25 октября 2020

воскресенье, 00:33

$

76.47

90.41

Ученый Воронежского госуниверситета: «Кислород – наша пища и наш яд»

, Воронеж, текст — , фото — Михаил Кирьянов
  • 4178
Ученый Воронежского госуниверситета: «Кислород – наша пища и наш яд» Ученый Воронежского госуниверситета: «Кислород – наша пища и наш яд»
Доктор биологических наук Василий Попов рассказал, как в ВГУ ищут лекарство от старости.

Ученые ВГУ исследуют процесс старения человека. По одной из гипотез, наступление старости – не износ организма, который проходит у каждого человека по-своему, а универсальная эволюционная программа, созданная для всех живых организмов природой. Возможно ли внести изменения в этот организм и жить вечно, рассказал проректор ВГУ по научной работе и информатизации, доктор биологических наук, Василий Попов.

Набор поломок или отложенный суицид?

– Что такое старение?

– Однозначного ответа нет до сих пор. Есть две гипотезы. Согласно первой, человек просто «изнашивается» со временем. Если старение – это набор поломок, то тогда человек постепенно теряет свой функционал и перестает эффективно бороться с различными инфекциями. Вторая гипотеза состоит в том, что старение – это эволюционная программа, необходимая для смены поколений. Организм появляется на свет, получает время, достаточное для самовоспроизведения, потом он должен оставить поле битвы, уступить место для будущих поколений. То есть природе нужны живые организмы, как некие ресурсы, плоды эволюции.

– Природе выгодно, чтобы организмы жили относительно недолго, и поколения быстро менялись, поддерживая максимально быстрый темп эволюции. Если нам удастся эту программу идентифицировать, узнать ее механизмы, то мы сможем ее переписать для того, чтобы существенно увеличить продолжительность жизни,
Василий Попов, доктор биологических наук.

Если же это просто износ, то тогда с этим ничего не поделаешь. Тогда единственный способ борьбы со старением – это банальный здоровый образ жизни. Правильное питание, сон, отсутствие в жизни нервотрепки и так далее.

– Какой позиции придерживаются воронежские ученые?

– Наша научная группа, в основном это работники биолого-почвенного факультета ВГУ, пытается работать в обоих направлениях. Мы сотрудничаем с научной группой профессора Скулачева из МГУ, которая придерживается второй концепции, работаем и с группой Яна Вайга из колледжа Альберта Эйнштейна в Нью-Йорке, которая придерживается первой гипотезы. Они концентрируют свое внимание на накоплении мутаций генами во время жизни человека. То есть американцы исследуют процесс старения с точки зрения регулярных «поломок», которые случаются в организме человека с течением жизни. В частности, они работают со столетними людьми и выясняют, чем генетически долгожитель отличается от обычного человека. С американцами у нас сейчас завязался интересный контакт: мы обмениваемся преподавателями, студентами, следим за их экспериментами, которые проходят на высочайшем техническом уровне. Мы не зарываемся в одном направлении, потому что возможно, что «поломки» и «эволюционная программа» – два параллельных процесса. То, что клетки организма подвергаются мутациям – вопрос решенный. Но совершенно не факт, что именно они являются спусковым крючком, который запускает процесс старения.

Зачем природе старость?

– Но как природа могла изначально встроить во все живые организмы такую программу?

– Знаете, что такое апоптоз? Это процесс гибели клетки, который происходит под действием определенного сигнала. То есть существует клетка некоторое время, а потом организм отправляет ей «черную метку». Та, получив сигнал, сама себя уничтожает. То есть в самой клетке заложен механизм самоуничтожения. Идеальный пример апоптоза – листопад. Почувствовав близость зимы, организм посылает сигнал в те клетки, которые отвечают за прикрепление листа к ветке, и те сами себя ликвидируют. Возможно, что и в человеке есть такой механизм, чтобы человек умирал и не потреблял бесконечно ресурсы окружающей среды, которые были бы нужнее более молодым и активным членам популяции. Если это действительно так, то шансы на скачок в борьбе со старением есть, и неплохие.

