аудитория.

Участниц по очереди приглашали в кабинет, где проводились испытания. Каждая из них вставала посреди комнаты перед двумя учеными, сидевшими за столом. Ученые смотрели на участниц с выражением лица, которое лучше всего можно описать как «каменное». Они не улыбались, не кивали головой, не подбадривали. Формально каменное выражение лица можно назвать нейтральным – ни положительным, ни отрицательным. Но большинство из нас привыкли, что окружающие нам улыбаются, кивают в ответ на наши слова или хотя бы стараются быть милыми. Если сравнить с привычными ситуациями общения, то каменное выражение лица будет восприниматься как проявление неодобрения или чрезмерной строгости.

Исследователи ставили перед участницей задачу, например: «Пожалуйста, вычтите в уме 17 из 4923 и назовите вслух полученный результат. Затем вычтите 17 из полученного числа и т. д., выполнив эту операцию как можно больше раз за следующие пять минут. Очень важно, чтобы вы выполняли задачу быстро и точно. Мы будем оценивать вас по ряду факторов. Время пошло».

Участница принималась выполнять поставленную задачу, а ученые пристально смотрели на нее, держа наготове ручки, чтобы записывать результаты. Если участница запиналась (а запиналась почти каждая), то ученые поворачивались друг к другу и начинали перешептываться.

После этого участница произносила пятиминутную речь перед теми же двумя учеными, которые вели себя по-прежнему. Если она заканчивала речь до того, как истекли отведенные ей пять минут, ученые показывали на часы и говорили: «Продолжайте!» Пока участница выступала, ученые то и дело переглядывались, хмурили брови и неодобрительно покачивали головой.

Этот классический лабораторный стресс-тест, разработанный Клеменсом Киршбаумом и Дирком Хеллхаммером, лежит в основе многих психологических исследований, и его целью определенно не является проверка ораторских и вычислительных способностей человека. Он создан для того, чтобы вызвать у человека стресс. Что же заставляет участников так сильно нервничать? Начнем с того, что считать в уме и выступать экспромтом перед публикой совсем непросто. Однако главный стрессовый фактор – скептическая реакция экзаменаторов. Каждый из нас испытывает стресс, выполняя какое-либо задание перед другими людьми. А когда они еще и критично настроены, уровень стресса возрастает. Несмотря на то что нашим добровольцам ничто не угрожало: они находились в безопасной обстановке, в хорошо освещенной университетской лаборатории, – у них наблюдалась резко выраженная стрессовая реакция.

Мы подвергли этому тесту и обычных женщин, и тех, кто ухаживал за хронически больными родственниками. Мы поинтересовались их мыслями дважды: первый раз – после того как участницам изложили суть задания, второй – после того как оба задания были выполнены. Оказалось, что все участницы испытали стресс в той или иной мере, но реагировали на него по-разному. И только один тип стрессовой реакции способствовал повреждению теломер {6}.

Реакция угрозы: тревога, стыд – и преждевременная старость

Во время этого небольшого эксперимента у некоторых женщин в ответ на стресс возникала реакция угрозы. Она развилась в ходе эволюции и, по сути, предназначалась на случай встречи лицом к лицу с хищником, который собирается нас съесть. Эта реакция подготавливает наши тело и разум к последствиям атаки. Как вы, наверное, догадались, частое повторение реакции угрозы не идет на пользу теломерам.

Если вы подозреваете, что при стрессе у вас возникает чрезмерная реакция угрозы, не стоит переживать. Вскоре мы покажем вам проверенные в лабораторных условиях способы, позволяющие преобразовать эту реакцию так, чтобы она не вредила теломерам. Первым делом, однако, важно понять, что представляет собой реакция угрозы и какими ощущениями она сопровождается. Если говорить с физической точки зрения, то реакция угрозы вызывает сужение кровеносных сосудов – это необходимо, чтобы уменьшить кровопотерю в случае травмы, но заодно ухудшает кровоснабжение головного мозга. Надпочечники начинают вырабатывать кортизол, который стимулирует синтез глюкозы, снабжая организм дополнительной энергией. Блуждающий нерв, напрямую соединяющий мозг с внутренними органами и обычно поддерживающий в нас ощущение покоя и безопасности, перестает выполнять эту функцию. Как результат, сердцебиение учащается, а давление повышается. Человек может упасть в обморок или даже описаться. Ответвления блуждающего нерва раздражают мимические мышцы, и когда он утрачивает активность, другому человеку становится еще сложнее правильно интерпретировать ваше выражение лица. А если и у других наблюдается схожее неопределенное выражение лица, которое можно интерпретировать по-разному, вы, в свою очередь, начинаете воспринимать их враждебно. Вы замираете на месте, у вас холодеют кисти рук и ступни, из-за чего движения еще больше затрудняются.

Полномасш�

THE TELOMERE EFFECT: A Revolutionary Approach to Living Younger, Healthier, Longer

Elizabeth Blackburn, PhD Elissa Epel, PhD

Copyright © 2017 by Elizabeth Blackburn and Elissa Epel Illustrations by Colleen Patterson of Colleen Patterson Design

© Иван Чорный, перевод на русский язык, 2016

© Оформление. ООО «Издательство «Э», 2017

* * *

ЗДОРОВЬЕ: НАУЧНЫЙ ПОДХОД

Генетика на завтрак. Научные лайфхаки для повседневной жизни

Австрийский молекулярный биолог и генетик Мартин Модер создал сборник советов для повседневной жизни, эффективность которых научно доказана. Эта книга научит правильно флиртовать, подскажет способ эффективного избавления от лени и прокрастинации, а также расскажет о самых интересных экспериментах по поиску источника вечной молодости. Читайте обо всех необычных (но очень действенных!) лайфхаках, которыми пользуются сами ученые.

Грязные гены. «Большая стирка» для вашей ДНК. Как изменить свою наследственность

Что, если бы вам сказали, что гены могут «пачкаться», как рубашка или джинсы, а ваши жизнь и здоровье напрямую зависят от того, как часто вы устраиваете им «большую стирку»? Много десятилетий считалось, что мы не можем влиять на гены, что наша наследственность – это камень, который рано или поздно придавит нас, что бы мы ни делали. Однако это совсем не так. Автор этой книги, доктор Бен Линч, считает, что гены «заряжают пистолет», но вовсе необязательно, что курок однажды будет спущен. Он оригинально сравнивает наши действия по очистке генов с обыкновенной стиркой одежды и представляет собственноручно разработанную программу, которая предполагает и «замачивание», и прицельное «оттирание пятен» и «бережное отбеливание». Следуя его советам, вы сможете определить, какой ген у вас функционирует неправильно и что необходимо сделать, чтобы устранить проблему.

Умный ген. Какая еда нужна нашей ДНК

«Умный ген» показывает, как пищевые привычки наших предков могут помочь нам вести здоровую, долгую и активную жизнь. Доктор Шэнахан предлагает стратегии питания, которые помогут не только прийти к здоровому образу жизни, но и внести изменения в вашу ДНК. А это значит, что вы не просто почувствуете себя гораздо лучше ‒ вы обеспечите хорошее самочувствие своим будущим детям и себе в будущем!

Твой второй мозг – кишечник. Книга-компас по невидимым связям нашего тела

Известный специалист по питанию, врач аллерголог-диетолог, Божена Кропка уверена: от здоровья кишечника зависит наша способность мыслить, принимать решения, жить и быть счастливыми. В этой книге раскрываются неочевидные связи между работой кишечника и нашим психическим и физическим самочувствием, даются рекомендации по правильному питанию, лечению самых частых заболеваний желудка и кишечника.

Предисловие от научного рецензента

Приступая к чтению книги известного ученого, лауреата Нобелевской премии по физиологии и медицине 2009 года «За открытие механизмов защиты хромосом теломерами и фермента теломеразы» (премию с ней разделили ее бывшая аспирантка Кэрол Грейдер и ученый Джек Шостак), мы должны понимать, что хотим подсмотреть за миром малоизведанным и сакральным – миром научных открытий, которые перевернули наши представления о природе и здоровье. Развитие теломерной концепции старения уже заняло более 40 лет. Тогда, в конце 1970-х – начале 1980-х, казалось, что ключ к пониманию механизма найден, осталось только повернуть его в нужную сторону. Однако, как это обычно бывает, выяснилось, что теломеры лишь один из механизмов регуляции жизненного цикла клеток, одна из возможностей их восстановления, да и то не всех, а значит, «философский камень» вечной молодости еще только предстоит найти. Овладев им, мы, безусловно, приближаемся, как образно выразилась научный журналист Елена Кокурина в своей книге «Бессмертные», посвященной исследователям старения, к разгадке тайны.

Элизабет Блэкбёрн перебралась из Австралии в Кембридж в 1972 году для написания диссертации. После защиты она отправилась в США, чтобы работать в лучших университетах – Йельском, а позднее в Беркли. Как это часто бывает в истории науки, к самым поразительным открытиям ее привело изучение совершенно невзрачных и несимпатичных обитателей озерного дна, формирующих столь не любимую нами муть стоячей воды, – маленьких инфузорий тетрахимен. Каково же было удивление, когда выяснилось, что механизмы клеточного обновления настолько консервативны в эволюции, что описанный у них фермент восстановления утраченных участков ДНК – теломераза – был обнаружен в клетках человека, что сулило человечеству не виданные по результативности подходы к борьбе и со старением, и с многими заболеваниями, включая рак.

