Теломеры и теломераза кратко

Обновлено: 05.07.2024

Если вы заинтересовались биохакингом, о котором мы писали в предыдущих статьях и хотите лучше владеть информацией на тему научных взглядов на проблемы старения и долголетия, эта статья для вас.

Разберемся с основными гипотезами и известными на сегодня способами продлить активное долголетие.

Виталистская теория или гипотеза “скорости жизни”

Еще Аристотель и другие древнегреческие ученые мужи древности полагали, что во всем живом присутствует некая жизненная сила (vita). Постепенно она иссякает, подобно тому как догорает пламя свечи.

Роль этой жизненной силы часто приписывали сердцу. Считалось, что каждому организму отведено определенное число ударов сердца. Например, сердце крысы, живущей 2,5года, года бьётся с частотой 450 уд/мин, а слона, доживающего до 120 лет — 30 уд/мин.

Позднее эту теорию пришлось отбросить, хотя-бы потому, что не все организмы обладают сердцем. Были введены новые “часы старения”-митохондрии, некоторые гормоны и тд. Но суть оставалась той же, со временем в нас “что-то” заканчивается.

По сей день гормонозаместительная терапия достаточно популярна, особенно среди женщин в постменопаузу.

Но проблема этого подхода не в том, что гормонов становится мало, а в том что ткани и их рецепторы становятся менее восприимчивы к этим гормонам и поэтому повышение их концентрации в крови приводит к сильным побочным эффектам, не доходя до клеток-мишеней.

Да и само снижение гормонального фона является вторичным, а не первичным фактором, поэтому такая борьба уже будет лишь попыткой устранения симптома, а не причины.

Энтропийная теория старения

Все в нашем мире подвержено старению, даже горы становятся ниже, озера мельчают, дома рассыпаются. Звёзды становятся красными гигантами, а затем гаснут, галактики постепенно превращаются в звёздную пыль. Второй закон термодинамики гласит, что энтропия(беспорядок) в любой закрытой системе всегда возрастает.

И, хотя наше тело не является в полном смысле закрытой системой, по достижении определенного возраста обменные процессы со средой замедляются, скорость восстановления уже значительно отстаёт от скорости разрушения.

Но как конкретно это происходит?

В рамках этого подхода к старению существует ряд теорий, например теория взаимопересечения и “склеивания” молекул, теория накопления отходов и теория повреждения молекул ДНК и другие.

Все они несут в себе долю здравого смысла. Проблема в том, что они указывают на процессы, а не на источник, главную причину, ПОЧЕМУ эти процессы происходят. Все живые организмы имеют колоссальную силу регенерации, клетки ежедневно умирают и рождаются и если эти процессы уравновесить, то в теории можно было бы жить вечно.

Что именно отвечает за то, с какой скоростью мы восстанавливаемся?

Реально ли ускорить этот процесс настолько, чтобы перевесить энтропийные процессы в теле?

Ответ скрывает в себе бессмертная медуза Turritopsis dohrnii, которая не только не стареет, но и умеет “молодеть” вплоть до состояния простейшего и может повторять этот процесс снова и снова.

Медуза Turritopsis dohrnii — единственное существо, стареющее вспять

Примеры не столь впечатляющих, но все же нестареющих организмов- голый землекоп, омар и гидра, которые не имеют никаких признаков ухудшения функционирования с возрастом.

Свободно-радикальная (митохондриальная) теория

Митохондрии — это энергетические станции нашего организма, именно в них происходит выделение энергии для функционирования каждой клетки нашего тела.

Но в результате производства ими энергии, происходит выделение “выхлопов”-свободных радикалов — положительно заряженных молекул, которые выводят из строя другие молекулы и порой “добираются” до главнейшей молекулы клетки — ее ДНК.

Хоть эта теория и убедительна, это палка о двух концах.

В молодой клетке процесс обезвреживания и утилизации свободных радикалов происходит достаточно быстро, да и вообще выделяется их мало, а энергии много, так что наносимый урон полностью аннигилируется. В старой же, напротив, низкое КПД и куча отходов.

Таким образом, опять неясно, почему вдруг начинается “перекос” баланса в сторону накопления свободных радикалов. При этом, интересно отметить, что ее во всех клетках происходят подобные процессы. Например, гаметы(половые клетки) вообще не повреждаются свободными радикалами.

Осложняет ситуацию и то, что свободные радикалы -это не всегда плохо. Более того, они жизненно необходимы: помогают бороться с инфекциями и обеспечивают нормальный метаболизм.

