Свободнорадикальная теория старения кратко

Обновлено: 02.07.2024

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки
"Институт токсикологии Федерального медико-биологического агентства"
(ФГБУН ИТ ФМБА России)

Институт теоретической и экспериментальной биофизики Российской академии наук.

199406, Санкт-Петербург, ул.Гаванская, д. 49, корп.2

ISSN 1999-6314

ТОМ 3, СТ. 38 (стр. 273) // Декабрь, 2002 г.

СВОБОДНОРАДИКАЛЬНАЯ ТЕОРИЯ СТАРЕНИЯ: ИСТОРИЧЕСКИЙ ОЧЕРК

"Успехи геронтологии", 2000г., выпуск 4

В каждой науке время от времени возникает идея, которая надолго определяет развитие данной области знания или даже всей науки в целом. К их числу относится гипотеза о роли свободных радикалов в старении животных и человека. Выдвинутая в 1950-е годы, она предопределила не только развитие новой области знания - биогеронтологии, но и создание науки нового тысячелетия - биомедицины. Настоящая статья посвящена краткому изложению истории свободнорадикальной теории старения (СРТС) и основных положений этой теории.
Ключевые слова: старение, кислород, свободные радикалы, супероксид, антиоксиданты, надежность.
"Oxygen might burn the candle of life too quickly, and soon exhaust the animal powers within" (J. Priestley, "Experiments and Observations on Different Kinds of Air", 1775)

ВВЕДЕНИЕ
В 1773 г. Карл Шееле открыл кислород. Годом позже Джозеф Пристли и Антуан Лавуазье повторили открытие Шееле, научились выделять этот новый элемент в препаративных количествах и провели с ним первые в мире биохимические эксперименты. Пристли показал, что кислород - это именно та часть воздуха, которая необходима для жизни. Но оказалось также, что чистым кислородом - в отличии от воздуха - животные долго дышать не могли. "В кислороде свеча жизни сгорела бы слишком быстро" - написал Пристли в 1775 г. в своей книге. Так одновременно с открытием кислорода была открыта и его токсичность. По-видимому, Лавуазье первым указал на подобие процессов дыхания и горения: поглощается кислород и образуется углекислый газ. В XIX в. Юстус Либих впервые раздели питательные вещества, поступающие в "топку" организма, на жиры, белки и углеводы и показал, что in vitro они также необратимо окисляются кислородом. В 1897 г. русский биохимик А.Н. Бах, работавший тогда в Париже, сформулировап перекисную теорию биологического окисления.
К середине XX в. химикам стало ясно, что целый ряд реакций - горение, перекисное окисление углеводородов и жиров и многие другие - протекают таким образом, что вначале возникают активные частицы молекул - свободные радикалы (СР), которые имеют свободные валентности и поэтому очень реакционноспособны. Эти СР вступают в реакции, при которых вновь образуются те же или другие активные СР. Такая последовательность реакций, которые регулярно повторяются, получила название цепной реакции. Если в результате одного элементарного акта возникают два или больше активных свободных радикала, то процесс называется разветвленной цепной реакцией. Скорость разветвленной цепной реакции после некоторого периода индукции быстро возрастает вследствие прогрессирующего нарастани концентрации свободных радикалов - происходит "цепное воспламенение" [15]. Основы теории разветвленных цепных реакций, в том числе - свободнорадикальных механизмов горения и взрыва - были разработаны С. Хиншелвудом в Англии и Н.Н. Семеновым в СССР, за что они оба были удостоены Нобелевской премии по химии в 1956 г.
Параллельно пополнялись знания о биологическом "горении". В 80-е годы XIX в. Келликер одним из первых описал характерные гранулы в саркоплазме поперечнополосатой мышцы, названные позднее митохондриями, а в 1888 г. он первым выделил эти гранулы из мышцы насекомых. Михаэлис в 1898 г. показал, что митохондрии нефиксированных клеток восстанавливают окислительно-восстановительные индикаторы, такие, например, как янус зеленый. Варбург в 1913 г. обнаружил, что фракции внутриклеточных частиц способны к поглощению кислорода, а в конце 30-х годов украинский биохимик В.А. Белицер и американски Г. Калькар открыли, что цепь окислительно-восстановительных реакций процесса дыхания клетки сопряжена с синтезом богатых энергией фосфатных соединений - окислительным фосфорилированием. Так через полтора века после опытов Пристли и Лавуазье стало окончательно ясно, для чего мы и прочие аэробные организмы дышим: для того, чтобы синтезировать АТP из ADP и Pi. В 1949 г. Е.Кеннеди и А. Ленинджер впервые показали, что "силовыми станциями" аэробных клеток служат митохондрии, что именно в них энергия, высвобождающаяся при окислении поступающих в клетку веществ (субстратов окисления), превращается в энергию макроэргической связи АТP [9].
В 1883 г. физиолог Рубнер, измеряя интенсивность основного обмена у человека, мыши и домашних животных, обнаружил, что человек и сравнительно долгоживущие животные, например, лошади и коровы, характеризуются существенно меньшей удельной интенсивностью обмена (в расчете на единицу массы), чем животные короткоживущие, например, мышь. К настоящему времени существование обратной корреляции между величиной видовой продолжительности жизни и удельной интенсивностью поглощения кислорода установлено для десятков видов животных, включая сумчатых, птиц, рептилий, амфибий, рыб и даже беспозвоночных [4,17]. Таким образом, открылся второй поразительный факт: не только чистый кислород, как в опытах Пристли, но и обычное, повседневно необходимое дыхание сокращает жизнь.
В начале XX в. И.И. Мечников сформулировал концепцию клеточных ядов - цитотоксинов и высказал гипотезу, что старение происходит в результате постепенного отравления организма токсичными продуктами метаболизма микрофлоры кишечника (цит. по [10]).
По-видимому, к середине XX в. сумма накопившихся знаний достигла уже достигла некоторой "критической массы" и оставалось сделать всего один шаг. По сути дела, свободнорадикальная теория является дочерним вариантом теории Мечникова: организм отравляется побочными продуктами метаболизма собственных клеток - "внутриклеточного пищеварения". Но решающий шаг на пути создания великой теории всегда самый трудный и сделать его может только тот ученый, который имеет универсальные знания и особый, синтетический тип мышления. Этот шаг первым сделал Денгам Харман.

