Уменьшение биовозраста человека что это
Как уменьшить свой биологический возраст
Ученые установили, что люди стареют по-разному: одни быстрее, другие медленнее. Первым, конечно, не повезло, но это не значит, что им следует смириться с печальной участью и безропотно ждать скорого наступления старости. Наука неустанно ищет способы борьбы со старением и скорее рано, чем поздно добьется успехов в этой тяжелой, но не безнадежной борьбе.
На Земле живет больше 7 миллиардов людей, и все они разные. Люди отличаются друг от друга очень многим, в т.ч., оказывается, и скоростью старения. К такому выводу пришли ученые из университета Дьюка, которые наблюдали за большой группой добровольцев.
Целью исследования было установить, с какой скоростью стареет организм человека. Для этого был разработан набор из 18 параметров, в которые входили работа почек, печени, легких, сердца, иммунной системы, оценка обмена веществ, уровень холестерина, длина теломеров и т.д. Эти параметры замерялись трижды: в 26, 32 и 38 лет.
Анализ показал, что, хотя у большинства участников исследования биологический возраст вполне соответствует возрасту хронологическому, некоторые старели втрое быстрее и их биологический возраст соответствовал 60 с лишним годам. Нашлись и счастливчики, старевшие явно медленнее основной массы. Биологический возраст некоторых участников исследования в 38 лет составлял 28-30 лет.
Конечно, быстрое старение – это не только малоприятный внешний вид. Это и более быстрое старение мозга и снижение познавательных способностей, и наконец более слабое общее состояние здоровья по сравнению с остальными людьми.
Американские ученые считают, что скорость старения зависит больше от окружающей среды, чем от генов и поэтому на нее можно воздействовать. Конечно, в первую очередь следует правильно питаться, не курить и заниматься спортом. Однако нередко и этого оказывается недостаточно для того, чтобы замедлить наступление старости.
Ученые уже не первый год пытаются бороться со старением и старостью и добились определенных успехов. Один из перспективных (по крайней мере, в этом убеждены разработчики) способов – Контролируемая адаптационная тренировка (CVAC) в условиях циклических изменений давления, пишет британская Daily Telegraph. Она проводится в одноместной капсуле, где постоянно изменяются давление и температура. Во время сеанса в капсулу поставляется обычный свежий воздух, никакие химические препараты не используются.
Организм реагирует на CVAC как на силовые и иные тренировки, т.е. происходит «тренировка без усилий». Изменения в организме происходят на клеточном уровне. Сторонники CVAC утверждают, что пребывание в капсуле дает прилив жизненных сил и делает еще много полезных вещей для здоровья.
Этот способ в числе многих предлагает Центр омоложения Беверли Хиллз, которым владеет Дэн Хольц. По словам Хольца, для замедления процессов старения достаточно проводить каждый день в капсуле CVAC 25 минут. Он говорит, что знает звезд, которые имеют эти аппараты, которые, кстати, стоят 65 тыс. долларов, у себя дома.
CVAC – один из многих, но далеко не единственный способ борьбы со старостью. Например, известный в Калифорнии специалист по борьбе со старением Майк Каррагер при помощи множества анализов разрабатывает для каждого клиента план «военной кампании». Он состоит из набора гормонов, которые, по мнению Каррагера, являются ключом к долголетию, особой диеты и тщательно подобранных для каждого клиента физических упражнений. Годовой курс лечения у Майка Каррагера стоит 4 тыс. долларов.
Наиболее радикальной формой борьбы со старением при помощи холода является полная заморозка. Это «удовольствие» стоит 200 тыс. долларов. Можно заморозить и один мозг. Эта процедура обойдется дешевле – в 80 тыс. долларов.
Корреспондент Daily Telegraph, которая попробовала несколько способов борьбы со старением, пришла к выводу, что это довольно дорогое удовольствие и что ограничиться просто поеданием фруктов и овощей, повышенной физической активностью и созданием необходимого психологического настроя едва ли удастся. Приверженцы идеи бессмертия должны помнить слова Ницше, который как-то сказал, что бессмертие стоит очень дорого. Им следует быть готовыми, что придется расстаться не только с деньгами, но и со многими удовольствиями жизни. Стоит ли игра свеч, каждый должен решать сам.