Есть исследования, подтверждающие увеличение средней продолжительности жизни в результате подавления действия свободных радикалов, но нет никаких доказательств, что это увеличит максимальную продолжительность жизни.

Также дело обстоит и с окислением(взаимодействие молекул с кислородом с выделением энергии, двуокиси углерода и воды ). Сама наша жизнь строится на процессе окисления кислорода. Конечно, когда этот процесс становится избыточным, это приводит к проблемам, но опять же, нет никаких доказательств, что антиоксиданты способны замедлять старение. (А вот, что они способны провоцировать онкологию, есть)

Таким образом, ни окислительная, ни свободно-радикальная теория не проливают свет на причины старения.

Диетическая теория старения

Одна из самых мало подкрепленных научной базой теорий, на которой любят спекулировать блоггеры-пропагандисты той или иной системы питания. Кто-то становится сыроедом, считая, что термически обработанная пища есмь источник старости, болезней и прочих “жизненных невзгод”. Другие свято верят в Кето-диету, третьи вообще голодают по 18 и более часов ежесуточно, считая, что интервальное голодание замедлит старение(ведь мышам то, замедлило).

Как бы то ни было, нет ни серьезных исследований на эту тему (да и провести их довольно проблематично) ни реальных фактов-людей, в добром здравии преодолевших хотя-бы столетний рубеж.

В то же время, то, что мы можем ускорить приход “возрастных болезней”, потребляя высококалорийную и бесполезную пищу, сомнений уже ни у кого не вызывает.

Генетическая теория: поиск гена старения

Но всего за десять лет удалось сделать эту процедуру доступной среднему человеку, особо интересующемуся своим здоровьем. Это дало рост новому направлению бизнеса, а значит маркетингу, где как известно не всегда нужна чистота фактов. Таким образом, генетикой стало модно объяснять практически все аспекты здоровья, предсказывать по генам вероятности и риски того или иного заболевания и тд.

На самом деле вероятность его развития зависит не столько от генов, сколько от их экспрессии, а на нее влияет множество факторов — питание, образ жизни, социальный фактор. Поэтому, стоит ли делать генетическое тестирование, чтобы испугаться этих трёх процентов и лишиться нормального сна?

Теломерная теория старения

Итак, мы подобрались к наиболее интересной, теломерной теории старения.

Теломеры — это особые структуры на концах хромосом. Сами по себе они представляют последовательность повторяющегося генетического кода, не отвечающего ни за какие признаки в нашем организме. Поэтому долгое время ее относили к “мусорной днк”.

При каждом делении клеток, теломеры укорачиваются, достигая критических значений как раз к 80 годам у человека.

Есть люди с изначально такими короткими теломерами, что они становятся глубокими стариками еще не достигнув половой зрелости (такой синдром называют Прогерией).

Теломеры служат своеобразными “защитными колпачками” на концах хромосом и когда они “стираются”, клетка теряет способность делиться, а значит на замедляются все восстановительные, обменные и защитные процессы в организме.

Таким образом, количество делений, заложенных в клетке, изначально определено и обозначается как лимит Хейфлика. Для человеческих клеток предел делений находится в районе 50.

И, конечно же, и тут есть исключения , а значит и направление поиска ответа на вопрос “Как остановить старение?”. Как уже говорилось, нестареющие клетки существуют и это некоторые организмы(чаще одноклеточные), половые клетки(гаметы), а ещё стволовые и раковые. Их теломеры не укорачиваются. Но сам механизм деления как мы видели предполагает это укорочение. Следовательно, в них есть нечто, что “отращивает” теломеры, а именно особый фермент-теломераза. Клетки, с этим ферментом, способны жить и делиться вечно.

Как удлинить теломеры?

Клетки не стареют, потому что повреждаются, они повреждаются, потому что стареют.

Гены в молодой и старой клетке абсолютно одинаковы, как гены пальца ноги и радужки глаза, а паттерны их включения различны. Гены, совершенно безвредные в молодости, могут стать смертельно опасными в старости. По аналогии с плаванием по отмели, чем ниже уровень воды, тем более опасными становятся рифы-риск возникновения того или иного заболевания. Тут уже на сцену выходят генетические риски и другие факторы. Но если поддерживать теломеры, то вне зависимости от того, какая у вас наследственность, возрастные заболевания вам не страшны.

Таким образом, задача для учёных стала конкретна как никогда — как заставить клетки вырабатывать теломеразу? Как удлинить теломеры?

Но пока прошло немного времени и говорить о каких-либо внушительных результатах не приходится. К тому же пока это довольно дорогая и не изученная до конца технология.