Фермент, названный супероксиддисмутазой (СОД), увеличивает константу скорости этой реакции до ~2.10 9 л.моль -1 c -1 (на семь порядков по сравнению с ее величиной в отсутствии фермента). Фермент был найден во всех аэробных организмах - в цитозоле (Cu,Zn-СОД), митохондриях (Mn-СОД) и в аэробных бактериях (Fe-СОД) [23].
Вслед за тем был обнаружены и потенциальные источники субстрата СОД - анион-радикалов О₂ - . В принципе, ими могли бы служить способные к автоокислению гемоглобин и миоглобин; NADPH-цитохром-с-редуктаза и цитохром P-450 эндоплазматического ретикулума; аскорбиновая кислота; глутатион (GSH) и другие SH-группы пептидов и белков; лейкофлавины; биогенные амины; ксантиноксидаза; ферменты метаболизма арахидоновой кислоты; флавиновые гидроксилазы; моно- и диаминоксидазы; липоксигеназа; D-галактозоксидаза; оксидаза D-аминокислот; дигидрооротатдегидрогеназа; триптофандиоксигеназа; альдегидоксидазы; наконец, - полиморфоядерные лейкоциты [14,23].
Опасность О₂ - in vitro была доказана многочисленными экспериментами: О₂ - инициирует реакции перекисного окисления липидов, вызывает окисление белков, нуклеотидов и полисахаридов, однонитевые разрывы и деспирализацию ДНК и даже портит целые клетки [4,14,23,40]. СОД ингибировала вредные эффекты О₂ - , а еще лучший защитный эффект оказывало совместное применение СОД и каталазы [23,40]. При обсуждении механизма вредоносности О2- общепринято ссылаться на химическую реакцию:
О₂ - + H₂O₂ = OH - + OH. + O₂.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ
"В начале было Слово". Любое творчество начинается с идеи. Но ученый - в отличии, например, от архитектора - выдвинув даже очень хорошую идею, должен дождаться окончания множества экспериментов по ее проверке, прежде чем он узнает, как в действительности отозвалось его слово. Здание "свободнорадикальной геронтологии" еще не достроено. Не ясны ни биофизические механизмы сбоев в электронном транспорте, ни химические и биохимические "детали" токсичности кислородных радикалов in vivo; не ясно, как свободнорадикальные удары по геному реализуются в функциональных нарушениях клеток и тканей, каковы молекулярно-генетические механизмы регулирования свободнорадикальных процессов и как на них влияют антиоксиданты.
Биологические системы не совершенны и это несовершенство имеет очевидный смысл: природе по вполне понятным причинам не нужны бессмертные организмы. Поэтому биосистемы на всех уровнях организации имеют ограниченную надежность. Все мы, таким образом, являемся жертвами генетически запрограммированного дефицита надежности работы молекулярно-клеточных машин [6,7,34].
Помимо свободнорадикальных, существуют и другие типы отказов: нарушения селективности ферментов транскрипции и трансляции генетической информации, ошибки узнавания рецепторами "своих-чужих" молекул и, наконец - концевая недорепарация ДНК [13]. Но свободные радикалы кислорода это, по-видимому, - все-таки наиболее унивеpсальное сpедство pеализации одной из важнейших идей бытия, некогда блестяще сформулированной И. Гете в его "Фаусте": "Достойно гибели все то, что существует".