– Вы рассказали о гипотезах, которые предполагают, почему человек стареет. А как именно этот процесс запускается?

– Есть несколько гипотез, как конкретно действует механизм старения. Мы вслед за группой Скулачева исследуем метаболизм активных форм кислорода. Есть предположение, что, как ни парадоксально, эту эволюционную смертоносную программу приводит в действие кислород. Кислород – наша пища для жизнедеятельности, и он же наш яд. Он окисляет, «сжигает» питательные вещества в нашем организме, и человек получает энергию. Для этого в клетке есть такая штука, как митохондрия, которая перерабатывает энергию разных видов топлива в наиболее удобную форму для человека.

– Во время процесса окисления в митохондрии возникают так называемые активные формы кислорода. Они вредны. Если кислород окисляет необходимые для жизнедеятельности вещества, но никто не мешает ему окислять и то, что не нужно,
Василий Попов, доктор биологических наук.

Кислороду, чтобы превратиться в воду, нужно четыре электрона. Если он получит два вместо четырех, то он станет перекисью водорода, то есть сильным окислителем. Считается, что в среднем 1% кислорода в организме идет по плохому пути и окисляет то, что окислять совсем не нужно. В первую очередь он наносит повреждения самим митохондриям. Это приводит к снижению эффективности окисления питательных веществ и еще большей продукции АФК.  Организм борется с этим, подбрасывая антиоксиданты. Самый простой из них – аскорбиновая кислота. Перекись окисляет ее, а митохондрия остается целой. Наша воронежская группа как раз пытается выяснить, как появляются эти активные формы кислорода, в каких условиях жизни человека их становится меньше, а в каких производится больше. Мы к этой теме подошли через физиологию растений. У них эта проблема еще сложнее – ведь растения не только потребляют кислород, но и производят. Во время фотосинтеза активных форм кислорода в растениях очень много. Из всех ученых, которые занимаются проблемами старения, около четверти видят ключ к решению задачи именно в изучении роли кислорода. Профессор Владимир Скулачев, который еще в 1996 году заявлял, что уборка активных форм кислорода из клеток может стать механизмом решения проблем, изобрел суперантиоксидант SKQ, на основе которого уже выпущен препарат, вылечивающий болезни глаз. Этот антиоксидант направляется в митохондрии, где и производит нейтрализацию активных форм кислорода.

– Есть и другие гипотезы?

– Большинство понимает, что митохондрии как-то во всем этом «завязаны», но каждый ранжирует роль тех или иных биологических процессов по-своему. Одни обращают внимание на перенос генетической информации, другие считают, что механизмом биологического времени является укорачивание хромосом при делении (известно, что всякий раз при делении хромосома теряет определенный участок, и с возрастом это укорачивание все сильнее) и клетка постепенно теряет важные функциональные отрезки. Третьи изучают нарушения генетических механизмов, то есть способность ДНК делиться и исправлять химические повреждения. А самое главное – возможно, что одно не исключает другого, и мы говорим о разных станциях одной и той же линии метро.

Как расшифровать код рака?

– Как именно вы работаете в направлении гипотезы, согласно которой старение – набор поломок?

– Сейчас мы работаем с нашим онкодиспансером, пытаемся понять, что именно происходит на генетическом уровне с человеком, больным раком почки. Исследуем, чем раковая клетка отличается от здоровой. Берем ткань нормальную, берем ткань опухоли и делаем измерения. Выделяем те гены и мутации, которые характерны для этого вида опухоли. И если видим, что определенные из них неоднократно повторяются, значит, это маркер этого типа рака. Оказывается, рак может появляться и действовать пятью-семью разными способами, и при лечении необходимо четко идентифицировать, какое именно генетическое нарушение произошло. И благодаря нашему оборудованию мы четко видим, какие клетки больного не работают, а в каких произошли мутации. В частности, мы выяснили, что, если в белке p53 случаются мутации, это провоцирует рак. То есть можно выявлять у человека маркеры заболевания, которое еще не началось и проводить профилактику.