Часы старения: обнулить, замедлить, обратить вспять?
Образное представление «часов старения» человека
Автор
Редакторы
Статья на конкурс «био/мол/текст»: Организм человека подобен часам. Стрелки постоянно бегут вперед, мы стареем. Устройство часового механизма этих часов очень сложное. Но, несмотря на это, ученым удалось разобраться хотя бы в некоторых принципах его работы. Например, сегодня мы уже научились замедлять процесс старения организма и возвращать старые клетки в «младенческое состояние», хотя платить за это приходится потерей клеточной специализации. Можно ли перевести стрелки часов назад, то есть «омолодить» клетки, сохранив их функции? А как насчет того, чтобы омолодить целый организм? Недавние эксперименты дают ответы на эти вопросы.
Конкурс «био/мол/текст»-2014
Эта статья представлена на конкурс научно-популярных работ «био/мол/текст»-2014 в номинации «Лучший обзор» и отмечена спецпризом Фонда содействия развитию передовых биотехнологий.
Главный спонсор конкурса — дальновидная компания «Генотек».
Конкурс поддержан ОАО «РВК».
Спонсором номинации «Биоинформатика» является Институт биоинформатики.
Спонсором приза зрительских симпатий выступила фирма Helicon.
Свой приз также вручает Фонд поддержки передовых биотехнологий.
Что такое старение
Чуть более подробный разговор на эту тему идет в статье «Старение — плата за подавление раковых опухолей?» [1]. — Ред.
Вне зависимости от правоты тех или других, процессы старения, происходящие на всех уровнях (от молекулярного до организменного), одинаковы для всех. Так, со временем в ДНК возникают мутации, начинает хуже регулироваться экспрессия генов, в клетках накапливаются агрегаты поврежденных белков и липидов. Кроме того, деление клеток происходит реже, и клетки выполняют свои функции менее эффективно, что, в свою очередь, ведет к замедлению регенерации органов, уменьшению мышечной массы, ослаблению иммунитета, снижению умственных способностей и пр. Изменения, перечисленные выше — всего лишь малая толика всех не слишком приятных процессов, которые происходят в стареющем организме. Перечень этих физиологических проблем наводит на невеселые размышления о том, что «прекрасное далеко», несмотря на мольбы, будет жестоко. И ты с тоской смотришь на толстые тома молекулярной биологии, сознавая, как постарел за время их прочтения. Но, дорогой читатель, не спеши отчаиваться! Сотни ученых по всему миру, уже благополучно прошедшие этот путь, теперь трудятся, чтобы вернуть упущенные годы. И надо сказать, они достигли некоторых успехов в своем деле.
«Обнуление» и замедление часов
Одним из немаловажных успехов ученых было увеличение продолжительности жизни их лабораторных любимцев — круглого червя Caernorhabditis elegans, мушки Drosophila melanogaster и лабораторной мыши Mus musculus с помощью индуцированных мутаций в определенных генах или подбором диеты, ограничивающей калории [2].
Исследователи давно экспериментально находят гены, влияющие на продолжительность жизни, и пытаются понять механизм их действия. К настоящему моменту таких генов найдено уже несколько десятков (как в модельных организмах, так и в человеке). Например, продлевают продолжительность жизни лабораторных животных мутации, сделанные в следующих сигнальных путях:
Знаменательно то, что использование подобных приемов продлевало не только жизнь, но и молодость подопытных. Получается, что мы способны экспериментально замедлить ход «часов старения». Но возможно ли часы остановить или, более того, повернуть их стрелки вспять? Следует заметить, что в природе «обнуление» этих часов происходит каждый раз вслед за моментом оплодотворения. Фактический возраст яйцеклетки человека равен возрасту женщины.