Free radical theory of aging (FRTA), that was put forward by D. Harman in fifties of this century, has determined the most heuristic lines of investigations in biomedicine and biomedical gerontology of the present time. This mini-review is designed to outline the historical principal points of FRTA and the main facts that form the basis for this theory.
Key words: aging, reliability, oxygen, free radicals, superoxide, antioxidants, senescence.

При обнаружении схожих симптомов проконсультируйтесь у врача. Не занимайтесь самолечением - это опасно для Вашего здоровья!

Что такое свободные радикалы?
Суть свободнорадикальной теории старения
Свободные радикалы и старение
Защита от свободных радикалов
Краткие выводы
Список использованной литературы

Почему время разрушительно для человеческого тела и что именно запускает процессы старения? Одна из теорий, объясняющих неизбежную деградацию организма, связывает ее с чрезмерной активностью свободных радикалов.

Бесплатные вебинары по антивозрастной медицине

Узнайте об особенностях Международной школы Anti-Age Expert, а также о возможностях для совершенствования врачебной практики изо дня в день. Также в программе вебинаров - увлекательные обзоры инноваций в антивозрастной медицине и разборы сложнейших клинических случаев с рекомендациями, которые действительно работают

Что такое свободные радикалы?

Свободные радикалы - это побочный продукт нормального функционирования клеток. Когда они производят энергию, то одновременно вырабатываются нестабильные молекулы кислорода, свободные радикалы.

Эти молекулы имеют свободный электрон, и они связываются с другими молекулами организма, препятствуя их нормальному функционированию.

Свободные радикалы могут образовываться как в результате естественного процесса, так и вследствие диеты, стрессов, курения, алкоголя, физических упражнений или в результате воздействия солнца или загрязнения воздуха.

Суть свободнорадикальной теории старения

Сегодня свободнорадикальная теория старения считается одной из фундаментальных. Она была предложена американским химиком Денхамом Харманом в 50-х годах прошлого века.

Согласно этой теории, свободные радикалы - активные формы кислорода (АФК) - являются основной причиной старения, вызывая окислительные клеточные повреждения. Свободные радикалы необходимы для многих биохимических процессов, и они образуются как побочные продукты во время некоторых биохимических реакций или как субстраты для других биохимических реакций в каждой клетке.

В то время как некоторые свободные радикалы, такие как меланин, стабильны в течение многих лет, большинство биологически значимых свободных радикалов довольно реактивны. Для большинства биологических структур повреждение свободными радикалами тесно связано с повреждением окисления.

Свободные радикалы и старение

Свободнорадикальная теория старения утверждает, что многие изменения, происходящие с возрастом в нашем теле, вызваны свободными радикалами. Если агрессивный, химически активный свободный радикал покидает то место, где это необходимо, он может повредить ДНК, а также РНК, белки и липиды.

Перекисное окисление чрезвычайно опасно для полиненасыщенных жирных кислот, которые являются компонентом клеточных мембран, поскольку продукты реакции (пероксиды и гидропероксиды) также обладают высоким кислородным потенциалом. В результате процесс повреждения клеток становится лавинообразным.

Повреждение макромолекул (и всей клетки) под действием АФК называется окислительным (оксидативным) стрессом. Он вызывает старение, а также широкий спектр возрастных патологических процессов (сердечно-сосудистые заболевания, возрастная метаболическая иммунодепрессия, дисфункция мозга, катаракта, рак и т. Д.).

Некоторые исследования на примере дрожжей и дрозофил показали, что уменьшение окислительного повреждения может продлить продолжительность жизни. Кроме того, у мышей вмешательства, которые усиливают окислительное повреждение, обычно сокращают продолжительность жизни.

Онлайн обучение
Anti-Age медицине

Изучайте тонкости антивозрастной медицины из любой точки мира. Для удобства врачей мы создали обучающую онлайн-платформу Anti-Age Expert: Здесь последовательно выкладываются лекции наших образовательных программ, к которым открыт доступ 24/7. Врачи могут изучать материалы необходимое количество раз, задавать вопросы и обсуждать интересные клинические случаи с коллегами в специальных чатах

Защита от свободных радикалов

Природа предусмотрела механизмы защиты от избытка свободных радикалов, и большинство АФК обезвреживаются до того, как нанесут урон каким-либо клеточным структурам.

Основными факторами антиоксидантной защиты организма являются специальные ферменты: супероксиддисмутаза и некоторые другие. Некоторые антиоксидантные химические вещества поступают в организм с пищей. К ним относятся витамин A, витамин C и витамин E. Современная фармакология разрабатывает антиоксидантные добавки, которые представляют собой лекарства, защищающие организм от свободных радикалов.

Однако тот факт, что продукты взаимодействия АФК с макромолекулами постоянно находятся в органах и тканях, указывает на то, что системы, защищающие организм от свободных радикалов, недостаточно эффективны и что клетки постоянно подвергаются опасности окислительного стресса.

При этом вопрос, достаточно ли снижения уровня окислительного повреждения ниже нормального для увеличения продолжительности жизни, остается открытым и спорным. Например, как выяснилось недавно, у круглых червей (Caenorhabditis elegans) блокирование выработки естественной антиоксидантной супероксиддисмутазы увеличило продолжительность жизни.

В любом случае рекомендуется придерживаться здоровой диеты, не курить, ограничить потребление алкоголя, делать упражнения и избегать прямого воздействия солнечных лучей. Эти меры полезны для вашего здоровья в целом, а также могут замедлить выработку свободных радикалов.

Краткие выводы

Сегодня свободнорадикальная теория старения считается одной из фундаментальных.

Согласно этой теории, свободные радикалы - активные формы кислорода (АФК) - являются основной причиной старения, вызывая окислительные клеточные повреждения.

Повреждение клеток свободными радикалами называется окислительным (оксидативным) стрессом. Он вызывает старение, а также широкий спектр возрастных патологических процессов (сердечно-сосудистые заболевания, возрастная метаболическая иммунодепрессия, дисфункция мозга, катаракта, рак и т. Д.).

Некоторые исследования на примере дрожжей и дрозофил показали, что уменьшение окислительного повреждения может продлить продолжительность жизни.

Семинары по антивозрастной медицине

Получайте знания, основанные на доказательной медицине из первых уст ведущих мировых специалистов. В рамках Модульной Школы Anti-Age Expert каждый месяц проходят очные двухдневные семинары, где раскрываются тонкости anti-age медицины для врачей более 25 специальностей

Список использованной литературы

Harman, Denham. «Free radical theory of aging." Free Radicals: From Basic Science to Medicine. Birkhäuser Basel, 1993. 124–143.

Finkel, Toren, and Nikki J. Holbrook. «Oxidants, oxidative stress and the biology of ageing." Nature 408.6809 (2000): 239–247.

Dai, Dao-Fu, et al. «Mitochondrial oxidative stress in aging and healthspan." Longev Healthspan 3.6 (2014): 10–1186.

Stadtman, Earl R. «Protein oxidation and aging." Free radical research 40.12 (2006): 1250–1258.

Berlett, Barbara S., and Earl R. Stadtman. «Protein oxidation in aging, disease, and oxidative stress." Journal of Biological Chemistry 272.33 (1997): 20313–20316.

Теории, объясняющие старение организмов можно классифицировать различными способами.

Например, существует разделение на три группы:

2) нейроэндокринныетеории и

3) теории накопления повреждений.

Вообще говоря, это разделение довольно условное, потому как все эти механизмы важны и взаимосвязаны.

Классификация важнейших теорий старения по уровню интеграции

(Yin, Chen, 2005)

Организменный уровень интеграции
Теория изнашивания - Sacher, 1966
Теория катастрофы ошибок - Orgel, 1963
Теория стрессового повреждения - Stlye, 1970
Теория аутоинтоксикации - Metchnikoff, 1904
Эволюционная теория (теория программированного старения) - Williams, 1957
Теория сохранения информации (теория программированного старения)

Органный уровень
Эндокринная теория - Korenchevsky, 1961
Иммунологическая теория - Walford, 1969
Торможение головного мозга

Клеточный уровень
Теория клеточных мембран - Zg-Nagy, 1978
Теория соматических мутаций - Szillard, 1959
Митохондриальная теория - Miquel et al., 1980
Митохондриально-лизосомальная теория - Brunk, Terman, 2002
Теория пролиферативного лимита клетки (теория программированного старения) - Hayflick, Moorhead, 1961

Молекулярный уровень
Теория накопление повреждений ДНК - Vilenchik, 1970
Теория следовых элементов - Eichhorn, 1979
Свободно-радикальная теория - Harman, 1956
Теория поперченных сшивок - Bjorksten, 1968
Теория окислительного стресса - Sohal, Allen, 1990; Yu, Yang, 1996
Теория неэнзиматической гликозиляции - Cerami, 1985
Теория карбонильной интоксикации - Yin, Brunk, 1995
Теория катастрофы загрязнения - Terman, 2001
Теория генных мутаций
Теория укорочения теломер (теория программированного старения) - Оловников, 1971

Теории старения

Свободнорадикальная теория старения Дэнхема Хармана

Свободнорадикальная теория старения была представлена в 1956 Денхамом Харманом (биохимиком, специалистом в области питания), который предположил, что старение является результатом случайного вредоносного повреждения тканей свободными радикалами. В ходе жизнедеятельности каждой клетки через неё проходит огромное количество кислорода. Он используется для клеточного дыхания, дающего клетке энергию. Но небольшая доля кислорода при этом уходит в паразитные соединения, обладающие огромной реакционной способностью. Их называют АФК – активные формы кислорода (хотя в их составе бывает и не только кислород). Примерами таких веществ могут служить всем хорошо известные перекись водорода и озон. Эти два вещества, однако, относительно малоактивны и могут существовать долго. Другие же АФК несравненно агрессивней. В организме они живут лишь тысячные доли секунды. А потом вступают в реакцию с другими молекулами, повреждая их. Они атакуют белки, липиды клеточных мембран, ДНК. В результате атак со стороны АФК повреждаются митохондрии. Накопление этих повреждений и является сутью старения.

Из интервьюс Д.Харманом:

Максимальная же продолжительность жизни очень индивидуальная и остается неизменной — 115–120 лет

· Согласно исследованиям, проведенным учеными компании Pracon Inc., если бы американцы ежедневно принимали оптимальное количество трех антиоксидантов — бета-каротина, витамина С и витамина Е, то мы могли бы сохранить 8.7 миллиардов долларов ежегодно только за счет уменьшения госпитализаций при сердечных болезнях и раке. Свободнорадикальные реакции лежат в основе более 50 болезней, в число которых входит рак, сердечные болезни, паралич, ревматоидный артрит, катаракта, болезнь Альцгеймера. Список продолжает расширяться.

· Уменьшение потребления калорий действительно может увеличить максимальную продолжительность жизни. В экспериментах на крысах уменьшение потребления калорий на 40% снизило вес и потребление кислорода на 40%, при этом средняя продолжительность жизни увеличилась на 40%, а максимальная — на 49%. Я считаю, что это связано с пониженным потреблением кислорода, от 1 до 3% которого тратится на образование супероксидрадикала и перекиси водорода. Следовательно, сокращая потребление калорий, мы уменьшаем вероятность образование этих вредных веществ.

· Я принимаю 200 мг витамина Е ежедневно, 10 мг коэнзима Q-10 во время каждого приема пищи, 1 таблетку дрожжей, содержащую 50 мкг селена, дважды в день, а также одну мультивитаминную таблетку.

· Есть еще кое-что, от чего зависит продолжительность жизни. Надо сохранять свой вес на нормальном уровне, не курить и не пить. Как видите, ничего нового. Все это было известно еще нашим предкам.

…… потому что бояться смерти есть не что иное, как думать, что знаешь то, чего не знаешь. Ведь никто же не знает ни того, что такое смерть, ни того, не есть ли она для человека величайшее из благ, а все боятся ее, как будто знают наверное, что она есть величайшее из зол. Но не самое ли это позорное невежество – думать, что знаешь то, чего не знаешь? ……
Платон “Апология Сократа”

Как современная наука видит старение?
Есть ли у нас шанс дожить до того момента, когда появится лекарство позволяющее отменить старость и продлить активную жизнь до 120 и более лет?
Что мне делать прямо сейчас?

Попытка дать ответ на эти вопросы под катом, мы продолжаем путешествие по технологиям и понятиям Life extension.

Небольшое введение

Итак, это третья статья из цикла исследований про продление жизни. Напоминаю, что эти статьи пишутся в режиме исследования и предназначены для некоей классификации данных + личной мотивации продолжать исследования.

Как мне видится такой формат работает — я начал проходить курс “Introduction to Biology — The Secret of Life” в Massachusetts Institute of Technology для повышения уровня образованности в данной сфере, изучаю много литературы и продолжаю погружение в тему. И это становится все интереснее и интереснее!

Также в комментах мы обсуждаем детали статей, что позволяет их улучшать и в в следующих статьях разбираться с возникающими вопросами, поэтому не стесняйтесь писать их.

Не стесняйтесь ставить оценки и говорить спасибо если вам кажется, что это полезно. Так вы повышаете шансы на продолжение.

И напомню, что цель не только продлить жизнь, но и “прожить ее так, чтобы потом не было мучительно больно за бесцельно прожитые годы”. То есть мы хотим сохранить наши мозг и тело активными и бодрыми до момента отключения сознания от носителя для того, чтобы не становиться обузой для близких и окружающих, а, даже наоборот, приносить всем пользу и радость. То есть цель это не вечная жизнь, а продление активной фазы нашей жизни.

Благодарности. Я хочу принести благодарность:

За комментарии Z3RG1 Они мне очень помогли и открыли целую область для изучения. Спасибо!
За перевод лекций Роберта Сапольски — это огромная работа, которая открывает доступ к большому пласту знаний — спасибо!

Список лит-ры: внизу под спойлером, так как он получился очень большой.

Сама статья — не только компиляция основанная на прочитанной литературе, но и исследование ставящее вопросы, которые я планирую изучать дальше.

Механизмы старения — современный взгляд на процесс

Эволюция, в результате который образовались мы, люди, длилась около 4 миллиардов лет. Все это время организмы усложнялись и, в определенный момент всего этого сверхсложного процесса появились мы.

Мы, как люди, на данный момент все обладаем невероятно сложным организмом и мозгом и пытаемся понять — почему же мы стареем и умираем. Внутри этой фразы скрыты два вопроса:

Почему я должен стареть — читай становиться малосильным, хуже двигающимся, хуже соображающим. Как я могу до самой смерти уменьшить эти признаки старения?
Почему я должен умереть примерно в 90 лет? Как я могу продлить свою жизнь, например, до 120 лет?

Современная наука плотно изучает эти вопросы, но, в силу того, что мы — очень сложная система в которой все бесконечно взаимосвязано, единого и простого ответа пока нет и, непонятно возможен ли он в принципе.

Однако, мы глубоко залезли в основы работы нашего тела и клеток и, сегодня одной из основных причин старения и смерти исследователи называют нарушение работы митохондрии. Заметьте, не главная или единственная причина, а просто одна из основных.

Что такое митохондрия?

Митохондрия это двумембранная органнелла (постоянное образование внутри клетки) которая есть почти во всех наших клетках. Одна из основных функций митохондрии — синтез АТФ (аденозинтрифосфата).

Про АТФ можно запомнить одно — это основной компонент для проведения энергозатратных реакций в клетке, в день наше тело синтезирует около 40 кг. этого вещества.

Молекула АТФ выходит из митохондрии в клетку где участвует в реакциях и расщепляется на элементы. Эти элементы (продукты распада) идут обратно в митохондрию, где вновь соединяются в АТФ.

Химически процесс организован так — на вход поступает глюкоза и кислород, на выход идет углекислота, вода и АТФ. Два процесса нашего тела — питание (и выход), дыхание (и выдох) как раз поставляют и выводят вещества этого химического процесса.

Из Википедии:
В организме АТФ является одним из самых часто обновляемых веществ; так, у человека продолжительность жизни одной молекулы АТФ менее 1 мин. В течение суток одна молекула АТФ проходит в среднем 2000—3000 циклов ресинтеза (человеческий организм синтезирует около 40 кг АТФ в день, но содержит в каждый конкретный момент примерно 250 г), то есть запаса АТФ в организме практически не создаётся, и для нормальной жизнедеятельности необходимо постоянно синтезировать новые молекулы АТФ.

А еще интересно и важно для понимания механизмов старения то, что у митохондрии есть своя ДНК. Она так и называется Митохондриальная ДНК (мтДНК или mtDNA). Как это стало возможно?

Если почитать учебник биологии 11 класса 2015 года, то там описано это так:
Некоторые первичные гетеротрофы вступали в симбиотические отношения с аэробными бактериями. Захватив их, гетеротрофы начинали использовать их в качестве энергетических станций. Так возникли современные митохондрии. Эти симбионты дали начало животным и грибам.

Есть и другие теории, но нам сейчас это не особо важно. Важно лишь то, что эта мтДНК тоже кодирует белки и РНК.

Интересно: примерно 200 000 лет назад жила, так называемая Митохондриальная Ева от которой все мы унаследовали Митохондриальную ДНК (мтДНК или mtDNA).

Итак, как итог этого введения мы получаем, что в практически в каждой клетке нашего тела есть митохондрии, которые являются отдельными органеллами со своими ДНК и поставляют нам АТФ — основное “топливо” для проведения реакций в клетках. Образно митохондрии иногда называют “электростанциями клетки”.

Перейдем теперь к современным теориям о том как связано старение и нарушения работы митохондрий.

Теория №1 Свободнорадикальная теория старения (mitochondrial free radical theory of aging (MFRTA))

Данная теория уже устарела и считается, что она не объясняет причин старения. Поэтому, только борьбой со свободными радикалами, проблему старения не решить.

Согласно данной теории, одной из главных причин появления признаков старости являются активные формы кислорода (АФК) (англ. radical oxygen species (ROS)), которые являются побочным продуктом реакции окисления. Получившиеся АФК вступают в реакцию с молекулами клеток, повреждая их. А это приводит к апоптозу клетки.

В принципе все это нормально и наш организм постоянно проводит обновление (например ранки на коже, видимая часть). Однако часть тканей у нас почти не обновляется (хрящи, сухожилия, кристаллин в хрусталике) и там апоптоз постепенно приводит к проявлению всем знакомым признакам старения.

Также вторая часть проблемы повышенного уровня АФК, в том, что повышается вероятность повреждения ДНК и перерождения клетки в раковую. А если это происходит, то все становится плохо.

Эта теория была довольно сильна некоторое время, однако, постепенно накопились противоречия, которые данная теория не объясняла и теперь она “не торт”.

Противоречия:

С точки зрения этой теории увеличение уровня антиоксидантов в клетках должно уменьшать (замедлять) появление признаков старости и увеличивать продолжительность жизни. Однако, в ряде экспериментов (список лит-ры номера 19 — 28) было показано, что это не только не увеличивает продолжительность жизни, но иногда и уменьшает.

Также, согласно этой теории должна различаться продолжительность жизни разных животных. Чем больше производится АФК в митохондриях, тем короче продолжительность жизни. Однако, это не подтверждается. Например обычные мыши живут около 3-4 лет, а голые землекопы 25-30 лет. При этом уровень АФК у них практически одинаковый.

У голых землекопов не наблюдается возрастных изменений (признаков старости), но при этом уровень окислительного стресса у них гораздо выше чем у стареющих мышей (список лит-ры 29)

Исходя из этого, на текущем этапе делаются выводы, что АФК это не побочные, нежелательные продукты работы митохондрий, а важные сигнальные молекулы способствующие продолжительности жизни. (список лит-ры 30-31)

Теория №2 Нарушение деятельности (дисфункция) митохондрий с возрастом.

С увеличением возраста уменьшается количество митохондрий в клетках (список лит-ры 34, 35) и, одновременно, уменьшается количество копий мтДНК в митохондриях. Также примерно на 40% уменьшается производительность транспортной системы митохондрий (список лит-ры 36-38)

То есть, признаки старости которые мы видим и ощущаем, связаны с уменьшением количества митохондрий (становится меньше производящих энергию органелл) + с уменьшением производительности оставшихся.

Данная теория поясняет почему мы наблюдаем у себя признаки и ощущения старения. Однако, хотя данные нарушения связаны с возрастными изменениями, первопричина их появления неизвестна. То есть, эти нарушения (уменьшения количества митохондрий, ДНК и проводимости) могут быть не причиной старения, а одним из его механизмов, который начинает работать из-за чего либо еще.

Исследователи отмечают, что биогенез митохондрий контролируется на многих уровнях одновременно. Например, гормоны щитовидки, эстрогены, глюкокортикостероиды влияют не только на рост и деление клеток, но и на работу митохондрий. (список лит-ры 39-43)

Первопричину (или комплекс причин) из-за которой это происходит еще предстоит найти, однако уже сегодня можно начать пытаться остановить процесс уменьшения количества митохондрий в клетках или, даже обернуть его вспять.

Гарантированно подойдут такие всем доступные методы как специальные физические тренировки и\или ограничение питания. (список лит-ры 44, 45)
Также мы будем исследовать другие варианты, наблюдать за процессом вы можете в канале телеграм или Вконтакте.

Теория №3 Соматические (не передающиеся по наследству) мутации мтДНК.

Как мы выяснили в начале статьи, у митохондрии своя ДНК — мтДНК.

Также, в теории №2 выяснено, что базовые признаки старения появляются из-за нарушения работы митохондрий. Текущая рабочая теория видит одну из причин возникновения этих нарушений в мутациях мтДНК.

В статье 2017 года (из списка литры 55), которую я пока технически не могу купить (не выйти на процесс покупки) в описании красиво и кратко описана эта теория.

Процесс дублирования и починки мтДНК производится полимеразой (Pol γ) которая кодируется “большой” ДНК из основной клетки, внутри которой находится митохондрия. Также в процессе участвуют несколько других протеинов.

Современная теория утверждает, что ошибки этого механизма вызывают мутации мтДНК, которые в свою очередь ведут к дисфункции митохондрии. (список лит-ры 1, 56, 57)

Более того, уже есть первые подтверждения того, что именно ошибки этого механизма ведут к дисфункциям митохондрий, а не повреждения вызванные процессом жизни. (список лит-ры 58)

Как только у ученых появится полное понимание процесса и доказательная база, то сразу станет возможной направленная терапия + разработка направленных лекарств.

Итак, рассмотрев эти три теории мы можем видеть как постепенно развиваются воззрения о механизмах и причинах старения. Причем, это только одна часть направлений исследований, хотя и одна из основных в настоящее время.

Также мы можем видеть, что по мере подтверждения разных теорий наука может разрабатывать, а мы применять разные способы воздействия на свое тело, которые позволят замедлять\облегчать старение и уменьшать риск возникновения сопутствующих болезней.

Например, в теории №2 не найдена причина нарушения работы митохондрий, но найдены физические выражения этих нарушений. И воздействуя на них мы можем уменьшать признаки старения и риски связанных болезней.

И тут мы подходим к вопросам №2 и №3 которые были в начале статьи.

Есть ли у нас шанс дожить до того момента, когда появится лекарство позволяющее отменить старость и продлить активную жизнь до 120 и более лет?

Ни в коем случае не хочу что-либо предсказывать и выступать в роли какого-либо аналитика. Просто когда начинаешь изучать старение и лекарства от него, то вопрос “Когда появится чудо таблетка?” возникает самым первым.

Без предсказаний, просто расскажу “вести с полей”.

Весть №1 Скулачев Владимир Петрович, член РАН,

в своей книге “Жизнь без старости” пишет, что уже разработан и прошел испытания на мышах митохондриальный антиоксидант skQ1 — который доставляется прямо в митохондрии.

На его основе выпущены глазные капли, таблеток для продления молодости пока нет, хотя если читать книгу, то там все прямо волшебно.

Сомнения возникают при изучении того, что происходит в реальности:

Глазные капли на рынке уже несколько лет (запущены в продажу с 2012 года), но нет исследований на тему того как они работают. Есть частные отзывы и они не очень позитивные.

На официальном сайте нет новостей и технических данных. Он очень напоминает неудавшийся проект который постепенно умирает и движется по инерции.

Поэтому тут надо просто подождать, но если все сложится позитивно, то в течение нескольких лет можно ожидать митохондриальный антиоксидант российского производства.

Весть №2 MitoQ Antioxidant

Тем временем, мировая наука тоже не спит и уже выпустила митохондриальный антиоксидант.

Сайт производителя >>> По этой ссылке, если вам не терпится срочно купить, будет скидка 10%, сделал партнерку. Однако повторюсь, подождите. Особенно если вам меньше 40 лет и вы ничем не болеете — не спешите.
MitoQ Antioxidant на Амазоне >>>

Этот препарат, предварительно, вызывает некое доверие:

производится в Новой Зеландии, стране хоббитов и победившего эльфизма.

вещество доставляемое в митохондрии тоже очень хорошо изучено. Это коэнзим q10 и он часто рекомендуется как один из компонентов комплекса добавок для сохранения активного тела и мозга. Подробнее про Q10 читайте в первой статье.

Итог: Итак, как вы можете видеть, шансы на появление общего лекарства, которое может продлить бодрую жизнь и позволит до возраста 90+ быть активным, вполне реальные. Ведутся исследования, причем есть конкуренция между разными действующими веществами, что внушает особенный оптимизм.

Что мне делать прямо сейчас?

Мы подошли к последней части статьи, где теория соприкасается с реальностью и обычно даются обтекаемые формулировки, типа пейте такие то добавки (статья написана производителем или я вставляю партнерские ссылки) и получите защиту от того и сего.

Я не могу сказать точно, что все лекарства не работают и нет волшебной таблетки, однако мой здравый смысл, наблюдения за реальностью и изучение тематики говорит именно это — волшебной таблетки (комплекса таблеток), которые разом все решат — нет. На данный момент существования мы все смертны как случайно (в любой момент), так и на 100% закономерно — от старости.

Однако, проверенные способы продления жизни, энергичности и умственной бодрости доступны прямо сейчас. Про это было две предыдущие статьи — раз и два. Просто выполняя пункты из них вы можете сильно замедлить процесс старения, избежать многих неприятностей и дожить неповрежденным до появления лекарств нового поколения.

В планах на будущее ниже — мы начинаем разработку программы, которая будет анализировать индивидуальные параметры и выдавать рекомендации для долголетия и активности мозга.

Плюс, мы будем публиковать исследования, наблюдения и выводы в виде итоговых статей тут, на Гиктаймс.

Планы на будущее

Обещанная статья-исследование про MitoQ

В ходе исследований придуман интересный психологическо-медитативный лайфхак, который по идее может сильно замедлить старение и даже развернуть его вспять. Есть положительные результаты подобных исследований + этот лайфхак уникален тем, что это будет специальная медитация на 5 минут, три раза в день. Мы будем делать ее один год и замерять раз в три месяца основные показатели возраста нашего организма. И если исследования покажут физическое омоложение, то можно будет рекомендовать методику публично.

Сейчас мы в стадии сбора команды и подготовки документации, однако скоро все будет открыто и полностью доступно в телеграме и на github — проект планируется полностью открытый.
Те кто готов ставить эксперименты на мышах себе — велкам.

Создание программы для индивидуального подбора того, что надо принимать и делать чтобы продлевать активную фазу жизни. На вход подаются данные человека, на выходе получаем некоторую персонифицированную терапию. Это будущее, но не очень далекое, подготовка уже начата, писаться все будет на Пайтоне, доступно на Гитхабе.

Плюсом такой программы будет то, что при ее развитии туда будут вноситься все новые методики и, если они вам подходят, то вы сразу о них узнаете.

Напоследок цитата из Сократа и всем удачи и до встречи!

А рассудим‑ка еще вот как – велика ли надежда, что смерть есть благо? Умереть, говоря по правде, значит одно из двух: или перестать быть чем бы то ни было, так что умерший не испытывает никакого ощущения от чего бы то ни было, или же это есть для души какой‑то переход, переселение ее отсюда в другое место, если верить тому, что об этом говорят. И если бы это было отсутствием всякого ощущения, все равно что сон, когда спят так, что даже ничего не видят во сне, то смерть была бы удивительным приобретением. Мне думается, в самом деле, что если бы кто‑нибудь должен был взять ту ночь, в которую он спал так, что даже не видел сна, сравнить эту ночь с остальными ночами и днями своей жизни и, подумавши, сказать, сколько дней и ночей прожил он в своей жизни лучше и приятнее, чем ту ночь, то, я думаю, не только всякий простой человек, но и сам Великий царь нашел бы, что сосчитать такие дни и ночи сравнительно с остальными ничего не стоит. Так если смерть такова, я со своей стороны назову ее приобретением, потому что таким‑то образом выходит, что вся жизнь ничем не лучше одной ночи.
Платон Апология Сократа