Природные активаторы теломеразы

Некоторым растением издревле приписывали всевозможные чудодейственные свойства, в том числе способность обращать вспять процессы старения.

Одно из таких растений Астрагал -многолетнее травянистое растение, известное в китайской медицине. В корнях этого растения были обнаружены особые молекулы астрагалозиды, которые активируют теломеразу.

Астаргал перепончатый — Astragalus membranaceus

Фармакологические исследования показывают , что компоненты экстракта Astragalus membranaceus может повышать активность теломеразы и обладает антиоксидантным, противовоспалительным, иммунорегуляторным, противоопухолевым, гиполипидемическим, антигипергликемическим, гепатозащитным, отхаркивающим и мочегонным действием.

Это не призыв покупать БАДы с астрагалом, так как их количество в оных оказалось ничтожно малым, чтобы оказать хоть какой-то эффект.
Потому был разработан способ извлечения и очистки астрагалазидов и в продаже в США уже появились первые активаторы теломеразы- пилюли ТА-65 от ТА Science .

Пока они достаточно дороги, чтобы стать доступными среднему человеку, но поколение дженериков не за горами и если технология окажется эффективной, то это будет означать если не победу над старением, то большой шаг в этом направлении.

Влияние питания на теломеры

Основной нуклеотид теломер гуанин обладает повышенной чувствительностью к свободным радикалам, поэтому основной инструмент борьбы с укорочением теломер — потребление продуктов, богатых антиоксидантами: свежей зелени, фруктов и овощей.

Влиянию питания на длину теломеров было посвящено не одно исследование . Выяснилось, что избыточное общее потребление жиров, в особенности насыщенных, приводит к сокращению теломеров. В то же время полиненасыщенные омега-3 жирные кислоты, в том числе содержащиеся в морепродуктах, защищают теломеры от укорачивания.

Примером рациона, сочетающего практически все, что благоприятно воздействует на длину теломеров, может служить средиземноморская диета, богатая полиненасыщенными жирными кислотами и антиоксидантами:оливковым маслом, рыбой и морепродуктами, свежей зеленью и орехами.

Физическая нагрузка

Группа немецких ученых под руководством профессора Ульриха Лауфса (Ulrich Laufs) обнаружила, что регулярные интенсивные физические нагрузки предотвращают укорочение теломер, активируя фермент теломеразу.

Профессор Ларри Такер из Университета Бригама Янга (США) обнаружил, что именно аэробная нагрузка особенно коррелирует с длиной теломер в хромосомах человека.

Таким образом лучшие упражнения для удлинения теломер — длительный бег, ходьба в гору, велосипед и другие упражнения на выносливость. Для получения эффекта выполнять их следует не менее трех раз в неделю по 45 минут. Также эффективны высокоинтенсивные интервальные тренировки, но они подходят лишь здоровым людям, так как дают сильную нагрузку на организм. Силовые же виды спорта, например бодибилдинг, не показали какого-либо влияния на теломеры.

Выводы по теориям старения

Самая актуальная и многообещающая на сегодняшний день — теломерная теория старения.

Использование активаторов фермента теломеразы, способной восстанавливать теломеры — средство, имеющее потенциал значительно увеличить продолжительность здоровой жизни.

Известные до сих пор средства “борьбы со старением” способны лишь облегчить его проявления, но не замедлить и тем более обратить вспять.

Теломерная теория и использование теломеразы открывает возможность искоренить проблему старения в целом, вместо того, чтобы бороться с симптомами отдельных возрастных заболеваний, чем сейчас занимается современная медицина.
Одно средство, одинаково эффективное против болезни Альцгеймера, инсультов и инфарктов, атеросклероза и остеопороза.

Это означает грядущий переворот в системе лечения возрастных заболеваний, переход к интегративной превентивной медицине.

Остается надеятся и, по возможности, способствовать тому, чтобы это произошло как можно скорее.

В 30–40-е годы XX века отечественные учёные ввели понятие, отражающее уровень сохранности организма – биологический возраст. Скорость старения у каждого человека индивидуальна. Определить степень износа его органов и систем помогут теломеры, а точнее – их длина. Что это такое? Можно ли остановить биологические часы? Читайте о последних научных изысканиях, связанных с омоложением организма.

Когда размер имеет значение. Короче теломеры – короче жизнь

Теломеры (от др.-греч. τέλος – конец и μέρος — часть) представляют собой некие наконечники на концах хромосом, состоящие из строго определённой последовательности сложных органических соединений – нуклеотидов. При рождении длина таких наконечников составляет 15 тысяч пар нуклеотидов, к пятилетнему возрасту она сокращается до 12 тысяч, а хронические заболевания могут уменьшить размеры концевых участков хромосом до 5–2 тысяч пар нуклеотидов.