Возраст клетки
Для клеток можно различить:
Сперматозоид, конечно, возрастом моложе, однако и он успел пройти через ряд клеточных делений. В клетке же, образованной в результате оплодотворения, «возрастной след» родителей отсутствует полностью! Механизмы «обнуления» до сих пор неясны. Но все же понятно, что этот процесс проходит под действием определенных веществ, находящихся в цитоплазме яйцеклетки. Для выживания вида вышеописанный процесс чрезвычайно важен.
Процесс «обнуления» использовал в ранних экспериментах по клонированию Джон Гёрдон. Он извлекал ядро из яйцеклетки шпорцевой лягушки и вместо него помещал ядро мышечной (или кишечной) клетки головастика (рис. 1). Ядро это перепрограммировалось (как и слившиеся ядра яйцеклетки и сперматозоида после оплодотворения) под действием тех же факторов, находящихся в цитоплазме яйцеклетки, что инициируют «обнуление». Такая гибридная клетка развивалась, в итоге, в нормальный организм, без видимых признаков преждевременного старения. Данный эксперимент опроверг гипотезу о том, что процесс взросления и дифференцировки клеток сопровождается потерей генетического материала. К тому же он доказал, что возраст ядра-донора может быть «обнулен» [2].
Широко известны эксперименты лауреата нобелевской премии Синъи Яманаки по получению индуцированных плюрипотентных стволовых клеток (ИПСК). Клетки эти были получены из фибробластов взрослого организма с использованием всего лишь четырех транскрипционных факторов, что стало прорывом в области получения стволовых клеток [2], [5] (рис.1). Прогнозировалась новая эра в области индивидуальной регенерационной медицины. Однако, увы. По ряду причин ИПСК пока не могут быть широко использованы [5–7]:
Эксперимент Яманаки также подтвердил гипотезу о том, что часы старения взрослых дифференцированных клеток могут быть «обнулены».
Рисунок 1. Схема уже классических экспериментов: клонирование лягушки Джоном Гёрдоном и получение ИПСК методом Синъя Яманаки
Во всех приведенных выше экспериментах омоложение протекает только совместно с дедифференцировкой (то есть с потерей клеточной специализации). Но возможно ли обратить процесс старения вспять, сохранив при этом специфические клеточные функции?
Омоложение без дедифференцировки
Разными группами ученых были проведены эксперименты, доказавшие возможность омоложения клетки без утраты её специфичности. Более того, к настоящему моменту описано уже три основных способа заставить клетку «вспомнить молодость» [2]:
Первый способ: создание «молодого окружения»
Чтобы понять, способны ли клетки и ткани старой мыши омолодиться под воздействием внешних биологических факторов, был использован гетерохронический парабиоз (ГП) — метод, при котором две мыши — молодая и старая — сшиваются боками (как сиамские близнецы; рис. 2). При этом у мышей создают общую кровеносную систему и пул крови. Супруги Конбой (Irina Conboy и Michael Conboy) еще в 2005 году продемонстрировали, что при ГП к клеткам мышц и печени старой мыши возвращается юность. Они приобретают фенотип молодых клеток, а молекулярные метки старения пропадают [2], [9]. Восстанавливают свой потенциал и тканеспецифичные стволовые клетки мышц. Конбой сообщают, что даже очень старые стволовые клетки не теряют своих способностей восстанавливать и поддерживать ткань, просто надо обеспечить им молодое окружение [10].
Рисунок 2. Модель гетерохронического парабиоза. Мышей сшивают, создавая единую кровеносную систему.
В 2014 году Гарвардские биологи, используя ГП, выявили ростовой фактор дифференцировки 11 (grow differentiation factor 11, или GDF 11). Журнал Science назвал эту работу первой демонстрацией фактора омоложения, так как GDF11 обладает всеми необходимыми характеристиками: он синтезируется в организме, обращает старение вспять в большинстве тканей и его уровень снижается с возрастом [11].
Биологи из Стэнфорда тоже исследовали модель ГП. Они сосредоточились на эффектах, возникающих при воздействии молодой крови на мозг. Выяснилось, что в определенных областях мозга мыши повысился нейрогенез и уровень пролиферации стволовых клеток, то есть стали появляться новые нейроны, которые в норме появляются только у молодых особей [11], [12]. Интересно, что во всех экспериментах с ГП молодые мыши стареют.
Механизмы описанных выше эффектов на сегодняшний день до конца не ясны. Ученые предполагают, что в эти процессы вовлечены как стволовые клетки, так и различные ростовые факторы, цитокины и др.
Второй способ: воздействие на определенные гены
При изучении молекулярных признаков старения, как правило, бывает не вполне ясно, какие изменения в организме являются собственно старением, а какие его следствием. Чтобы провести подобное разграничение, исследователи обычно используют генетические манипуляции с биохимическими путями. Пример тому — сигнальный путь фактора NF-κB (белкового комплекса, контролирующего транскрипцию ДНК). Он участвует в клеточном ответе на стресс, свободные радикалы, бактерии, вирусы и др. При сравнении старых и молодых тканей у мыши и человека, ученые выявили: в постаревших тканях повышается уровень экспрессии генов, регулируемых сигнальным путем NF-κB. Установление этого факта породило гипотезу о том, что сигнальный путь NF-κB необходим для поддержания возрастного фенотипа. Для проверки этой гипотезы ученые создали трансгенных мышей, в коже которых сигнальный путь NF-κB возможно было ингибировать по желанию экспериментаторов в определенный момент. Когда мыши постарели, и стали заметны такие признаки старения кожи как её истончение, был включен ген ингибитора NF-κB. Это привело к заметному омоложению клеток кожи. При этом маркеры клеточного репликативного старения, такие как p16 (ингибирует клеточное деление), исчезли, а стволовые клетки вернули свою пролиферативную активность и восстановили утратившиеся слои кожи [2].
Третий способ: фармакологическое воздействие на клетки
Вернуть молодость на клеточном и молекулярном уровне возможно путем фармакологического вмешательства. Фермент mTOR распознает уровень питательных веществ в клетке, а также регулирует синтез белков и утилизацию энергии. Было показано, что ингибитор mTOR — рапамицин (препарат, использующийся как иммунодепрессант) — увеличивает продолжительность жизни у мышей. В кроветворной системе старение связано с увеличением активности mTOR в стволовых клетках и клетках-предшественниках. Рапамицин, введенный старым мышам, не только ограничивал возрастное повышение mTOR, но и повышал пролиферацию стволовых клеток [2].
Таким образом, разделить процессы старения и дифференцировки возможно. Осталось только разобраться, чем же различаются механизмы «обнуления» клеток и их омоложения.
Знакомьтесь, эпигенетика
Основные механизмы перепрограммирования клеточного ядра и его дедифференцировки — это объекты, изучаемые эпигенетикой [13]. Эта наука изучает механизмы, которые меняют экспрессию генов, но не затрагивают при этом последовательность ДНК.
Пример. Клетки нашего организма имеют одинаковый генетический материал, но они экспрессируют различные гены, что приводит к клеточной специализации (клетки печени, кости, нейроны). Важно, что эпигенетические механизмы не только «руководят» дифференцировкой, но и постоянно поддерживают специализацию образовавшейся клетки. Дифференцированные клетки многократно делятся и постоянно подвергаются воздействию дестабилизирующих внешних факторов, однако сохраняют свои функции [2]. Несмотря на эпигенетическую устойчивость, описанные выше эксперименты демонстрируют, что статус клеток пластичен и обратим. Изучая динамику перепрограммирования мышиных клеток (фибробластов) в ИПСК, ученые выяснили, что на четвертый—седьмой день в клетках происходит дестабилизация эпигенома.