К началу 1990-х открытия Элизабет получают всеобщее признание. Премии и почетные звания льются на нее водопадом: премия НАН США в области молекулярной биологии (1990), почетный доктор наук Йельского университета (1991), Международная премия Гайрднера (1998), премия Розенстила (совместно с Кэрол Грейдер) (1999), премия Харви (1999), ученый года в штате Калифорния (California Scientist of the Year) (1999), премия Диксона (2000), медаль Уилсона от Американского общества клеточной биологии (2001), премия Хейнекена (2004), медаль Бенджамина Франклина (2005), премия Ласкера за фундаментальные медицинские исследования (совместно с Кэрол Грейдер и Джеком Шостаком) (2006), премия Грубера по генетике (2006) и многие другие. Венцом признания стали Нобелевская премия (2009) и королевская медаль Великобритании (2015).

Обывателю она стала известна в 2004 году, когда ее имя попало в таблоиды в связи с выходом из Президентского совета по этике в знак протеста по отношению к политике Буша по редукции исследований эмбриональных стволовых клеток. Она не стала стесняться в выражениях: «Существует растущее ощущение того, что научными исследованиями, которые в конце концов определяются стремлением к истине, манипулируют для достижения политических целей». Попутно Элизабет обвинила и экспертов в предоставлении отчетов, угождающих политической конъюнктуре во вред правде.

Ожогом для русскоязычной общественности стало решение Нобелевского комитета проигнорировать вклад нашего соотечественника Алексея Матвеевича Оловникова в развитие теломерной теории – его концепцию, высказанную им в 1971–73 годах, в том числе на страницах и англоязычной прессы. В нескольких своих печатных работах он предложил объяснять предел деления клеток в искусственных условиях наличием гипотетического лимитирующего участка в хромосомах, а способ их восстановления – действием особого фермента, тандем-ДНК-полимеразы.

Настоящая книга Элизабет Блэкбёрн написана в соавторстве с медицинским психологом Элиссой Эпель. В тексте приводятся интересные случаи, свидетельствующие о том, как наши психоэмоциональная, а значит, и гормональная сферы влияют на биологический возраст через модулирование работы теломер и фермента теломеразы. Такое изложение наверняка привлечет к изданию не только любителей науки, но и читателей, ищущих практической пользы от научных открытий: в книге большое количество простых и эффективных, по мнению авторов, рецептов действий, направленных на сохранение здоровья и молодости. Как сказала сама Элизабет в интервью «Гардиан» в январе 2017 года, «люди до сих пор не понимали, как изменение образа жизни может помочь предотвратить болезнь на клеточном уровне. Одним из объяснений является поддержание ваших теломер… Мы предлагаем новую биологическую подоплеку связи разума и тела».

Безусловно, эта книга станет классикой научной беллетристики, а читатели найдут в ней полезные инструкции по сохранению здоровья.

Роман Деевкандидат медицинских наук,главный редактор научно-практического журнала «Гены и клетки»,директор по науке ПАО «Институт стволовых клеток человека»,заведующий кафедрой патологической анатомии с курсом судебной медицины Рязанского государственного медицинского университета им. академика И.П. Павлова

Я посвящаю эту книгу Джону и Бену: они свет моей жизни, придающий ей смысл.

Элизабет Блэкбёрн

Я посвящаю эту книгу своим родителям, Дэвиду и Лоис, которые вдохновляют меня тем, что живут по полной, хотя обоим уже за восемьдесят,

а также Джеку и Дэнни, которые делают мои клетки счастливыми.

Элисса Эпель

Предисловие авторов: почему мы написали эту книгу

Продолжительность жизни Жанны Кальман – 122 года – стала одной из самых высоких в истории. В 85 она начала заниматься фехтованием. На одиннадцатом десятке все еще ездила на велосипеде {1}. Когда ей исполнилось 100 лет, она прошлась по всему Арлю (ее родной город, расположенный во Франции) и поблагодарила людей, которые поздравили ее с днем рождения {2}. У Жанны Кальман было то, о чем мечтает каждый из нас, – здоровье до последнего дня. Старение и смерть неизбежны, но мы в силах повлиять на то, какой будет наша жизнь до самого конца. Мы можем жить лучше и полнее не только сейчас, но и в старости.

Исследованием вопросов, ответы на которые помогут достигнуть этой цели, занимается относительно новый раздел биологии, изучающий теломеры. Эта наука сможет защитить нас от хронических заболеваний и улучшить состояние организма до последней клетки и на всю жизнь. Для того чтобы поделиться с вами этой крайне важной информацией, мы и написали свою книгу.

Здесь вы ознакомитесь с новым научным подходом к старению человека. В наши дни[1] большинство ученых объясняют процесс старения следующим образом: ДНК человеческих клеток постепенно накапливает повреждения, из-за чего клетки становятся старыми и недееспособными. Но у каких именно клеток повреждается ДНК? И почему она повреждается? Исчерпывающих ответов на эти вопросы пока никто не дает, хотя многое указывает на то, что разгадку надо искать в теломерах. Различные болезни могут казаться не связанными друг с другом, потому что они затрагивают разные органы и части тела. Однако в ходе научных исследований и клинических испытаний родилась совершенно новая концепция. С возрастом теломеры по всему организму укорачиваются, и этот скрытый от нашего взора механизм играет немаловажную роль в развитии большинства старческих болезней. Именно в теломерах кроется причина того, что организм со временем теряет способность к восстановлению тканей (так называемое клеточное, или репликативное, старение). Есть и другие причины, по которым клетки перестают нормально функционировать и преждевременно умирают, и есть другие факторы, которые способствуют старению человека. Однако сокращение теломер сказывается на этом процессе наиболее явно и с самого раннего возраста. К счастью, сокращение теломер можно замедлить и даже обратить вспять – и это главное.

Мы собрали разрозненные данные, полученные в ходе исследований теломер, и превратили их в связный рассказ, изложенный доступным для массового читателя языком. Прежде вы могли найти эту информацию только в научных статьях, да и то вам пришлось бы разыскивать ее по кусочкам. Адаптация научных данных для широкой публики оказалась весьма непростой и ответственной задачей. Мы не смогли охватить все аспекты старения и все теории, объясняющие этот процесс, а также использовать точные научные термины везде, где это было необходимо, равно как не смогли указать все оговорки до единой. Эти вопросы подробно рассмотрены в научных журналах, где публиковались проанализированные нами исследования, и мы призываем заинтересованных читателей изучить эти потрясающие труды, ссылки на большую часть из которых приведены в книге. Мы также написали обзорную статью, посвященную новейшим исследованиям природы теломер, которая была опубликована в рецензируемом журнале Nature, – в ней вы найдете описание отдельных механизмов старения на молекулярном уровне {3}.

Наука – командный спорт. Нам выпала огромная честь участвовать в исследованиях совместно с учеными, специализирующимися в самых разных областях знаний. Многое мы узнали от исследовательских групп, работающих по всему миру. Процесс старения человека – головоломка, состоящая из множества деталей. За последние несколько десятилетий появилась новая информация, значительно приблизившая нас к разгадке. Понимание природы теломер позволило нам составить общую картину – разобраться, как старение клеток влияет на возникновение огромного числа возрастных болезней. Наконец-то появилась столь убедительная и перспективная теория, что мы не могли не поделиться ею с широкой общественностью. Сегодня мы достаточно хорошо понимаем, как устроены и функционируют теломеры человека, как о них заботиться и какую роль они играют в жизни отдельных людей и человечества в целом. Мы поделимся с вами основной информацией о теломерах, о том, какое отношение они имеют к болезням, здоровью, мышлению людей и даже к благополучию их семей и сообществ. Собирая разрозненные сведения, мы многое узнали о том, что влияет на теломеры, благодаря чему научились воспринимать мир как единое целое, о чем рассказывается в заключении книги.

Мы написали эту книгу еще и для того, чтобы уберечь вас от опасности. Интерес к механизмам старения и теломерам растет очень бурно, из-за чего в прессе или Интернете появляется не только актуальная информация, но и ошибочные данные, а также рекомендации, соблюдение которых чревато риском для здоровья. Так, например, некоторые производители кремов и пищевых добавок утверждают, что их продукция способствует удлинению теломер и тем самым увеличивает продолжительность жизни. Однако такие средства – при условии, что они и правда действуют на организм подобным образом, повышают риск развития рака. Существуют вполне безопасные способы продлить жизнь клеток, и лучшие из них мы постарались включить в книгу. Вы не отыщете на ее страницах чудесных секретов мгновенного омоложения. Вместо этого вы найдете конкретные, научно подтвержденные концепции, которые помогут сделать вашу дальнейшую жизнь здоровой, долгой и плодотворной. Некоторые из представленных методик могут показаться банальными, однако более глубокое понимание механизмов, которые лежат в их основе, позволит вам взглянуть на них по-новому и начать осознанно применять их в повседневной жизни.

