Кто не мечтает жить долго, счастливо и активно? Человечество все еще надеется разобраться в механизмах старения и главное — в триггерах, запускающих этот процесс. Сегодня одним из таких триггеров предлагается считать некоторые инфекции.
Почему мы стареем и как на этот процесс влияют инфекционные заболевания, разбирался MedAboutMe.
Как стареет организм на клеточном и молекулярном уровне?
Мы представляем себе старение в образе пожилого человека, с морщинами на лице, оплывающей фигурой, медленно передвигающегося и вечно болеющего. Но это этап заката, период, когда старение организма зашло так далеко, что повлияло на внешний вид и образ жизни человека. На самом деле стареть мы начинаем, едва перешагнув через порог юности в 20-25 лет.
Ученые определяют именно этот возраст, как начало старения человека, потому что к этому моменту завершается развитие вилочковой железы (тимуса). После этого она начинает постепенно деградировать. Но в этом органе происходит «обучение» Т-лимфоцитов на распознавание «своих» и «чужих» клеток. В костном мозге они образуются, а тимусе – созревают, после чего отправляются в организм защищать его от инфекций.
По мере старения тимус работает все хуже, Т-лимфоцитов становится все меньше. Ученые утверждают, что к 40 годам мы еще способны противостоять уже известным нам заболеваниям, но очень плохо справляемся с новыми болезнями. Поэтому пожилые люди чаще болеют.
Пренебрежимое старение
Так называется процесс старения, когда изменения уже практически неразличимы, а вероятность смерти остается практически постоянной. О пренебрежимом старении говорят, например, в отношении людей старше 100 лет: на этом этапе изменения их организма с каждым лишним прожитым годом уже не заметны, а риск смерти остается одним и тем же — высоким. В то же время пренебрежимое старение наблюдается у видов с максимальной продолжительностью жизни, когда визуально признаки старения наблюдать почти невозможно. К таким видам относятся несколько видов черепах, алеутский морской окунь, морской еж, обитающий в Красном море, двустворчатый моллюск Arctica islandica и др.
Но дело, конечно, не только в тимусе. Стареют все наши клетки, точнее не сами клетки – они сменяются поколение за поколением с разной скоростью в зависимости от вида ткани или органа. Стареет информационно-наследственная система, которая хранится в их ядрах. С каждым прожитым годом возникают и накапливаются ошибки. Подавляющую часть из них наш организм выявляет и ликвидирует. Но со временем доля мутаций (ошибок) растет и скорость обновления клеток замедляется.
Тут следует вспомнить теорию о существовании теломер – концевых участков ДНК, которые не копируются при каждом клеточном делении целиком, а немного укорачиваются. Примерно через 50 делений теломеры становятся такими короткими, что делиться уже некуда, клетке грозит апоптоз – запрограммированная клеточная смерть.
Это тоже не единственный механизм клеточного старения. Так, известно о возрастном снижении транскрипционной и трансляционной активности в клетках млекопитающих. То есть, падает активность генов из-за снижения подвижности ДНК-белковых связей в хроматине и уменьшается активность синтеза РНК, необходимой для производства белков. Падают и показатели активности ферментов.
В целом меняется энергетика организма. Ученые говорят об энергетическом жизненном потенциале – это количество расходуемой за жизнь энергии. Человек – очень активное существо. Среднестатистическое млекопитающее тратит 924 кДж/г, а представители нашего вида (ну еще лемуров и капуцинов) – 3280 кДж/г. С возрастом этот показатель снижается. Уменьшается количество митохондрий («энергетических станций») в клетках, ухудшается потребление клетками кислорода, даже дыхание клеток смещается в сторону гликолиза – бескислородного образования АТФ («батареек» для клеток).
Замедление происходит во всех клетках и системах организма. Скорость транспорта в нейронах падает к пожилому возрасту почти в 1,5 раза. Уменьшается и количество нейромедиаторов – веществ, передающих нервный импульс.
Старение и хроническое воспаление
Итальянский ученый Клаудио Франчески разработал теорию воспалительного старения. Он считает, что старение – это воспаление, охватывающее весь организм. И именно воспалительные процессы лежат в основе всех возрастных заболеваний, начиная от болезни Альцгеймера и заканчивая атеросклерозом и диабетом 2 типа. Общему, то есть системному хроническому воспалению способствует целый ряд факторов – экологических, социальных, индивидуальных в виде образа жизни и культурных особенностей каждого конкретного человека, и т. п.
Закон смертности Гомпертца-Мейкхама
Вероятность смерти от любой причины увеличивается по экспоненте, начиная с возраста 40 лет и удваиваясь каждые 8 лет. Этот закон работает в промежутке от 30 до 80 лет. У людей более старшего возраста риск смертности растет намного медленнее.
Риск заболевания возраст-зависимыми патологиями, по расчетам ученых, примерно соответствует графику Гомпертца-Мейкхама – экспоненциальный рост и удвоение с той же скоростью. Это подтверждает связь между старением и хроническими возрастными заболеваниями.
Развитием этой теории стала концепция иммунного старения, в основе которой лежат изменения иммунной системы, накапливающиеся по мере прожитых лет. Это состояние еще называют «стерильным воспалением», то есть хроническим воспалением, развившимся на фоне отсутствия инфекции.
В январе 2019 года группа российских ученых из институтов Новосибирска опубликовала в журнале Nature Communications Biology статью, в которой сообщала о выявлении генетических факторов, влияющих и на развитие ряда хронических патологий (диабет, ХОБЛ, рак, деменция), и на процессы старения. Были также обнаружены тесные генетические связи между ЗОЖ и рисками развития ожирения, диабета 2 типа, ишемической болезни сердца и др.
Старение и вирусы
В апреле 2021 года ученые из Stanford University School of Medicine опубликовали статью, из которой следует, что вирусные инфекции приводят к состоянию, аналогичному хроническому воспалению, развивающемуся при старении. В своем исследовании они сравнивали состояние иммунной системы в группе пожилых людей и в группе пациентов с такими хроническими инфекциями, как ВИЧ и гепатит С. Пациенты получали соответствующее лечение.
В результате были обнаружены общие для обеих групп изменения, которые вели к все тому же системному хроническому воспалительному процессу: ухудшение Т-клеточной памяти (истощение Т-лимфоцитов, ответственных за Т-клеточный иммунитет), активизация внутриклеточных провоспалительных сигнальных путей, снижение чувствительности к цитокинам (сигнальным молекулам воспаления) в лимфоцитах и миелоидных клетках.
У пациентов с ВИЧ, даже среди людей, находящихся на ретровирусной терапии более 10 лет, эти изменения были более выражены. У пациентов с гепатитом С, прошедших курс лечения, менее, но даже после терапии многие изменения иммунной системы сохранялись на минимум на протяжении года и более.
Эти и ранее проведенные исследования показывают, что есть целый ряд вирусов, которые оказывают хроническое воздействие на иммунную систему. Характер этого воздействия таков, что можно говорить о старении, вызываемом вирусными инфекциями.
Так, в перечень таких вирусов входят, помимо уже упомянутых нами ВИЧ и гепатита С, представители семейства герпесвирусов: вирусы, вызывающие генитальный герпес, ветряную оспу и пузырьковый лишай (он же опоясывающий герпес), вирус Эпштейна-Барр, вызывающий мононуклеоз, а также вирус герпеса 5 типа, вызывающий цитомегаловирусную инфекцию.
Старение и коронавирус SARS-CoV-2
У каждого, без исключения, человека на Земле есть свой виром – совокупность обитающих в организме вирусов. За свою жизнь в организме человека успевает поселиться и остаться с ним навсегда 12-15 вирусов. Именно эти вирусы играют роль в старении организма. От острых инфекций мы успешно избавляемся при помощи иммунитета. Но хронические остаются с нами и сокращают нам отпущенные годы, даже не проявляя себя.
В этом отношении особенно интересен коронавирус SARS-CoV-2, который вызывает сильное острое воспаление, но может при этом вызывать и долгосрочные последствия для иммунной системы и других тканей и органов. Сейчас ученые собирают данные, которые в будущем помогут разобраться, как коронавирус влияет на старение человека.