Но возникновение дестабилизации еще не гарантирует, что клетки перейдут в ИПСК. Если в это самое время устранить факторы перепрограммирования, то клетки обратно превращаются в фибробласты [6]. Исходя из этого, возникла любопытная гипотеза (еще не подтвержденная), объясняющая различие механизмов дедифференцировки и омоложения (рис. 3). При омоложении клетки подвергаются дестабилизирующим факторам недолгое время. Поэтому возрастные эпигенетические метки (как менее устойчивые) стираются, а эпигенетические метки, отвечающие за специализацию клетки, сохраняются. Поэтому клетки возвращаются в исходное состояние. При «обнулении» клетки подвергаются длительному воздействию факторов перепрограммирования. Поэтому все эпигенетические метки, существовавшие до этого в клетке, стираются. Теряются и специализация, и возраст клетки, и она превращается в стволовую. Возможен и третий способ: переход из состояния эпигенетической нестабильности сразу в клетку другого типа. Уже существуют способы превращения фибробластов в кардиомиоциты или в нейроны с использованием всего лишь нескольких транскрипционных факторов [14].
Рисунок 3. Иллюстрация гипотезы, объясняющей различия между процессами омоложения и перепрограммирования клеток. При омоложении клетки подвергаются кратковременному воздействию факторов перепрограммирования, поэтому теряют только те признаки, которые менее устойчивы (возраст). При длительном воздействии этих факторов клетки теряют даже устойчивые признаки клетки (специализацию).
рисунок автора статьи
Заключение
Опыты по омоложению клеток, как и выявление фактора омоложения GDF11, безусловно, впечатляют. Может показаться, что эликсир молодости вот-вот будет изобретен. Но, к сожалению, не так всё просто. Сделанные на сегодняшний день открытия — это лишь самые первые шаги. Ученые далеки от полного понимания механизмов старения и того, каким образом его можно контролировать/регулировать. Не стоит также забывать, что эксперименты проводились на мышах. Будет ли действовать тот же фактор GDF 11 на человека — неизвестно. И, наконец, существует вероятность, что мобилизация стволовых клеток у старых людей инициирует возникновение злокачественных опухолей или других побочных эффектов. Поэтому, если вам предложат омоложения ради испить «настойки из молодой крови» или «коктейль из стволовых клеток», не спешите. Клиники молодости едва ли появятся в ближайшие десять лет. Но если вы хотите быть молодым и крепким уже сейчас, следуйте примеру Джеффри Лайфа (рис. 4), действуйте по-старинке: занимайтесь спортом, бегайте, ешьте овощи и фрукты. Организм перед вами в долгу не останется.
Рисунок 4. Джеффри Лайф, 74-летний бодибилдер. Начал заниматься спортом только в 57 лет. Сейчас он выглядит значительно лучше, чем почти 20 лет назад.
Уменьшение биовозраста человека что это
Изобретение относится к медицине и более точно касается способа снижения биологического возраста человека (омоложения организма).
Активное старение населения развитых стран, регистрируемое с конца XX столетия и выражающееся в существенном увеличении доли пожилых людей, послужило серьезным стимулом к усилению активности исследования причин и механизмов старения организма, а также к поиску методов омоложения организма. Жизнь в условиях неблагополучной среды мегаполисов, неблагоприятная экологическая обстановка, вредные пристрастия и нездоровый образ жизни приводят к срыву механизмов адаптации организма, его ускоренному износу. Функциональные резервы организма, отвечающие за здоровье и соответствие человека своему естественному (биологическому) возрасту, хронически истощаются. Это вызывает усталость, стресс и депрессию, на фоне которых и возникает большинство недугов и начинает ускоряться процесс старения организма.
Вот почему, когда в неблагоприятных экологических условиях организм человека не в состоянии противостоять негативным влияниям внешней среды, включая возбудителей инфекционных заболеваний, особенно актуальным становится применение методов повышения неспецифической и иммунологической резистентности организма человека к этим факторам.