Учёные обнаружили теломеры в середине прошлого столетия в клетках ядерных живых организмов (то есть организмов, клетки которых содержат ядро). Поначалу их роль не была понятна. Наконечники не содержат генов, несут довольно-таки мало информации, которая ничего не кодирует и не считывается на информационные рибонуклеиновые кислоты.

Позже стало ясно: их функция – в обеспечении защиты хромосом от разрушения и слипания, а также сохранности наследственного материала (генома) в процессе деления клетки и удвоения ДНК (дезоксирибонуклеиновой кислоты).

Последняя представляет собой своеобразный биологический жёсткий диск с записанной на нём генетической программой развития и функционирования живого организма. ДНК позволяет хранить, передавать следующему поколению и реализовывать названную программу.

Механизм удвоения ДНК не позволяет копировать теломеры, а потому при каждом делении клетки – а большинство человеческих клеток способно делиться лишь 52 раза (предел Хейфлика) – наконечники хромосом укорачиваются на 50–200 нуклеотидов (согласно Harley C. B., Futcher A. B., Greider C. W.).

Почему клетки стареют

Почему клетки стареют? Рано или поздно наступает момент, когда размер теломер становится настолько мал (3000–5000 пар нуклеотидов или 2 kb), что клетка не может больше удваиваться, наступает её генетически запрограммированная смерть – апоптоз.

Если же клетка категорически не желает гибнуть, её уничтожают клетки иммунной системы. В тех случаях, когда последние по тем или иным причинам не выполняют должным образом свои функции, в организме накапливается большое количество старых клеток.

На сегодняшний день известны результаты более 8 тысяч исследований, доказывающих, что длина концевых участков хромосом тесным образом взаимосвязана с биологическим возрастом человека. Чем короче хромосомные наконечники, тем больше изношен организм и тем скорее наступит смерть.

Теломеры помогают предсказать развитие рака

Специалисты Медицинского университета г. Инсбрук (Австрия) с 1995 по 2005 год наблюдали за 787 добровольцами 40–79 лет, не страдавших раком. В начале исследования у каждого из них была определена длина теломер в лейкоцитах капиллярной крови. За 10 лет у 11,7 % испытуемых развилось какое-либо онкологическое заболевание. Средняя длина концевых участков хромосом у заболевших была значительно меньше, чем у здоровых участников. Причём самые короткие теломеры наблюдались у пациентов с наиболее тяжёлыми формами рака – желудка, яичников и лёгких. Учёные сделали выводы: у людей с критически короткими хромосомными наконечниками риск возникновения злокачественного новообразования в 3 раза выше, чем у тех, кто может похвастать максимальной длиной теломер, а риск умереть от рака в десятилетний период – в 11 раз выше.

Теломеры: какие факторы определяют их длину

Теломеры могут укорачиваться быстрее или медленнее. Исследования показали, какие факторы влияют на длину хромосомных наконечников.

В общем все исследования последних лет лишь объяснили с точки зрения физиологии человеческого организма то, что и так было давно известно из практики и наблюдений: правильное питание, здоровый сон, физическая активность, оптимизм продлевают жизнь, а вредные привычки, стрессы и болезни, напротив, укорачивают её.

Теломеры: можно ли сделать их бессмертными и остановить клеточное старение

Существуют ли способы обнулить счётчик делений клетки и остановить клеточное старение, а значит, и старение организма? В настоящее время учёные всего мира бьются над решением этого вопроса. И определённые сдвиги есть. Так, в 2009 году Нобелевский комитет присудил премию исследователям Калифорнийского университета Кэрол Грейдер, Элизабет Блэкберн и Джеку Шостаку за открытие ими в 1984 году фермента, обеспечивающего наращивание теломеры. Новое органическое вещество белковой природы получило название теломераза. Частица -аза в конце слова указывает на принадлежность к ферментам.

Одиннадцатью годами ранее, в 1973 году, существование особого вещества, способного удлинять концевые участки хромосом, предположил советский биолог, специалист Института Биохимической физики РАН Алексей Матвеевич Оловников.

Теломераза присоединяется к концу ДНК, спрятанному под теломерой, и использует его в качестве стартовой точки для добавления пар нуклеотидов и наращивания концевых участков хромосомы.

Однако наука не стоит на месте. Учёные нашли способ заставить работать омолаживающий клетки фермент и даже встроить его ген в любую клетку. Правда, по понятным причинам массовые эксперименты пока проводились лишь на животных. Заслуживают внимания результаты исследования, организованного в 2012 году специалистами Испанского национального центра по исследованию рака. Двум группам мышей – взрослым и старым – вводили вирус, активизирующий теломеразу. Это позволило значительно увеличить продолжительность их жизни: взрослых животных – на 24 %, старых – на 13 %.

Воодушевлённая такими результатами 44-летняя глава фармкомпании из США Элизабет Пэрриш повторила опыт на себе. Ей вкололи ослабленный аденоассоциированный вирус, в который был предварительно встроен ген теломеразы. Уже спустя 6 месяцев теломеры женщины удлинились на 9 %, что соответствует омоложению тканей на 20 лет.

Однако радоваться рано: безопасность подобных экспериментов ещё не исследована. Чем они могут аукнуться в дальнейшем для здоровья человека и его потомков пока неизвестно. Некоторые специалисты предполагают, что такие опыты на людях могут закончиться увеличением количества онкологических и других смертельно опасных заболеваний. Время покажет. А пока расскажем о безопасных способах удлинить теломеры.

Доступные и безопасные активаторы теломеразы

Помимо описанного выше способа пробудить теломеразу каждой клетки и заставить её встать на защиту организма человека от клеточного старения, существуют более доступные и менее рискованные пути – с помощью определённых природных веществ. Назовём некоторые из них.

Практически все перечисленные ингредиенты для омоложения организма, кроме, пожалуй, фолиевой кислоты, присутствуют в пчелопродукте, приготовленном из личинок пчелиных самцов – трутневом гомогенате. В домашних условиях сохранить этот продукт на долгое время без потери его омолаживающих свойств нереально. Однако на отечественном фармацевтическом рынке уже существуют препараты, изготовленные на основе трутневого молочка по особой технологии, позволяющей сделать это.

Профессор анатомии из Университета Калифорнии, вице-председатель Американского геронтологического общества Леонард Хейфлик, разработавший теорию старения клеток, утверждал, что максимальная потенциальная продолжительность жизни человека составляет 120 лет. Доживём ли мы до этого возраста, зависит по большей части от нас самих.

Одной из причин старения организма считается способность клеток делиться лишь конкретное количество раз. Каждый раз после этого ДНК человека укорачивается. При этом защиту генам обеспечивают теломеры. Они представляют собой концевые участки хромосом, которые с каждым делением уменьшаются.

Что такое теломеры

Теломеры обеспечивают защиту главного фрагмента ДНК от поражения при репликации. Когда они заканчиваются, клетки не способны делиться. Однако некоторые из них не сталкиваются с подобными проблемами. Это обусловлено наличием в их составе другого фермента – теломеразы. Он все время удлиняет теломеры. Такие особенности характерны для раковых и стволовых клеток.

Теломеры находятся на 4 окончаниях хромосом и напоминают кончики шнурков. Эти элементы предотвращают склеивание хромосомных концов друг с другом. Также они помогают избежать слипания с остальными хромосомами. При нарушении этого процесса клетки погибают или трансформируются в опухоли. По мере деления клеток окончания теломеразы укорачиваются. Как следствие, клетки прекращают процесс деления. Эти изменения являются генетическими и эпигенетическими. Это значит, что они зависят от наследственной предрасположенности и воздействия внешних факторов.

Сохранение и регенерация теломеров зависит от активности теломеразы. Благодаря стимуляции синтеза фермента удается предотвратить истощение теломеров. Под ними находятся так называемые гены смерти. Они вызывают возникновение апоптоза. Этот процесс проявляется в виде гибели клеточных элементов. Данный процесс считается естественным и неотвратимым. Однако многочисленные научные исследования помогли установить, что у некоторых людей процесс укорачивания теломеров является слишком быстрым. Это становится причиной возникновения серьезных патологий и преждевременного старения.

Это означает, что существуют определенные отличия между физиологическим возрастом и реальной цифрой. Ткани бывают старше или моложе по сравнению с самим человеком. Чем сильнее укорачиваются теломеры, тем быстрее происходят процессы старения.

Методы защиты теломеров

Синтез фермента теломеразы, способного удлинять теломеры, тоже снижается по мере старения организма. Однако сегодня существуют медикаментозные средства, которые помогают скорректировать этот процесс. При этом они не имеют общедоступного характера и используются довольно редко.