Наконец, мы хотели бы подчеркнуть, что никто из нас не имеет отношения к коммерческим компаниям, которые продают продукцию, воздействующую на теломеры, или предлагают сделать анализ теломер за деньги. Мы стремились всего лишь максимально доходчиво изложить новейшую информацию о теломерах и сделать ее доступной для всех, кому она может пригодиться. Исследования теломер совершили настоящий прорыв в понимании процессов старения и омоложения, и нам хотелось бы поблагодарить каждого специалиста, который внес вклад в получение данных, представленных в книге.

За исключением «поучительного рассказа», приведенного во введении, все изложенные в книге истории взяты из реальной жизни и основаны на реальных событиях. Мы от души благодарим всех, кто согласился поделиться с нами своими историями. Из соображений конфиденциальности мы изменили некоторые имена и детали этих рассказов.

Надеемся, книга окажется полезной для вас, вашей семьи и всех тех, кому наука о теломерах сможет хоть как-то помочь.

Введение

Повесть о двух теломерах

Прохладное утро в Сан-Франциско. Две подруги сидят на террасе кафе, попивая горячий кофе. Для них это единственное время, свободное от домашних хлопот, семьи, работы и бесконечного списка дел.

Кара рассказывает, как сильно она устает и какой уставшей чувствует себя постоянно. Мало того, она регулярно подхватывает на работе простуду, стоит кому-либо из коллег приболеть, а любая простуда неизбежно заканчивается для нее гайморитом. Еще и бывший муж все время «забывает», когда его очередь забирать детей из школы, а сварливый начальник то и дело прикрикивает на нее. Иногда, когда Кара лежит ночью в кровати, ее сердце вдруг начинает стучать как сумасшедшее. Это длится всего несколько секунд, но потом Кара долго не может заснуть, перебирая тревожные мысли. «Может, это всего лишь стресс? – успокаивает она себя. – Я слишком молода, чтобы у меня были проблемы с сердцем, так ведь?»

– Так нечестно, – со вздохом говорит она Лизе. – Мы с тобой ровесницы, но я выгляжу заметно старше.

И она права. В утреннем свете Кара выглядит измученной. Она осторожно тянется к чашке с кофе, словно у нее болят плечи и шея.

Лиза же, напротив, выглядит очень бодрой. Ее глаза и кожа светятся здоровьем, а сил и энергии явно хватит на весь предстоящий день. На самом деле Лиза не особо задумывается о своем возрасте, лишь иногда радуется тому, что с годами стала мудрее.

Посмотрев на сидящих бок о бок женщин, вы действительно подумали бы, что Лиза моложе подруги. А если бы вы смогли заглянуть им под кожу, то обнаружили бы, что разница между ними еще более разительная, чем кажется. Хронологический возраст у обеих одинаковый, но биологически Кара на пару десятков лет старше Лизы.

Неужели Лиза пользуется каким-нибудь дорогим кремом для лица, который держит от всех в секрете? Или проходит курс лазерной терапии у дерматолога? Или у нее хорошая наследственность? А может, в ее жизни попросту нет всех тех проблем, с которыми год за годом сталкивается ее подруга?

Нет, дело тут вовсе не в этом. В жизни Лизы тоже хватает стресса. Два года назад она потеряла мужа в автомобильной аварии и теперь, подобно Каре, одна воспитывает детей. С деньгами приходится туго: недавно созданной компании, в которой Лиза работает, уже который квартал чудом удается избежать банкротства.

Так в чем же дело? Почему эти две подруги стареют настолько по-разному?

Ответ на этот вопрос прост, и он имеет отношение к процессам, протекающим в клетках организма обеих женщин. Клетки Кары подвержены преждевременному старению. Она выглядит старше своих лет, и в скором будущем ей предстоит столкнуться с возрастными болезнями. Клетки Лизы, напротив, постоянно обновляются – она дышит молодостью.

Почему люди стареют по-разному

Почему мы стареем с разной скоростью? Почему одни люди даже в преклонном возрасте проворны и энергичны, тогда как другие с молодых лет жалуются на болезни, усталость и рассеянность? Наглядно изобразить эту разницу можно следующим образом.

Посмотрите на верхнюю белую полоску на рис. 1. Она отображает здоровые годы Кары – ту часть ее жизни, когда она будет оставаться здоровой. Уже после 50 лет белый цвет сменится серым, а к 70 – и вовсе почернеет. Начнется другой этап ее жизни – больные годы.

Имеются в виду годы, омрачаемые возрастными болезнями: сердечно-сосудистыми заболеваниями, артритом, диабетом, раком, болезнями легких, проблемами с иммунной системой и т. д. Состояние кожи и волос тоже резко ухудшается. А хуже всего то, что дело не ограничивается какой-то одной болезнью – возрастные недуги, как правило, приходят группами. Вот и у Кары не просто истощена иммунная система – у нее уже наблюдаются боли в суставах и первые симптомы сердечно-сосудистых заболеваний. Зачастую возрастные болезни приближают смерть, но у многих людей жизнь продолжается, только не такая яркая и энергичная, как прежде. Они вынуждены мириться с болезнями, усталостью и общим дискомфортом.

Рис. 1. Здоровые годы и больные годы. Под здоровыми годами подразумевается число лет, в течение которых человек не жалуется на здоровье. Под больными – в течение которых различные болезни существенно влияют на качество жизни. И Лиза, и Кара могут запросто дожить до 100 лет, но качество второй половины их жизни будет сильно разниться.

В 50 лет Кара должна светиться здоровьем, но, как видно из диаграммы, именно в этом возрасте начинаются ее больные годы. Сама Кара сформулировала бы эту мысль более прямолинейно: она стареет.

С Лизой же все обстоит иначе.

В свои 50 Лиза по-прежнему наслаждается отменным здоровьем. Со временем она неизбежно постареет, но впереди у нее еще долгие здоровые годы. Лишь ближе к 80 – этот возраст геронтологи называют глубокой старостью – ей станет гораздо сложнее поддерживать прежний темп жизни. Лизе предстоят и больные годы, но они уместятся в весьма короткий период, завершающий долгую и продуктивную жизнь.

Лиза и Кара – вымышленные персонажи, которых мы придумали в качестве наглядного примера, но их истории позволяют поднять актуальные для каждого человека вопросы.

Почему одни люди купаются в лучах хорошего здоровья, тогда как другие прозябают в тени болезней? Может ли каждый из нас сам выбирать свою судьбу?

Пусть изучение теломер и стало относительно новым научным веянием, главный вопрос, который интересует исследователей, ни для кого не в новинку. Почему люди стареют по-разному? Люди задавались им на протяжении тысячелетий – пожалуй, с тех пор, как научились считать годы и сравнивать себя с окружающими.

Некоторые верят, что процесс старения полностью запрограммирован природой и неподвластен человеку. Эта идея легла в основу древнегреческого мифа о сестрах-мойрах – трех старухах, которые присутствуют при появлении младенца на свет и определяют его судьбу в первые же дни жизни. Первая сестра прядет нить человеческой судьбы, вторая отмеряет ее длину, а третья обрезает ее. Продолжительность жизни соответствует длине этой нити. Когда мойры заканчивают свое дело, судьба человека окончательно предопределена.

Эта идея продолжает бытовать по сей день, пусть и сформулированная в научных терминах. Современная версия мифа гласит, что здоровье человека зависит главным образом от его генов. В представлении ученых нет никаких мойр, витающих над детской люлькой, однако с научной точки зрения генетический код еще до рождения человека предопределяет риск развития у него сердечно-сосудистых заболеваний, рака, а также его приблизительную продолжительность жизни.

Многие люди, пожалуй, даже не отдавая себе в этом отчета, уверены, что только природа влияет на процесс старения. Если бы их попросили объяснить, почему Кара стареет гораздо быстрее подруги, то вот что они могли бы ответить: «У ее родителей, скорее всего, также были проблемы с сердцем и суставами». Или: «Все дело в ее ДНК». Или: «Ей не повезло с наследственностью».

Разумеется, не все убеждены, что гены полностью определяют нашу судьбу. Многие обратили внимание на то, что здоровье зависит и от образа жизни. Сегодня такой подход считается современным, но существует он очень и очень давно. В древней китайской притче рассказывается о черноволосом полководце, который отправился в опасный путь за пределы родной земли. Больше всего он боялся, что на границе его поймают и убьют. Проснувшись однажды утром, он обнаружил, что его прекрасные черные волосы стали седыми. Он постарел преждевременно, и случилось это за одну ночь. Уже 2500 лет назад представители великой китайской культуры понимали, что преждевременное старение может быть вызвано различными внешними факторами, такими, например, как стресс. (Конец у этой истории счастливый: никто не узнал поседевшего полководца, и он пересек границу незамеченным. Что ж, у старости есть и плюсы.)

В наши дни очень многие люди уверены, что образ жизни важнее наследственности, то есть что первоочередную роль играют не унаследованные гены, а повседневные привычки. Вот что такие люди могли бы сказать о преждевременном старении Кары: «Она ест слишком много углеводов». Или: «С возрастом каждый из нас получает по заслугам». Или: «Ей нужно больше заниматься спортом». Или: «Скорее всего, у нее есть какие-то глубинные неразрешенные психологические проблемы».

Давайте еще раз посмотрим, как обе стороны объясняют ускоренное старение Кары. Сторонники идеи наследственности выглядят законченными фаталистами. Хорошо это или плохо, но будущее полностью запрограммировано в хромосомах в момент рождения человека. Слова тех, кто главную роль отдает образу жизни, обнадеживают чуть больше: с точки зрения этих людей преждевременного старения можно избежать. Вместе с тем они склонны осуждать других: если Кара стареет раньше времени, в этом исключительно ее вина.

Кто же из них прав? Что определяет процесс старения – природа или воспитание, гены или внешние факторы? На самом деле «виноваты» и те и другие, но первостепенная роль принадлежит взаимодействию между ними. Истинное различие между Карой и Лизой состоит в сложном взаимодействии между генами, социальными отношениями, образом жизни, превратностями судьбы и особенно реакцией человека на эти превратности судьбы. Каждый из нас рождается с заранее заданным набором генов, но выбранная нами жизнь значительно влияет на то, как эти гены себя проявят. В некоторых случаях образ жизни способен включать и отключать те или иные гены. Как ловко подметил исследователь проблемы ожирения Джордж Брей, «гены только заряжают ружье – на спусковой крючок же нажимает среда обитания» {4}. Причем его слова применимы не только к проблеме избыточного веса, а практически к любому аспекту человеческого здоровья.

Мы познакомим вас с совершенно новым подходом к здоровью. Мы рассмотрим здоровье на клеточном уровне, чтобы показать вам, что представляет собой преждевременное клеточное старение и какой удар оно способно нанести организму. А заодно научим вас, как избежать этого процесса – и даже обратить его вспять. Мы копнем глубоко и доберемся до самого сердца клетки – ее хромосом. Здесь-то мы и найдем теломеры – повторяющиеся фрагменты некодирующей ДНК, которые располагаются на концах хромосом. Теломеры, которые укорачиваются с каждым делением клетки, помогают определить, с какой скоростью стареют наши клетки и когда они умрут, в зависимости от того, насколько быстро те изнашиваются. Выдающимся научным открытием стал тот удивительный факт, что концевые участки хромосом могут и удлиняться. Таким образом, старение – динамический процесс, который можно замедлить или ускорить, а в определенном смысле и пустить вспять. Старение вовсе не обязано быть однонаправленной скользкой дорожкой к болезням и постепенному угасанию, каким оно раньше рисовалось в нашем сознании. Все мы состаримся, но то, как именно это произойдет, во многом зависит от здоровья наших клеток.

Рис. 2. Теломеры на концах хромосом. У каждой хромосомы есть концевые участки, которые состоят из нитей ДНК, покрытых специальным защитным слоем белков. Обратите внимание: на изображении хромосом имеются светлые участки – это и есть теломеры. На иллюстрации теломеры изображены в неправильном масштабе: в действительности на их долю приходится не более одной десятитысячной длины ДНК наших клеток. Это крошечные, но жизненно важные части хромосомы.

Мы – это молекулярный биолог Элизабет и специалист по психологии здоровья Элисса. Элизабет посвятила свою карьеру изучению теломер; благодаря ее фундаментальным исследованиям зародилась новая область научных знаний. Элисса же всю жизнь занималась психологическим стрессом. Она изучала его губительное воздействие на поведение, психику и физическое здоровье человека, а также искала способы, позволяющие обратить вспять негативные последствия стресса. Пятнадцать лет назад мы объединили силы, и проведенные нами исследования заставили научное сообщество по-новому взглянуть на взаимосвязь между телом и разумом. Нашему – и всеобщему тоже – удивлению не было предела, когда обнаружилось, что теломеры не просто несут в себе команды, заложенные в генетическом коде. Как оказалось, наши теломеры прислушиваются к нам. Они подчиняются указаниям, которые мы им даем. Наш образ жизни может заставить теломеры ускорить процесс старения клеток или, наоборот, притормозить его. Рацион питания, эмоциональная реакция на проблемы, наличие стресса в детские годы, степень доверия между нами и окружающими – все эти и многие другие факторы влияют на теломеры и способны предотвратить преждевременное старение на клеточном уровне. Проще говоря, один из секретов долгой и здоровой жизни заключается в том, чтобы активно стимулировать обновление клеток.

Обновление здоровых клеток: для чего оно нужно?

В 1961 году биолог Леонард Хейфлик обнаружил, что большинство клеток в человеческом организме способны делиться лишь ограниченное число раз: по достижении этого предела они умирают. Клетки размножаются делением, благодаря чему создаются точные копии материнской клетки (митоз). Хейфлик наблюдал за этим процессом в лаборатории, которую сплошь заставил специальными стеклянными чашками с клеточными культурами. Поначалу клетки копировали себя довольно быстро – по мере их деления исследователю требовались все новые и новые чашки. Более того, на ранней стадии клетки делились столь стремительно, что невозможно было сохранить все культуры: для этого, как вспоминает Хейфлик, ему с коллегой пришлось бы «уступить стекляшкам с клетками лабораторию и все здание исследовательского центра». Ученый назвал ранний этап клеточного деления фазой буйного роста. Однако через какое-то время клетки переставали делиться, словно это их утомляло. Самым долгоживущим удавалось совершить порядка 50 делений. В конечном итоге уставшие клетки достигали состояния, которое Хейфлик назвал фазой увядания: они по-прежнему оставались живыми, но раз и навсегда утрачивали способность делиться. Максимально возможное количество делений человеческих клеток, обусловленное природой, получило название «предел Хейфлика», причем в роли выключателя, останавливающего этот процесс, выступают теломеры, которые к концу жизненного цикла клетки достигают критически малой длины.

Неужели все клетки ограничены пределом Хейфлика? Нет. В нашем организме присутствуют клетки, которые постоянно обновляются. Среди них клетки иммунной системы, костей, кишечника, печени, поджелудочной железы, кожи и волосяных луковиц, а также клетки, выстилающие стенки сердца и сосудов. Чтобы поддерживать здоровье организма, им приходится делиться снова и снова. К числу обновляющихся относятся некоторые виды обычных клеток, способных к делению (например, клетки иммунной системы); клетки-предшественницы, способные делиться еще дольше; жизненно важные стволовые клетки, которые могут делиться бесконечно, пока остаются здоровыми. И в отличие от клеток из лаборатории клетки в организме человека не всегда подчиняются пределу Хейфлика, потому что – как вы узнаете из первой главы – в них содержится фермент теломераза. В стволовых клетках – если поддерживать их здоровыми – присутствует достаточно теломеразы, чтобы они продолжали делиться на протяжении всей человеческой жизни. Регулярное обновление клеток (тот самый буйный рост) служит одной из причин, по которым кожа Лизы выглядит молодой и красивой. Именно поэтому ее суставы двигаются без особых проблем и она может полной грудью вдыхать прохладный воздух, приносимый ветром с побережья. Благодаря появлению новых клеток важнейшие ткани и органы ее тела то и дело обновляются. Идет непрерывное обновление на клеточном уровне – и Лиза чувствует себя моложе своих лет.

Клетки, достигшие фазы увядания, больше не способны делиться. В каком-то смысле они слишком дряхлые для этого. С одной стороны, даже хорошо, что такие клетки прекращают делиться: если бы они продолжали размножаться, это могло бы способствовать возникновению рака. С другой стороны, дряхлые клетки отнюдь не безобидны – они истощены и растеряны. Они путаются и не посылают нужные сигналы другим клеткам организма – они больше не способны добросовестно справляться со своими былыми обязанностями. Они больны. Время буйного роста подошло к концу – во всяком случае для них, и это серьезнейшим образом отражается на вашем здоровье. Когда слишком много клеток достигает фазы увядания, ткани организма начинают стареть. Так, например, когда количество дряхлых клеток в стенках кровеносных сосудов достигает критической отметки, артерии теряют эластичность, в связи с чем повышается риск сердечного приступа. Когда борющиеся с инфекцией клетки иммунной системы из-за «старческого слабоумия» не могут распознать вирус у вас в крови, повышается риск заболеть простудой или гриппом. Старые клетки выделяют вещества, способствующие воспалению, из-за чего организм становится более уязвимым для хронических заболеваний. И наконец, существование многих старых клеток завершается благодаря запрограммированному механизму их гибели.

Так развивается болезнь.

Рис. 3. Старение и болезни. Возраст – главный определяющий фактор возникновения хронических заболеваний. На графике показана статистика смертности в том или ином возрасте от одной из четырех болезней, являющихся самыми распространенными причинами смерти (болезни сердца, рак, болезни дыхательных путей, инсульт и другие нарушения мозгового кровообращения). После 40 лет смертность от хронических заболеваний начинает увеличиваться и резко возрастает после 60 (источники: Центры по контролю и профилактике заболеваний США, «Десять основных причин смерти и инвалидности», http://www.cdc.gov/injury/wisqars/leadingCauses.html).

Многие клетки здорового человека могут делиться снова и снова, пока их теломеры (и другие важнейшие составные элементы, такие как белки) продолжают функционировать как следует. Когда же эта способность утрачивается, клетки становятся старыми. В конце концов, фазы увядания могут достигнуть даже удивительные стволовые клетки. Такое ограничение способности клеток к делению служит одной из причин того, что по мере приближения человека к седьмому или восьмому десятку его здоровье начинает ухудшаться, хотя многим удается оставаться здоровыми гораздо дольше. Здоровая жизнь до 80–100 лет окажется реальностью для некоторых из нас и для многих из наших детей {5}. По всему миру сейчас живет порядка 300 000 людей старше 100 лет, и их число стремительно увеличивается. Еще большему числу людей удается пережить отметку в 90 лет. По оценкам ученых, более трети новорожденных в Великобритании смогут дожить до 100 лет {6}. Сколько из этих лет будет омрачено страшными болезнями? Если мы более тщательно изучим факторы, способствующие обновлению клеток, то даже в старости наши суставы смогут плавно двигаться, легкие – свободно дышать, иммунные клетки – отважно сражаться с инфекциями, сердце – активно перекачивать кровь через все четыре камеры, а ум останется острым.

Проблема в том, что далеко не все клетки делятся столько раз, сколько предписано природой. Иногда они прекращают делиться раньше, чем нужно, преждевременно достигая фазы увядания. Если это происходит, ни о какой счастливой и беззаботной глубокой старости не может быть и речи. Наступает преждевременное старение клеток. Именно это наблюдается у людей вроде Кары, чья полоса здоровья начинает темнеть в относительно раннем возрасте.

Хронологический возраст – главный определяющий фактор развития болезней: он отражает биологический процесс старения, протекающий внутри организма.

Выше мы задавали вопрос: почему люди стареют по-разному? Одна из причин кроется в старении клеток. Теперь возникает следующий вопрос: из-за чего клетки стареют раньше времени?

Чтобы ответить на него, представьте себе шнурки для обуви.

Как теломеры заставляют нас чувствовать себя старыми или, наоборот, молодыми и здоровыми

Вы помните, что на шнурках для обуви есть защитные пластиковые наконечники? Их еще называют пистончиками, и они не дают шнуркам изнашиваться раньше времени. Теперь представьте себе, что шнурки – это хромосомы, специальные структуры внутри клеток, которые содержат всю генетическую информацию. Теломеры, длина которых измеряется количеством отдельных элементов ДНК, известных как пары оснований, выполняют роль пистончиков – закрывают собой концевые участки хромосом, удерживая внутри них генетическую информацию. Итак, теломеры – это преграда на пути старения. Однако со временем они становятся короче.

Перед вами типичный жизненный путь теломеры в человеческой клетке.

Когда пистончики слишком сильно изнашиваются, шнурки больше невозможно использовать по назначению – их проще выкинуть и купить новые. Когда теломеры становятся слишком короткими, клетки перестают делиться, вот только новых, к сожалению, вам уже не купить. Теломеры – не единственная причина, по которой клетки стареют. Нормальные клетки подвергаются и другим стрессовым воздействиям, которые еще не до конца изучены. Тем не менее сокращение теломер – одна из первостепенных причин старения человеческих клеток, и это тот самый механизм, который обусловливает наличие предела Хейфлика.

Гены человека влияют на его теломеры: от генов зависит как изначальная длина теломер, так и скорость, с которой они укорачиваются. К счастью, в ходе наших и многих других исследований, проводимых в разных уголках земного шара, обнаружилось, что человек может взять ситуацию в свои руки и повлиять на длину и выносливость собственных теломер.

Вот несколько примеров.

• Некоторые из нас, оказавшись в непростой ситуации, начинают сильно переживать – подобная реакция ведет к сокращению теломер. Чтобы препятствовать этому, следует по возможности смотреть на вещи в более положительном ключе и относиться ко всему спокойнее.

• Отдельные методики, направленные на расслабление разума и тела, такие как медитация и цигун, способствуют снижению стресса и увеличению количества теломеразы – фермента, который восстанавливает теломеры.

• Упражнения, укрепляющие сердечно-сосудистую систему, также полезны теломерам. В книге мы подробно опишем две программы тренировок, которые помогают поддерживать теломеры в оптимальном состоянии. Эти программы подойдут для людей с любым уровнем физической подготовки.

• Теломеры ненавидят переработанное мясо (например, сосиски и колбасу), но свежие натуральные продукты идут им на пользу.

• Когда людям, живущим по соседству, не хватает сплоченности, то есть они не знакомы друг с другом и (или) не доверяют друг другу, это вредит теломерам. Причем уровень дохода людей не влияет на данную закономерность.

• У детей, живущих в неблагоприятных условиях, длина теломер уменьшается. Если оградить ребенка от небрежного отношения (такого как, например, в печально известных сиротских приютах в Румынии), то нанесенный ему вред можно частично компенсировать.

• Теломеры родительских хромосом, содержащихся в яйцеклетке и сперматозоиде, напрямую передаются плоду. Из этого следует поразительный вывод: если у ваших родителей была тяжелая жизнь, из-за которой их теломеры значительно укоротились, то укороченные теломеры могли достаться вам по наследству! Впрочем, если вы опасаетесь, что подобное могло с вами произойти, не паникуйте. Теломеры способны не только укорачиваться, но и удлиняться. Вы, как и все остальные, можете поддерживать длину своих теломер стабильной. А кроме того, от вашего образа жизни зависит, какие клетки вы оставите в наследство следующему поколению.

С мыслью о теломерах

Здоровый образ жизни у многих ассоциируется с действиями, которые нужно выполнять неохотно, через не хочу. Тем же, кто в полной мере осознал связь между образом жизни и состоянием теломер, зачастую удается взглянуть на проблему совершенно по-новому. По дороге на работу меня (Элизабет) порой останавливают знакомые, чтобы сказать: «Смотри, теперь я езжу в офис на велосипеде – я забочусь о своих теломерах!» или «Я перестал пить сладкую газировку. Мне страшно даже думать о том, что она делала с моими теломерами».

А что дальше?

Показали ли наши исследования, что забота о теломерах позволит прожить больше 100 лет, бегать марафоны в 94 или защитит от появления морщин? Нет. Клетки каждого человека со временем стареют и в конечном счете умирают. Но представьте, что вы едете на машине по шоссе. Левый ряд отведен самым быстрым водителям, правый – тем, кто движется медленнее всех. Вы можете ехать в левом ряду, на полной скорости приближаясь к своим больным годам. Либо вы можете ехать в правом ряду, спокойно наслаждаясь погодой, музыкой и общением с вашим спутником. Ну и, конечно же, своим крепким здоровьем.

Даже если сейчас вы на всех парах мчитесь в левом ряду по направлению к преждевременному клеточному старению, вы в любой момент можете перестроиться. Из нашей книги вы узнаете, как именно это сделать. Первая ее часть посвящена главным образом опасности, которую таит в себе преждевременное старение клеток, а также тому, как здоровые теломеры помогают бороться с этим коварным врагом. Кроме того, мы расскажем вам об открытии теломеразы – фермента, который поддерживает защитные «пистончики» на концах хромосом в хорошем состоянии.

Святой Грааль?

Теломеры позволяют оценить, как влияют на человека различные аспекты его жизни – как хорошие (например, спорт и здоровый сон), так и плохие (например, воздействие токсинов или неправильное питание). Подобная зависимость между теломерами и образом жизни наблюдается также у птиц, рыб и мышей. В связи с этим было выдвинуто предположение, что теломеры являются «Святым Граалем совокупного благополучия» {7} и их можно использовать для оценки всей жизни того или иного животного. Конечно, не существует какого-то одного биологического показателя, по которому можно было бы прочитать всю жизнь человека (равно как и животного), но теломеры – один из самых полезных таких показателей, известных современной науке.

В оставшейся части книги подробно рассказывается, как использовать науку о теломерах, чтобы сохранить здоровье клеток. Первым делом следует изменить восприятие происходящего вокруг, а затем начать лучше относиться к своему телу: правильно питаться, высыпаться и выполнять физические упражнения – все это пойдет на пользу вашим теломерам. Следующий шаг – понять, способствует ли социальная и физическая среда вашего обитания здоровью теломер. На страницах книги вам то и дело будет попадаться раздел «Лаборатория молодости», где приводятся рекомендации по профилактике преждевременного клеточного старения, которые объясняются с научной точки зрения.

Заботясь о теломерах, вы максимально увеличите свои шансы на то, чтобы прожить не просто долгую, а полноценную жизнь. Ради этого мы и написали книгу. В ходе исследовательской работы мы встречали очень много людей вроде Кары – тех, чьи теломеры изнашиваются слишком быстро и кто начинает серьезно болеть слишком рано. Избежать подобной участи вам помогут масштабные исследования, опубликованные в престижных научных журналах и подкрепленные данными, которые были получены в лучших лабораториях и научных институтах мира. Мы могли подождать, пока материалы этих исследований просочатся в СМИ, попадут на страницы популярных журналов и сайтов, посвященных теме здоровья, но на это могут уйти долгие годы. К тому же информация в процессе может сильно исказиться. Мы хотим поделиться своими знаниями уже сейчас, и мы не хотим, чтобы люди страдали от последствий преждевременного старения клеток.

Когда у людей начинаются проблемы со здоровьем, общество теряет драгоценные ресурсы. Слабое здоровье зачастую лишает человека возможности жить так, как ему хочется. Здоровые люди – будь им за 30, 40, 50, 60 и т. д. – получают от жизни больше радости и охотно делятся своими талантами с окружающими. Им проще распоряжаться своим временем с пользой для общества: воспитывать и обучать подрастающее поколение, помогать нуждающимся, решать социальные задачи, заниматься творчеством, совершать научные или технические открытия, путешествовать, делиться опытом, развивать бизнес или быть мудрым лидером. Благодаря этой книге вы получите очень много полезной информации о том, как поддерживать здоровье клеток. Надеемся, вам будет приятно узнать, до чего просто продлить свои здоровые годы. Мы также надеемся, что вы спросите себя: «А как я могу использовать все те годы крепкого здоровья, которые меня ожидают?» Следуйте приведенным в книге рекомендациям – и у вас появится достаточно времени, сил и жизненной энергии, чтобы найти достойный ответ на этот вопрос.

Обновление начинается прямо сейчас

Вы можете начать процесс обновления ваших теломер и, следовательно, клеток прямо сейчас. Одно исследование показало, что у людей, которые фокусируют внимание на текущем занятии, теломеры, как правило, длиннее, чем у тех, кто постоянно отвлекается {8}. Другое исследование продемонстрировало, что занятия медитацией или другими методиками самопознания также способствуют укреплению теломер {9}. Концентрация внимания – это навык, который можно развивать. Все, что от вас требуется, – регулярные тренировки. Картинку со шнурком, приведенную ниже, вы будете встречать на протяжении всей книги. Каждый раз, когда она будет вам попадаться – либо когда вы посмотрите на собственные ботинки (и неважно, со шнурками они или без), – используйте это в качестве сигнала к тому, чтобы спросить себя, о чем вы думаете. Какие мысли крутятся у вас в голове в данную секунду? Если вы переживаете или обдумываете старые проблемы, постарайтесь сосредоточиться на том, чем вы занимаетесь в настоящий момент. Если же вы ничего конкретного не делаете, сосредоточьтесь на своем существовании.

Рис. 4. Подумайте о своих шнурках. Наконечники шнурков символизируют собой теломеры. Чем длиннее эти защитные пистончики, тем ниже вероятность того, что шнурки растреплются. Если вернуться к аналогии с хромосомами, то чем длиннее теломеры, тем ниже вероятность нарушения структуры хромосом или их слияния. Слияние хромосом дестабилизирует клетку и провоцирует распад ДНК, который приводит к гибели клетки.

Сконцентрируйтесь на дыхании. Полностью займите свой разум простейшим процессом вдыхания и выдыхания воздуха. Концентрация внимания изнутри (на ощущениях, ритмичном дыхании) и снаружи (на окружающих звуках и предметах) помогает организму обновляться. Умение концентрироваться на своем дыхании, текущем моменте, как оказалось, идет на пользу клеткам нашего тела.

Итак, на страницах книги вам будет попадаться изображение шнурков с длинными наконечниками. Используйте его как повод сконцентрировать внимание на текущем моменте, сделать глубокий вдох и представить, как ваши теломеры восстанавливаются за счет жизненной силы дыхания.

Часть I

Теломеры: путь к молодости

Глава 1

Почему из-за преждевременного старения клеток мы выглядим и чувствуем себя старыми

Задайте себе три вопроса.

1. Насколько молодо я выгляжу?

• Я выгляжу моложе своих лет.

• Я выгляжу приблизительно на свой возраст.

• Я выгляжу старше своих лет.

2. Как бы я оценил состояние своего физического здоровья?

• Я более здоров, чем большинство людей моего возраста.

• Я приблизительно так же здоров, как и большинство людей моего возраста.

• Я менее здоров, чем большинство людей моего возраста.

3. Насколько старым я себя чувствую?

• Я чувствую себя моложе своих лет.

• Я чувствую себя приблизительно на свой возраст.

• Я чувствую себя старше своих лет.

Это простые вопросы, но ответы на них помогут понять важные закономерности, касающиеся вашего здоровья и старения. У людей, которые выглядят старше своих лет, могут раньше времени поседеть волосы или появиться проблемы с кожей – и все из-за слишком коротких теломер. Проблемы с физическим здоровьем возникают по многим причинам, но преждевременное развитие болезней зачастую является следствием клеточного старения. Кроме того, исследования показывают, что у людей, которые чувствуют себя старше своих лет, здоровье начинает хромать раньше, чем у тех, кто чувствует себя молодым.

Когда люди говорят, что боятся старости, обычно это означает, что они боятся затяжных болезней. Они боятся, что не смогут самостоятельно подняться по лестнице, что после операции на открытом сердце им будет сложно восстановиться и тяжело таскать за собой кислородный баллон. Они боятся остеопороза и искривления позвоночника. А больше всего их страшит потеря памяти и здравого рассудка. Пугают их и социальные последствия этих заболеваний: зависимость от окружающих, невозможность нормально взаимодействовать с друзьями и родными. Но, вообще-то, старость вовсе не должна быть столь удручающей.

Если, поразмыслив над тремя предложенными вопросами, вы пришли к выводу, что выглядите и чувствуете себя старше своих лет, возможно, все дело в том, что ваши теломеры изнашиваются быстрее, чем следует. Возможно, они посылают клеткам вашего тела сигналы, что пришло время ускорить процесс старения. Это довольно печальный вариант, но не падайте духом. Вы можете много чего предпринять, чтобы противостоять преждевременному старению на самом важном уровне – клеточном.

Однако вы не сможете успешно бороться с врагом, пока хорошенько его не узнаете.

В этой части книги мы снабдим вас всеми знаниями, необходимыми для того, чтобы развязать сражение. Первая глава содержит подробную информацию о том, что именно происходит, когда клетки начинают преждевременно стареть. Мы детально рассмотрим стареющие клетки, чтобы вы поняли, почему же они наносят столь большой вред телу и мозгу. Вы также узнаете, почему многие из самых страшных и опасных болезней связаны с сокращением теломер, а значит, и со старением на клеточном уровне. Затем во второй и третьей главах мы расскажем, каким образом теломеры и фермент теломераза способны либо провоцировать преждевременное начало болезни, либо поддерживать здоровье ваших клеток.

Чем преждевременно стареющие клетки отличаются от здоровых?

Представьте, что человеческое тело – это бочка, заполненная яблоками. Тогда здоровые клетки будут сродни свежим, блестящим яблокам. Но что, если в бочке окажется хотя бы одно гнилое яблоко? Мало того, что оно само по себе несъедобно, так из-за него начнут гнить еще и соседние яблоки. Это гнилое яблоко – аналог старой, дряхлой клетки вашего организма.

Прежде чем объяснить, почему так происходит, мы хотели бы еще раз напомнить, что очень многие человеческие клетки должны непрерывно обновляться для поддержания здоровья (этот процесс также известен как пролиферация клеток). Активно обновляющиеся клетки обитают в таких местах организма, как:

• иммунная система;

• кишечник;

• кости;

• легкие;

• печень;

• кожа;

• волосяные луковицы;

• поджелудочная железа;

• стенки кровеносных сосудов;

• некоторые участки мозга, в том числе гиппокамп (отдел мозга, отвечающий за обучение и память).

Итак, чтобы все эти важнейшие ткани и органы оставались здоровыми, их клетки должны постоянно обновляться. В организме человека работает точно откалиброванная система, которая определяет, когда та или иная клетка нуждается в обновлении. Даже если ткань и выглядит неизменной на протяжении многих лет, ее клетки непрерывно заменяются новыми со строго установленной скоростью. Но не забывайте, что большинство клеток могут делиться лишь ограниченное число раз. Когда клетки теряют способность к обновлению, состоящие из них ткани тела начинают стареть и терять функциональность.

Все клетки человеческих тканей произошли из стволовых клеток, которые удивительным образом способны превращаться в самые разные виды специализированных клеток. Они обитают в так называемых нишах стволовых клеток – своего рода VIP-зале, где стволовые клетки, находясь под защитой, отдыхают до тех пор, пока не понадобятся. Эти ниши обычно расположены в тканях, клетки которых подлежат замене, либо рядом с ними. Так, стволовые клетки, предназначенные для обновления кожи, располагаются рядом с волосяными луковицами, для сердца – в стенке правого желудочка[2], для мышц – рядом с каждым мышечным волокном. Когда все хорошо, они спокойно лежат в своих нишах. Но едва возникает необходимость в обновлении тканей, стволовые клетки тут же спешат на вызов. Делясь, они производят клетки, способные к быстрому размножению (иногда их еще называют клетками-предшественницами), а некоторые из появившихся в итоге клеток затем превращаются в тот вид специализированных клеток, в котором нуждается организм. Если вы заболеете и вам понадобятся дополнительные иммунные клетки (белые кровяные тельца, они же лейкоциты), то стволовые клетки, до этого момента прятавшиеся в костном мозге, начнут стремительно делиться и проникать в кровеносную систему. Стенки кишечника постоянно изнашиваются в процессе пищеварения, а частицы кожи все время отмирают. Но стволовые клетки непрерывно компенсируют потери, поддерживая эти ткани в дееспособном состоянии. Если во время пробежки вы потянете икроножную мышцу, то часть мышечных стволовых клеток приступит к делению и каждая произведет на свет по две новые клетки. Одна из них возьмет на себя роль стволовой клетки и займет место в уютной нише (самовоспроизведение), тогда как другая станет полноценным мышечным волокном, и тем самым поврежденная ткань будет восстановлена. Итак, залог здоровья и быстрого восстановления после болезней и травм – наличие не слишком большого запаса стволовых клеток, способных к самовоспроизведению.

Когда теломеры клетки становятся слишком короткими, они посылают сигналы, из-за которых ее деление и репликация оказываются под запретом. Такая клетка утрачивает способность обновляться. Она стареет, дряхлеет. Если подобное случается со стволовой клеткой, она уходит на покой и больше никогда не покидает свою нишу. Остальные состарившиеся клетки просто остаются на своих местах, но теперь они не в состоянии выполнять свои профессиональные обязанности. Их внутренние электростанции – митохондрии – перестают нормально функционировать, из-за чего клетке не хватает энергии.

ДНК старой клетки не может успешно взаимодействовать с другими ее структурными элементами. Как результат клетка перестает успевать по хозяйству. Внутри нее становится тесно, потому что в ней накапливаются, помимо прочего, поврежденные белки и коричневые комки «мусора» – липофусцин (пигмент старения), который вызывает дегенерацию желтого пятна в глазах и ряд неврологических болезней. Мало того – и именно поэтому справедлива аналогия с гнилыми яблоками в бочке, – старые клетки посылают ложные сигналы тревоги в виде способствующих воспалению веществ, которые попадают в другие части организма.

По такому базовому принципу стареют все клетки нашего тела, будь то клетки печени, кожи, волосяных луковиц или стенок кровеносных сосудов. Вместе с тем в зависимости от типа клеток и их расположения процесс старения может сопровождаться некоторыми особенностями. Так, старые клетки костного мозга либо мешают стволовым клеткам крови и иммунной системы делиться, либо, напротив, вынуждают их производить новые клетки крови в неконтролируемых объемах. Старые клетки поджелудочной железы могут не совсем правильно распознавать команды, которые регулируют выработку инсулина. Старые клетки головного мозга способны выделять вещества, из-за которых отмирают нейроны. Таким образом, хотя процесс старения в большинстве изученных клеток и протекает по одному и тому же сценарию, разные виды клеток могут реагировать на него по-своему, и тем самым они вредят организму по-разному.

Старение клеток можно определить как «постепенное нарушение функций и ухудшение способности должным образом реагировать на внешние раздражители и повреждения». Старые клетки оказываются не в состоянии нормально реагировать на стресс – как физический, так и психологический {1}. Со временем этот непрерывный процесс начинает медленно и незаметно провоцировать возникновение возрастных заболеваний – недугов, причина которых (по крайней мере, отчасти) заключается в сокращении теломер и старении клеток. Чтобы лучше понять процесс старения и роль теломер, давайте вернемся к трем вопросам, которые мы задали в начале главы.

Насколько молодо вы выглядите?

Как бы вы оценили свое физическое здоровье?

Насколько молодо вы себя чувствуете?

Долой старое, да здравствует новое: удалив старые клетки у мышей, ученые обратили вспять преждевременное старение

В ходе одного из лабораторных исследований ученые наблюдали за мышами, геном которых был изменен таким образом, чтобы их клетки старели гораздо быстрее обычного. Как и следовало ожидать, мыши оказались подвержены преждевременному старению: они теряли подкожный жир, из-за чего выглядели сморщенными, а также мышечную массу; их сердце слабело; у них появилась катаракта. Некоторые умерли в раннем возрасте из-за остановки сердца. Затем в рамках генетического эксперимента, который невозможно повторить на людях, ученые удалили у мышей старые клетки, и в результате многие симптомы преждевременного старения прошли. Исчезла катаракта, восстановились мышечная масса и жировые запасы (как следствие, стало меньше морщин), а продолжительность здоровой жизни увеличилась {2}.

Старые клетки контролируют процесс старения!

Преждевременное старение клеток: насколько молодо вы выглядите?

Старческие пятна и морщины. Седые волосы. Сутулость, вызванная остеопорозом. Этим изменениям подвержен каждый из нас, но если вы недавно посещали вечер встречи выпускников, то должны были заметить, что не всех они затрагивают в равной степени.

Посмотрите на своих бывших одноклассников через десять лет после окончания школы, когда всем еще нет и 30, и вы заметите, что одни из них носят дорогую одежду, тогда как на других вещи выглядят слегка потрепанными. Одни хвастаются успехами в карьере или детьми, тогда как другие потягивают виски в углу, жалуясь на любовную неудачу. Никакой справедливости! Но если говорить о физических признаках старения, то все присутствующие будут приблизительно в равном положении. Почти каждый – независимо от материального благополучия, успешности и степени удовлетворенности своей жизнью – выглядит молодо, как и подобает человеку моложе 30. У всех здоровые волосы, гладкая кожа, а некоторые даже подросли на сантиметр-другой с тех пор, как вы вместе учились. Они находятся на пике молодости.

Но стоит заглянуть на очередной такой вечер лет через пять, а лучше через десять, и вы обнаружите совсем иную картину. Вы увидите, что некоторые бывшие одноклассники выглядят намного старше остальных. Возле ушей у них показалась седина, либо волосы на голове заметно поредели. Кожа стала пятнистой и более серой, а морщинки в уголках глаз углубились. Возможно, у них появилось пузо и они начали сутулиться. Все это свидетельствует о быстро развивающихся внешних признаках старения.

Другим повезло больше: они стареют заметно медленнее. С годами эти счастливчики, разумеется, тоже начинают выглядеть старше. Их волосы, лицо и тело, без сомнений, меняются, но изменения происходят медленно и постепенно, ничуть не портя внешность. Теломеры – как вы вскоре убедитесь – играют некоторую роль в том, насколько быстро человек стареет внешне, а также в том, войдете ли вы в число тех, кто стареет красиво.

Старение кожи

Внешний слой кожи, эпидермис, состоит из быстро размножающихся клеток, которые постоянно обновляются. Некоторые клетки кожи (а именно кератиноциты) вырабатывают теломеразу, благодаря чему они не изнашиваются и не дряхлеют, но у остальных способность обновляться со временем все-таки угасает {3}. Под наружным слоем кожи лежит дерма – слой клеток (фибробласты), который создает основу для здорового и красивого эпидермиса, поскольку, помимо всего прочего, производит коллаген, эластин и факторы роста.

С годами фибробласты начинают выделять меньше коллагена и эластина, из-за чего внешний слой кожи становится сморщенным, старым на вид. Кожа истончается, теряя прослойки жировой ткани и гиалуроновую кислоту (которая выступает в роли естественного увлажнителя кожи и суставов), становится более проницаемой {4}. Старые меланоциты приводят к появлению пигментных пятен, а кроме того, кожа начинает выглядеть болезненно бледной. Проще говоря, стареющая кожа приобретает хорошо знакомый нам вид: она пятнистая, бледная, обвисшая и морщинистая – и все это главным образом из-за состарившихся фибробластов, которые больше не в состоянии поддерживать здоровье клеток эпидермиса.

У пожилых людей клетки кожи зачастую теряют способность к делению, но у некоторых они продолжают делиться даже в преклонном возрасте. Когда ученые решили разобраться с этим вопросом, выяснилось, что у таких людей клетки лучше справляются с окислительным стрессом, а их теломеры заметно длиннее {5}. Наличие коротких теломер не вызывает старение кожи напрямую, но играет в этом процессе определенную роль, особенно когда речь идет о старении из-за воздействия солнечных (а точнее, ультрафиолетовых) лучей. Ультрафиолет способен повреждать теломеры {6}. Петра Букамп, сотрудница Немецкого центра исследований рака в Гейдельберге, вместе с коллегами сравнила кожу с шеи, на которую постоянно воздействует солнце, с кожей ягодиц, которая все время защищена от солнца. Оказалось, что в случае с шеей теломеры клеток эпидермиса стали заметно короче, а в образцах, взятых с ягодиц, они с возрастом вообще не укорачивались! Итак, при надлежащей защите от солнечных лучей клетки кожи могут долго противостоять старению.

Остеопороз

Структура костной ткани человека меняется на протяжении всей жизни. Высокая плотность костей – результат баланса между клетками, формирующими костную ткань (остеобласты), и клетками, разрушающими ее (остеокласты). Чтобы остеобласты могли делиться и их ряды пополнялись новыми клетками, им необходимы длинные теломеры: когда теломеры становятся слишком короткими, остеобласты стареют и перестают поспевать за остеокластами. Баланс нарушается, и остеокласты начинают выедать костную ткань {7}. Мало того, когда теломеры изнашиваются, в старой костной ткани начинаются воспалительные процессы.

Лабораторные мыши, выведенные таким образом, чтобы их теломеры были короткими, страдали от преждевременной потери костной ткани и остеопороза {8}. То же самое наблюдается у людей, родившихся с генетическим заболеванием, из-за которого теломеры клеток оказываются чрезвычайно короткими.

Седина

В некотором смысле мы все рождаемся с покрашенными волосами. Каждый волосок зарождается в собственной волосяной луковице и состоит из кератина, придающего волосам белый цвет. Вместе с тем внутри каждой волосяной луковицы находятся и меланоциты – те самые клетки, которые вводят в волоски пигмент, а также отвечают за цвет нашей кожи. Они выступают в роли природной краски для волос, без которой все люди с рождения ходили бы седыми. Когда теломеры этих стволовых клеток изнашиваются, те больше не могут делиться достаточно быстро, чтобы поспевать за ростом волос. Как результат, волосы начинают седеть. А когда умирают все меланоциты, волосы становятся полностью седыми. Также меланоциты чувствительны к химическому воздействию и ультрафиолетовому излучению. В ходе одного исследования, опубликованного в журнале Cell, у мышей, которых подвергли воздействию рентгеновских лучей, оказались повреждены меланоциты, и их шерсть со временем стала серой {9}. У мышей, чьи теломеры были чрезвычайно короткими из-за генетической мутации, шерсть также становилась серой раньше времени, при этом восстановление уровня теломеразы способствовало возвращению прежнего цвета шерсти {10}.

В каком возрасте седина считается нормой? В наименьшей степени волосы седеют у афроамериканцев и азиатов, тогда как больше всего этому процессу подвержены блондины {11}. Ближе к 50 годам седина появляется как минимум у половины людей, а после 60 – уже у 90 %. В подавляющем большинстве случаев преждевременное появление седины не считается отклонением от нормы – лишь у незначительного числа людей, поседевших до 40 лет, обнаруживается генетическая мутация, обусловливающая уменьшение длины теломер.

Что внешность человека говорит о его здоровье?

Возможно, вы сейчас подумали: «Что ж, я ничего не имею против нескольких седых прядей, появившихся раньше времени. Да и стоит ли переживать из-за пары старческих пятен под глазами? Вы что, предлагаете мне сосредоточиться на внешности, вместо того чтобы думать о здоровье?» Прекрасный вопрос. Нет никаких сомнений: здоровье важнее всего. Но разве вы не знаете, что внешность отражает состояние вашего здоровья? Исследователи попросили специально обученных «экспертов» оценить возраст человека по его фотографии {12}. Оказалось, что у людей, которые выглядели старше, теломеры в среднем были короче, чем у тех, кто выглядел моложе. В этом нет ничего удивительного, если вспомнить, какую роль играют теломеры в процессах старения кожи и появления седины. В некоторой степени – достаточной, чтобы вызвать беспокойство, – внешние признаки старения связаны с плохим состоянием физического здоровья. Как правило, у людей, которые выглядят старше своих лет, мышцы оказываются слабее, умственные способности и память – хуже, уровень кортизола и глюкозы, содержащихся в крови натощак, – выше, а также наблюдаются ранние симптомы сердечно-сосудистых заболеваний {13}. К счастью, эта взаимосвязь очень слабая. Главное – то, что происходит внутри организма. Но если вы выглядите старше своих лет – изможденным, – на это стоит обратить внимание. Вероятно, ваши теломеры нуждаются в дополнительной защите.

Помните, что нужно делать, когда появляется такая иллюстрация?

Преждевременное старение клеток: а как у вас со здоровьем?

Когда задумываешься над следующим вопросом – «Как вы оцениваете свое физическое здоровье?» – сразу становится очевидно, насколько серьезный удар короткие теломеры наносят нашим клеткам.

Давайте еще раз вспомним о вечере встречи выпускников. Когда после окончания школы пройдет 20, а потом 30 лет, вы непременно заметите, что многие ваши бывшие одноклассники страдают от возрастных заболеваний. А ведь им всего 40–50 лет! По паспорту они еще не достигли старости, так почему же их организм ведет себя так, будто они уже старики? Почему их больные годы начинаются раньше времени?

Воспаление и старость

Разве не любопытно было бы посмотреть в микроскоп на клетки каждого, кто пришел на встречу выпускников, и измерить их теломеры? Если бы такое действительно было возможно, то вы увидели бы, что короче всего теломеры у тех, кто выглядит слабым и больным, у кого на лице можно заметить признаки борьбы с такими хроническими недугами, как диабет, сердечно-сосудистые заболевания, ослабленный иммунитет и болезни легких. Кроме того, вы обнаружили бы, что люди с самыми короткими теломерами страдают еще и от хронического воспалительного процесса. Ученые давно подметили, что воспалительные процессы в организме усиливаются с возрастом и именно они служат причиной развития многих возрастных болезней. Речь идет о постоянном незначительном воспалении, которое накапливается со временем. Это может происходить по многим причинам, одна из которых – повреждение белковых цепочек. Другая распространенная причина хронического воспаления – повреждение теломер.

Когда гены клетки оказываются повреждены либо теломеры становятся слишком короткими, она понимает, что ее драгоценная ДНК находится в опасности. Клетка начинает перепрограммировать себя таким образом, чтобы вырабатывать молекулы, которые направляются к другим клеткам организма с просьбой о помощи. Эти молекулы, в совокупности именуемые старческим секреторным фенотипом, могут приносить пользу. Благодаря им поврежденная клетка посылает сигналы ближайшим иммунным и другим клеткам, способным бороться с повреждением. Так начинается процесс заживления.

Вот тут-то и возникают проблемы. При повреждении ДНК теломеры словно сходят с ума. Они настолько зацикливаются на самозащите, что не пускают внутрь клетки подмогу, которую она вызвала. Они напоминают людей, которые после пережитой трагедии отказываются от помощи окружающих, потому что боятся расслабиться. Укороченные теломеры могут месяцами находиться внутри стареющей клетки, без конца призывая на помощь, но не позволяя клетке устранить повреждение. Эти упорные, но безуспешные попытки вызвать подмогу иногда приводят к разрушительным последствиям: клетка становится тем самым гнилым яблоком в бочке. В этот процесс вовлекаются провоспалительные цитокины, которые, путешествуя по всему организму, со временем вызывают системное хроническое воспаление. Старческий секреторный фенотип был открыт Джудит Камписи из Института исследований старения имени Бака, которая показала, что такие клетки создают благодатную почву для развития рака.

За последние лет десять ученые осознали, что хроническое воспаление (обусловленное старческим секреторным фенотипом или другими причинами) играет решающую роль в возникновении многих заболеваний. Краткосрочное воспаление способствует заживлению поврежденных клеток, но если оно затягивается, то нарушается нормальное функционирование различных тканей нашего тела. Например, хроническое воспаление может повлиять на дееспособность клеток поджелудочной железы, из-за чего те перестают должным образом регулировать выработку инсулина. Тем самым создаются благоприятные условия для развития диабета. Хроническое воспаление может привести к разрыву бляшки на стенке артерии. Оно может заставить иммунную систему организма восстать против него же и обрушиться на его собственные ткани.

Рис. 5. Гнилое яблоко в бочке. Представьте себе бочку с яблоками. Состояние всех яблок в бочке зависит от состояния каждого из них. Одно-единственное гнилое яблоко выделяет газы, из-за которых начинают гнить все остальные яблоки. Одна старая клетка посылает сигналы окружающим ее клеткам, вызывая распространение воспалительной реакции и других вредных факторов, что можно назвать гниением клеток.

Рис. 6. Путь от коротких теломер к болезни. Сокращение теломер – один из коротких путей к развитию хронических заболеваний. Из-за коротких теломер клетки стареют и либо продолжают оставаться в организме, либо – если нам повезет – выводятся из него. Хотя клетки могут стареть по многим причинам, повреждение теломер – одна из основных. Если старые клетки накапливаются десятилетиями, то, достигая критической массы, они становятся основой пораженной ткани. Воспаление – причина как сокращения теломер, так и старения клеток, а старые клетки, в свою очередь, лишь усиливают воспалительный процесс.

Мы привели всего пару примеров, демонстрирующих разрушительную силу воспалительного процесса, но этот список можно продолжать еще долго. Хроническое воспаление играет печальную роль в развитии заболеваний сердца, головного мозга, десен, болезни Крона, целиакии, ревматоидного артрита, астмы, гепатита, рака и т. д. Вот почему ученые связывают процессы воспаления и старения. Первое действительно вызывает второе.

Если вы хотите замедлить старение и как можно дольше оставаться здоровыми, то следует сделать все возможное, чтобы предотвратить хроническое воспаление. Прежде всего надо позаботиться о своих теломерах. Поскольку клетки со слишком короткими теломерами непрерывно посылают сигналы, стимулирующие воспаление, нужно во что бы то ни стало поддерживать оптимальную длину теломер.

Короткие теломеры и болезни сердца

Каждая из наших артерий – от самой крупной до самых маленьких – выстлана изнутри слоем клеток под названием «эндотелий». Чтобы сердечно-сосудистая система оставалась здоровой, клетки эндотелия должны непрерывно обновляться, сохраняя его целостность и не позволяя иммунным клеткам проникать через стенки артерий.

У людей, в чьих лейкоцитах слишком короткие теломеры, возрастает риск сердечно-сосудистых заболеваний (как правило, наличие коротких теломер в клетках крови означает, что они слишком короткие и в других тканях, в том числе в эндотелии). Люди с распространенными генетическими вариациями, которые приводят к сокращению теломер, также в большей степени подвержены проблемам с сердцем и сосудами {14}. Если вы относитесь к той трети человечества, у представителей которой теломеры короче, чем у остальных, то вероятность развития у вас сердечно-сосудистых заболеваний увеличивается на целых 40 % {15}. Почему так происходит? Все механизмы нам доподлинно неизвестны, но одним из них является клеточное старение. Когда из-за коротких теломер клетки стареют раньше времени, эндотелий перестает обновляться и уже не может надежно защищать кровеносные сосуды. Они становятся более слабыми и уязвимыми для болезней. Исследуя ткань кровеносных сосудов с холестериновыми бляшками, можно обнаружить, что теломеры ее клеток действительно короткие.