– Какая техника нужна для этого?

– У нас есть секвенатор – он читает генетический код.  Для него нужна какая-либо ткань человека, эпителий вполне подойдет. За три-четыре часа аппарат считает всю последовательность генов и изучает их работу. Это не единственный секвенатор в городе – есть в лесотехнической академии, есть у криминалистов, перинатальный центр тоже обладает такой машиной. Но пока такими машинами проверяется не более 5-7 заболеваний. Есть в ВГУ и сканер биочипов, который измеряет активность всех 32 тысяч генов в клетке. Есть амплификатор – прибор, который изучать отдельные гены.

– Такое оборудование доступно только исследователям?

– Нет, люди уже используют генетический скрининг, выявляя предрасположенность того или иного индивида к определенной болезни. Самый известный случай – удаление груди у Анжелины Джоли, у которой была предрасположенность к раку. Однако это дорого – «прочитать» человека полностью таким образом стоит десятки тысяч долларов. Весь геном – 3,3 миллиарда нуклеотидов. Мы в ВГУ способны прочитать за одну попытку 100 миллионов нуклеотидов. Человечеству нужно изобрести такую систему, которая читала бы не весь геном, а лишь наиболее важные участки. Наша группа ученых занимается этим – пытается найти самые значимые фрагменты генома и, исходя из их анализа, пытаемся определить, есть ли четкая зависимость числа мутаций от возраста.

– Клетку нельзя сделать бессмертной, ведь клетка, которая не гибнет, – это раковая клетка. Она делится безостановочно и в итоге убивает организм. Выходит, что процесс старения и заболевания раком – это антиподы,
Василий Попов, доктор биологических наук.

Получается, что быстрая гибель клеток – это старение семимильными шагами и смерть, бессмертие клетки – это рак и тоже смерть. А значит, нам нужно искать баланс.

– Изобретет ли человек эффективное лекарство от рака?

– Пока итоги исследований в этом направлении пессимистичны. Когда мы ищем какое-то лекарство, мы рассчитываем им сломать какой-то механизм. Но эффективность лечения далеко не стопроцентна, потому что болезнь как правило может пойти другим путем. К примеру, борясь с раком, человек научился блокировать белок HER 2, который играет важную роль в прогрессировании рака. Болезнь отступает, но через пару лет возвращается, найдя обходной путь. То же самое и со старением. Действенным окажется лишь комплексное лекарство.

Можно ли перепрограммировать смерть?

– Если старение – это все же запрограммированный природой процесс, получается, вы хотите залезть в ее код и перепрограммировать, отменить смерть?

– Мы не мечтаем о том, чтобы сделать человека бессмертным. Мы хотим увеличить продолжительность и качество его жизни. Собственно, человек уже стал жить дольше благодаря появлению антибиотиков и прочих хороших лекарств. В средневековье тридцатилетний человек считался пожилым, и любое ранение приводило к получению инфекции и смерти. Сейчас 30 лет – это еще молодость. Насекомым и моллюскам человек научился продлевать жизнь в несколько раз.

– Наша цель – сделать 75-летнего мужчину, который играет в теннис и находится в расцвете интеллектуальных возможностей, нормой. То есть не отменить угасание (которое как раз наверняка происходит в том числе и из-за поломок), а сдвинуть вперед наступление этого процесса,
Василий Попов, доктор биологических наук.

Заметили ошибку? Выделите ее мышью и нажмите Ctrl+Enter
Сообщить об ошибке
Этот фрагмент текста содержит ошибку:
Выделите фрагмент текста с ошибкой и нажмите Ctrl + Enter!
Добавить комментарий для автора: