Шарон Моалем
Сет Кук является старейшим из живых американцев с одним невероятно редким генетическим расстройством. У него выпали все волосы. Его кожа покрыта морщинами. У него атеросклероз. Его суставы болят из-за артрита. Он каждый день принимает аспирин с целью разжижения крови.
Ему двенадцать лет.
У Сета синдром Хатчинсона — Гилфорда — очень редкая болезнь, которую часто называют прогерией. Считается, что этому заболеванию подвержен только один из четырех-восьми миллионов новорожденных. Это очень жестокая болезнь — ее название в переводе с греческого означает «преждевременно старый», и именно в этом состоит несчастная судьба рожденных с прогерией людей.
Дети с прогерией стареют до десяти раз быстрее людей, не страдающих этой болезнью. Когда ребенку с прогерией исполняется где-то полтора года, его кожа начинает покрываться морщинами, а волосы — выпадать. Вскоре за этим появляются сердечно-сосудистые проблемы, такие как атеросклероз, и дегенеративные заболевания, например артрит.
Большинство людей с прогерией умирают в подростковом возрасте от сердечного приступа или инсульта — не известно ни одного случая, чтобы они доживали до тридцатилетнего возраста.
Синдром Хатчинсона — Гилфорда — не единственная болезнь, которая ускоряет процесс старения организма, но она самая душераздирающая, потому что развивается стремительно и с самого момента рождения. Другое похожее заболевание под названием «синдром Вернера» проявляет себя уже после достижения человеком половой зрелости. Иногда этот синдром называют прогерией взрослых.
После полового созревания процесс старения ускоряется, и люди с синдромом Вернера, как правило, умирают от возрастных болезней к пятидесяти-шестидесяти годам. Синдром Вернера, хотя и встречается чаще синдрома Хатчинсона — Гилфорда, все равно является довольно редким генетическим заболеванием, которому подвержен лишь один человек на миллион.
Из-за того, что эти ускоряющие процесс старения болезни такие редкие, они нечасто становятся предметом исследований (и поэтому их называют «сиротскими болезнями»). Однако подобная ситуация уже начинает меняться, так как ученые стали понимать, что именно эти заболевания являются ключом для понимания нормального процесса старения.
Кэмерон Ховард с диагнозом «прогерия». Фото: jasminegoldband.com
В апреле 2003 года ученые заявили, что им удалось изолировать генетическую мутацию, вызывающую прогерию. Эта мутация происходит в гене, ответственном за производство белка под названием «ламин А». В обычных условиях ламин А является каркасом мембраны клеточного ядра, в котором содержится вся генетическая информация клетки. Ламин А подобен колышкам, которые удерживают палатку, — они служат основой для мембраны клеточного ядра, которая опирается на этот белок. У людей с прогерией нарушена структура ламина А, из-за чего клетки изнашиваются гораздо быстрее.
В 2006 году другая команда ученых установила связь между деградацией ламина А и нормальным процессом старения человека. Том Мистели и Паола Скафиди, исследователи из Национального института здравоохранения США, в своей опубликованной в журнале Science статье сообщили о том, что в клетках обычных людей пожилого возраста наблюдаются те же самые дефекты, что и в клетках больных прогерией.
Это очень важное открытие, ставшее первым подтверждением того, что характерное для прогерии ускоренное старение связано с нормальным процессом старения человека на генетическом уровне.
Отсюда можно сделать далеко идущие выводы. С тех пор, как Дарвин описал механизмы адаптации, естественного отбора и эволюции, ученые не переставали спорить о том, какое именно место во всем этом отводится процессу старения.
Организм просто изнашивается, подобно любимой футболке, которая с годами растягивается и начинает рваться? Или же старение стало результатом эволюции? Другими словами, является ли процесс старения случайным или преднамеренным?
Прогерия и другие ускоряющие процесс старения болезни говорят в пользу того, что он заранее запрограммирован, является частью замысла природы.
Подумайте сами — если одна-единственная генетическая ошибка способна привести к ускоренному старению у младенца или подростка, то изнашивание организма со временем не может быть его единственной причиной.
Само существование гена прогерии подтверждает то, что процесс старения контролируется на генетическом уровне. Это приводит ученых к вопросу, который, без сомнения, вы ожидали услышать. Неужели мы все запрограммированы на смерть?
***
Леонард Хейфлик является одним из пионеров исследования процесса старения. В шестидесятых годах прошлого века он открыл, что (за одним особым исключением) клетки способны делиться лишь ограниченное число раз, после чего процесс деления прекращается и они начинают погибать. Ограничение количества клеточных делений было названо пределом Хейфлика — у человека этот предел составляет от пятидесяти двух до шестидесяти делений.
Предел Хейфлика связан с потерей специализированного генетического резерва, находящегося на окончаниях хромосом под названием «теломеры».
Леонард Хейфлик
С каждым своим делением клетка теряет часть ДНК. Чтобы потеря этой информации не привела к губительным изменениям, на концах хромосом расположены дополнительные информационные блоки — теломеры.
Представьте, что вам нужно сделать пятьдесят копий имеющейся у вас рукописи, но копировальный центр решил серьезно усложнить вам жизнь. Вместо денег после каждой копии он берет по последней странице вашей рукописи, и так копия за копией.
Это серьезная проблема — в рукописи двести страниц, и если за каждую ее копию нужно отдавать по странице, то в последней копии будет всего сто пятьдесят страниц, и тот, кому она достанется, недополучит целую четверть рассказа.
Но вас не так-то просто провести — вы привыкли находить решения в самых заковыристых ситуациях. Вы добавили в рукопись пятьдесят пустых страниц, разместив их в самом конце, и принесли в копировальный центр рукопись в двести пятьдесят страниц. Теперь во всех пятидесяти копиях рукописи будет весь рассказ целиком — страницы начнут пропадать, только когда вы решитесь сделать пятьдесят первую копию.
Так вот, теломеры подобны пустым страницам рукописи в нашей аналогии: с каждым новым делением клетки они укорачиваются, тем самым защищая самое важное — ее ДНК. Где-то после пятидесяти-шестидесяти делений от теломер в конечном счете ничего не остается, и вот тогда клетка оказывается под угрозой.
С какой стати в ходе эволюции нам понадобилось ограничить количество делений клеток?
Ответ простой — из-за онкологии.
***
Ни одно другое связанное со здоровьем слово не вызывает такого страха и мыслей о смерти, как рак. В нашем сознании он уже настолько тесно ассоциируется со смертным приговором, что во многих семьях если и заводят разговор о раке, то только шепотом.
Как вы наверняка знаете, рак — это не какая-то конкретная болезнь — это группа заболеваний, характеризующаяся сбоем в процессе деления клеток. На самом деле некоторые виды рака очень хорошо поддаются лечению — многие из них характеризуются более высоким показателем выживаемости и вероятности полного выздоровления, чем такие распространенные проблемы со здоровьем, как инфаркт и инсульт.
Как мы уже с вами обсуждали, у нашего организма есть несколько линий защиты от рака. Существуют специальные гены, отвечающие за подавление роста опухолей. Также имеются гены, отвечающие за создание специализированных охотников на раковые клетки, запрограммированных на их поиск и разрушение. Также есть гены, отвечающие за восстановление генов, борющихся с раком. У клеток даже есть встроенный механизм совершения своего рода харакири.
Апоптоз — запрограммированная смерть клетки — происходит тогда, когда клетка обнаруживает, что оказалась заражена или повреждена, либо когда другие клетки обнаруживают проблему и «убеждают» опасную клетку совершить суицид. Помимо всего этого существует еще и предел Хейфлика.
Предел Хейфлика эффективно сдерживает развитие рака — если в клетке происходит сбой и она становится раковой, предел Хейфлика все равно не дает ей делиться в свое удовольствие, в конечном счете сдерживая рост опухоли до того, как она начнет представлять опасность. Если клетка способна делиться лишь ограниченное количество раз, после чего выдыхается, то ее деление в какой-то мере всегда находится под контролем, верно?
Да, но только до известной степени. Проблема в том, что рак — довольно подлый маленький злодей, у которого в его клеточных рукавах всегда припасена пара козырей. Одним из них является фермент под названием «теломераза». Как вы помните, предел Хейфлика связан с теломерами — когда они иссякают, клетка гибнет или теряет способность к делению. Что же делает теломераза? Она удлиняет эти расположенные на концах хромосом теломеры.
В здоровых клетках теломераза обычно находится в неактивном состоянии, и теломеры продолжают укорачиваться. Раковым же клеткам порой удается активировать теломеразу так, чтобы теломеры восстанавливались гораздо быстрее. Когда это происходит, генетической информации теряется гораздо меньше, потому что заложенный в теломерах резерв никогда не кончается. Данные о сроке годности, запрограммированные в клетке, стираются, в результате чего она оказывается способна делиться без ограничений.
Таким образом, успех раковых клеток обычно связан именно с теломеразой. Более девяноста процентов клеток злокачественных опухолей человека используют теломеразу. Именно так они и становятся опухолями — без теломеразы раковые клетки умерли бы после пятидесяти-шестидесяти делений.
Научившись обходить предел Хейфлика с помощью теломеразы, раковые клетки начинают бесконтрольно делиться, приводя к тем ужасным последствиям, с которыми мы все так хорошо знакомы. В довершение всего, успешные раковые клетки — смерть которых нас интересует больше всего — нашли способ обходить и апоптоз — запрограммированную клеточную смерть. Они игнорируют призыв к суициду со стороны здоровых клеток, заметивших что-то неладное. С биологической точки зрения это делает раковые клетки «бессмертными» — они могут делиться сколько угодно.
В настоящее время ученые работают над созданием анализа для выявления повышенной активности теломеразы — такой анализ сильно помог бы врачам в поиске скрытых раковых клеток.
Другим исключением, на которое не распространяется предел Хейфлика, являются стволовые клетки, о которых в настоящий момент ведутся такие интенсивные споры. Стволовые клетки — это «неопределившиеся» клетки. Другими словами, они могут делиться, образуя различные типы клеток. В-лимфоциты, из которых состоят наши антитела — белки, синтезируемые лимфоцитами, — способны в процессе деления образовывать только такие же В-лимфоциты, а из клеток кожи могут получиться только клетки кожи и никакие другие.
Из стволовых же клеток в процессе деления могут появляться различные типы клеток, а прародительницей всех стволовых клеток, разумеется, является та единственная клетка, с которой началось развитие каждого из нас. Очевидно, что зигота (клетка, получающаяся после объединения сперматозоида и яйцеклетки) должна быть способна производить все типы клеток, иначе мы так и оставались бы зиготами.
Стволовые клетки не ограничены пределом Хейфлика — они также бессмертны за счет восстановления теломер с помощью теломеразы, точно так же, как это проделывают раковые клетки. Неудивительно, почему ученые видят в стволовых клетках такой огромный потенциал в лечении болезней и облегчении страданий — они способны превращаться во что угодно и никогда не выдыхаются.
Многие ученые полагают, что профилактика рака является главной причиной появления в ходе эволюции у клеток ограничения на количество делений.
Конечно, у предела Хейфлика есть и своя обратная сторона — во всем приходится идти на компромисс — старение. Как только клетка достигнет предела, она оказывается не способна к дальнейшему делению, и все начинает рушиться.
Фонд «Правмир» помогает онкобольным взрослым и детям получить необходимое лечение. Помочь можете и вы, перечислив любую сумму или подписавшись на ежемесячное регулярное пожертвование в 100, 300, 500 и более рублей.