В настоящее время, кроме классических представлений об использовании иммуномодуляторов, обладающих геропрофилактическим эффектом, для коррекции возрастного иммунодефицита отечественными учеными разработаны представления о лимфоцитах как регуляторах роста и пролиферации собственно соматических клеток (В.И. Донцов, В.Н. Крутько, А.А. Подколзин. Фундаментальные механизмы геропрофилактики. М.: Биоинформсервис. 2002. 414 с.). Известно, что центральный механизм старения самообновляющихся путем клеточного деления тканей связан со снижением потенциала клеточного роста: снижением скорости физиологической регенерации. Таким образом, становится возможным использование иммунотропных средств для восстановления высокого уровня самообновления тканей, резко уменьшающегося с возрастом.
Известен способ снижения биологического возраста человека (омоложения организма), раскрытый в патенте RU, A, 2404784, опубликованном 22.11.2010. Способ состоит в том, что для обращения возрастных изменений пациенту вводят иммунокорректор «Трансфер-фактор» (ТФ), получаемый из молозива коров и восстанавливающий ряд показателей иммунитета, сниженного в результате различных причин, в дозе 1-3 капсулы в день в расчете на массу 60-80 кг, по 5 дней в неделю в течение 6 недель.
Использование известного способа дает снижение биологического возраста не более чем на 4,4 лет. Увеличение вводимой дозы иммунокорректора свыше 3-х капсул в сутки не является эффективным и не приводит к дополнительному снижению биологического возраста.
В основу изобретения поставлена задача расширения арсенала средств и методов омоложения организма, создания такого способа омоложения организма, при использовании которого достигалось бы снижение биологического возраста на большую величину, чем при использовании известного, в частности, за счет повышения эффективности действия иммунотропного препарата «Трансфер-фактор», используемого для снижения биологического возраста человека.
Результат достигается за счет того, что в способе снижения биологического возраста, при котором пациенту вводят иммунокорректор «Трансфер-фактор» по пять дней в неделю в течение не менее 6 недель, согласно изобретению, иммунокорректор вводят в сочетании с гипоксическим воздействием в циклично-фракционированном режиме по схеме, индивидуально подобранной на основании показателей пробы Штанге, в дозе 3-10 капсул в день.
Способ осуществляют с использованием гипоксической газовой смеси (ГГС) с концентрацией О2 не менее 9% и не более 16%.
Способ обеспечивает уменьшение возрастных изменений у людей за счет восстановления высокого уровня самообновления тканей и оптимизации функционирования систем организма, а также повышения неспецифической резистентности организма. Благодаря сочетанию введения иммунокорректора «Трансфер-фактор» с гипоксическим воздействием в циклично-фракционированном режиме удалось повысить эффективность действия иммунокорректора, а также увеличить его эффективную вводимую дозу, что в итоге позволило снизить биологический возраст пациентов в среднем на 9,0 лет.
Способ осуществляется следующим образом.
Всего было обследовано 71 человек в возрасте от 46 до 74 лет, дважды (до и после курса терапии).
В группу контроля были включены 41 человек в возрасте от 49 до 74 лет (средний возраст 62,8±0,9), которым был назначен ТФ классический 3 раза в день по одной капсуле во время еды (не менее 600 мг ТФ в сутки), 5 дней в неделю, в течение 6 недель.
Для оценки индивидуальных темпов развития, в том числе определения преждевременного старения, использовалась категория биологического возраста.
АДП=АДС-АДД. Тест измерения АД проводится всегда вначале всей батареи тестов.
3. Жизненная емкость легких (ЖЕЛ) измеряется (в мл) в положении сидя, через 2 часа после приема пищи, на любом спирометре. Проводится два замера, берется максимальный результат.
8. Субъективная оценка здоровья (СОЗ) производится с помощью анкеты из 29 вопросов. Отпечатанная анкета дается испытуемому, который должен подчеркнуть ответ на каждый вопрос. Общее число неблагоприятных ответов может колебаться от 0 до 29 и эта величина входит в формулу для определения биологического возраста.
Динамика разницы между биологическим и календарным возрастом до и после курса терапии в группе «Трансфер-фактор» и группе «Трансфер-фактор в сочетании с гипоксическим воздействием» показана в таблице 1.