Чтобы сохранить окончания теломеразы, необходима коррекция образа жизни. Согласно научным исследованиям, люди, которые часто медитируют, в меньшей степени подвергаются стрессовым факторам и воспалениям. У поклонников медитации концы хромосом обычно длиннее, чем у людей, которые не занимаются подобными практиками.

Стоит учитывать, что хронические воспаления провоцируют снижение активности теломеразы и ускоряют сокращение окончаний теломеров. Это обусловлено нарушением РН, поведением интерлейкинов и прочими процессами в организме.

Если человек хочет остановить старение и продлить долголетие, нужно приступать к лечению хронических воспалений в организме. Для этого необходимо своевременно устранять кариозное поражение зубов, простатит, воспаления в кишечнике, пародонтоз, гинекологические патологии.

Способы удлинения теломеров

Теломераза подвергается определенному воздействию. Активизация фермента достигается с помощью эстрогена. Количество данных гормонов увеличивается при беременности. Потому для многодетных женщин обычно характерна большая длина теломеров. Данная особенность является одним из обоснований большей продолжительности жизни у женщин.

Еще одним механизмом, которые способствует, удлинению теломеров, считается уменьшение калорийности рациона. Есть данные, что снижение количества потребляемых калорий лишь на 10 % от привычной нормы помогает увеличить продолжительность жизни на 5 лет. При этом переедание и существенное превышение веса снижает длину теломеров.

Эффективным методом удлинения теломеров считаются ежедневные прогулки. Их длительность должна составлять не меньше 40 минут. Еще одним действенным способом активизации синтеза теломеразы считается повышение уровня витамина D. Согласно многочисленным исследованиям, количество вещества на уровне 100 мг/л повышает длину теломеров на 19 %. Синтез теломеразы активизируют коэнзим Q10, ресфератрол. За этот процесс отвечают витамин С, омега-3 кислоты, а также другие антиоксиданты.

Нужно активизировать синтез теломеразы?

Есть мнение, что активизация продукции теломеразы может приводить к отрицательным последствиям. Это обусловлено тем, что данный фермент препятствует гибели опухолевых клеток. Но это не относится к коррекции образа жизни. Благодаря употреблению продуктов с омега-3 стимулируется синтез теломеразы в здоровых клетках. При этом выработка вещества в аномальных клетках наоборот замедляется.

Потому применение медикаментозных препаратов для активизации синтеза теломеразы осуществляется при наличии строгих показаний – к примеру, при развитии онкологических патологий. При этом коррекция образа жизни не может провоцировать отрицательные последствия. Потому врачи советуют употреблять полезные продукты, своевременно лечить воспаления и справляться с воздействием стрессовых факторов на организм.

Полезные продукты

Существуют продукты, которые стимулируют активность теломеразы. К ним относят следующее:

лосось;
авокадо;
яйца;
зеленый чай;
мясо;
бобовые;
голубика;
чеснок;
грейпфрут.

Чтобы уменьшить выраженность воспалительных изменений в организме и улучшить питание клеток, нужно употреблять продукты, которые содержат много цинка. К ним относят говяжью печень и устрицы. Также стоит есть продукты из пшеницы. Для сокращения влияния стрессовых факторов полезно употреблять магний. Он присутствует в зеленых овощах, бобовых, растительных маслах. Также вещество включает шоколад и цельнозерновые каши.

В качестве антиоксидантов стоит использовать витамин Е. Элемент присутствует в авокадо, орехах, растительных маслах. Немаловажное значение имеют омега-3 жирные кислоты. Данные вещества входят в состав морепродуктов. Помимо этого, стимуляции синтеза теломеразы способствуют виноград и чай благодаря наличию полифенолов. Обязательно стоит добавлять в пищу куркуму, которая оказывает противовоспалительный эффект.

Очень полезно употреблять пищу с витамином А. Это вещество присутствует в тыкве, моркови, томатах. Также оно содержится в шпинате, болгарском перце. Немаловажное значение имеет и витамин D. Данное вещество содержится в печени трески, селедке, сардинах. Указанные элементы благоприятно влияют на нервную систему и структуру костных тканей.

Чтобы предотвратить преждевременное старение, необходимо употреблять аминокислоты. Особенно важно делать это по вечерам. Это обусловлено активным делением клеток в ночное время. Благодаря этим особенностям пептиды могут восстанавливать пораженные теломеры. 5 раз в неделю на ужин следует употреблять белковую пищу. Если человек занимается спортом, белок должен присутствовать в ежедневном рационе. При этом ужинать необходимо за 3 часа до сна. Количество пищи вечером не должно превышать 2/3 порции обеда.

Таким образом, активность теломеразы можно увеличивать. Улучшение функционирования фермента и увеличение длины теломер связано с умеренной физической нагрузкой. Также этому способствуют витамины и полиненасыщенные кислоты, которые присутствуют в здоровой пище.

Врачи уверяют, что длина теломеров у людей, которые привыкли вести здоровый образ жизни, намного больше. Этого нельзя сказать о тех, кто употребляет много алкогольных напитков, курит, не контролирует свой вес и ведет недостаточно активный образ жизни. Стремительное уменьшение длины теломеров наблюдается под воздействием стрессовых факторов и вирусных инфекций.

Использование активатора теломеразы

Со времени возникновения теломер-теломеразной теории старения начались поиски препарата, который способен стимулировать синтез теломеразы и замедлить возрастные изменения. В результате крупная биотехнологическая компания США Geron Inc сумела отыскать молекулу, которая стала базой первого активатора теломеразы, который называется ТА-65.

Особенности состава

Эта молекула была получена из корневища перепончатого астрагала. Это лекарственное растение с давних времен применяется в китайской медицине для профилактики раковых заболеваний. Состав данного средства включает больше 2000 молекул. При этом только одна может активизировать теломеразу. Ее назвали ТА-65.

Процесс получения и очищения этой молекулы является достаточно трудоемким и многоступенчатым. Вещество не только нужно отличить от остальных, но и максимально качественно очистить его от примесей. Молекула и метод ее получения была запатентованы. Чтобы получить минимальный объем ТА-65, нужно переработать примерно 5-6 т сырья. Потому доза активного компонента, которая находится в одной капсуле, может приравниваться к нескольким литрам экстракта.

Для достижения стойких результатов требуется применять средство минимум 3 месяца. Потому заменить препарат употреблением нескольких литров обыкновенного экстракта не удастся.

Механизм действия

При проникновении в системный кровоток молекула попадает в клетку и активизирует функции гена, который отвечает за временную активизацию теломеразы. Благодаря этому фермент начинает формировать конечные зоны хромосом. Это достигается за счет добавления оснований нуклеотидов. За счет наращивания теломеров клетка получает новую возможность к делению и функционированию. Таким образом продолжается ее жизнь. Можно сказать, что клетки из стареющих трансформируются в молодые и активные. Данный процесс влияет на работу всего организма.

Первое свидетельство об обратимости возрастных процессов у млекопитающих под влиянием ТА-65 было представлено в 2011 году. Публикация появилась в журнале The Nature. Мыши, на которых проводились опыты, имели короткие теломеры. Для них была характерна минимальная активность теломеразы. Грызуны имели поражения ДНК, серьезные поражения мозга и дегенеративные процессы в органах. В результате у них присутствовали нарушения репродуктивных функций, преждевременное старение. Длительность жизни животных не превышала 43 недель.

В 30-35 недель ученые каждый день вводили грызунам активатор теломеразы. Такая терапия проводилась в течение 1 месяца. Как следствие, продолжительность жизни увеличивалась примерно до 80 недель. Применение средства способствовало удлинению теломеров, восстановлению активность теломеразы и уменьшению поражения ДНК в хромосомах. Также активатор ТА-65 обеспечивал уменьшение дегенеративных поражений органов. При этом страдала селезенка, мозг, кишечник, яички.

Благодаря применению вещества восстанавливались репродуктивные возможности грызунов. Это помогло добиться заметного омоложения мышей. При этом ни одно из животных не столкнулось с развитием злокачественных опухолей. Таким образом, ТА-65 можно назвать первым активатором теломеразы, который имеет подтвержденную эффективность и безопасность. Благодаря применению вещества удается добиться омоложения клеток за счет стимуляции теломеразы.

Удлинение теломеров позволяет увеличить длительность здоровой жизни. Применение вещества на долгие годы обеспечивает человека жизненной энергией. Благодаря этому удается изнутри остановить процессы старения и оставаться активным в любом возрасте.

Преимущества препарата

Активатор ТА-65 представляет собой натуральное средство, результативность которого подтверждена многочисленными исследованиями. Благодаря его применению удается стимулировать активность теломеразы и запустить восстановление коротких теломеров в организме. Это помогает существенно замедлить процессы старения.

Вследствие омоложения клеток на фоне применения ТА-65 удается получить такие эффекты:

уменьшить вероятность возрастных заболеваний;
сократить риск развития онкологии;
увеличить эластичность кожи;
улучшить функционирование иммунной системы;
поддерживать в норме когнитивные функции;
нормализовать состояние волос и ногтей;
сохранить в норме сексуальную энергию;
улучшить остроту зрения;
повысить плотность костных структур.

Теломеры и теломераза – важные элементы, от которых напрямую зависят возрастные изменения в организме. Чтобы остановить процессы старения, можно применять активатор ТА-65, который имеет немало преимуществ.

С момента своего открытия теломеры и теломераза стали предметом множества исследований, сначала как механизм клеточного старения, а затем как индикатор здоровья и заболеваний у людей. Защищая концы хромосом, теломеры играют жизненно важную роль в сохранении информации в нашем геноме.

From cellular senescence towards age-related macular degeneration: the role of telomeres

L.K. Moshetova 1 , O.I. Abramova 1 , K.I. Turkina 1 , O.P. Dmitrenko 2 , N.S. Karpova 2

1 Russian Medical Academy of Continuous Professional Education, Moscow,
Russian Federation

2 Institute of General Pathology and Pathophysiology, Moscow, Russian Federatios

Since the discovery, telomeres and telomerase have been extensively studied, at first, as a mechanism of cellular senescence, and then, as human health and disease indicators. Telomeres that protect chromosomal ends play a vital role in genomic stability by preserving information.

This article reviews the results of early studies that later became the basis for further in-depth experiments. Studies that demonstrate the association between telomere shortening and the development of neurodegenerative disorders, e.g., age-related macular degeneration (AMD), are addressed as well. In addition, authors discuss the mechanisms of cellular senescence as a result of telomere attrition. The understanding of molecular mechanisms involved in aging may provide innovative therapeutic and preventive strategies for AMD. This disease is the third leading cause of blindness in elderly patients after glaucoma and cataract. AMD is diagnosed by typical retinal lesions in persons over 50 years. The prevalence of dry and wet AMD varies among ethnic and racial groups worldwide. Various types, stages, and prevalence of the disease may be seen in the same age group. These findings demonstrate the need for a biomarker to monitor the process of aging underlying AMD as well as potential explanations for the differences in its course and outcomes.

Keywords: aging, cellular senescence, telomeres, telomere shortening, age-related macular degeneration, aging-associated diseases, sirtuins.

Введение

В 1961 г. L. Hayflick и P.S. Moorhead впервые представили клеточное старение как прогрессирующую потерю клеткой своего пролиферативного потенциала [1]. Одна из существующих парадигм объясняет старение как физиологическое явление, поддерживаемое эволюцией, в терминах сверхиндивидуального естественного отбора [2]. Различные типы клеток живого организма подвержены запрограммированной гибели, которая уравновешивается эквивалентной пролиферацией стволовых клеток. Нейрон как структурно-функциональная единица нервной системы может иметь более 1000 синаптических связей с другими нейронами. Гипотетический оборот нейронов должен восстанавливать для каждого из них все существовавшие ранее связи, чтобы избежать потери его функций. Это частично объясняет, почему, за единичными исключениями (Zhao С. et al., 2008), у нейронов отсутствует непрерывное обновление, в отличие от других типов клеток [3]. Функционирование фоторецепторов сетчатки, клеток центральной нервной системы и необходимость поддержания их полной функциональной активности на протяжении всей жизни организма хорошо сбалансированы.

Одной из основных причин клеточного старения является укорочение теломер. На сегодняшний день существует более 6000 публикаций на тему ассоциации длины теломер со старением, о компромиссе между клеточным старением и регенерацией [4, 5]. Укорочение теломер и связанное с этим истощение пролиферативного потенциала клеток может быть достаточным для возникновения заболеваний, ассоциированных со старением. Исследования показали, что теломеры и теломер-ассоциированные белки играют важную роль в процессе старения и что ускоренная эрозия теломер связана с метаболическими и воспалительными заболеваниями, ассоциированными со старением.

В литературе широко представлены работы, демонстрирующие связь между укорочением теломер и нейродегенеративными нарушениями, которые характеризуются ранней гибелью клеток, в частности, это было продемонстрировано при деменции, болезни Гентингтона и атаксии телеангиэктазии, болезни Альцгеймера и болезни Паркинсона. В большинстве случаев у лиц с этими заболеваниями наблюдалась прямая связь между укорочением теломер и постоянным высоким уровнем окислительного стресса [6].

Теломеры и теломераза

Теломеры укорачиваются постепенно, при каждом делении в течение всей жизни клетки [5]. Прогрессирующее укорочение теломер в конечном итоге приводит к критически коротким теломерам, которые могут нарушать регенеративную способность тканей. López-Otín et al. (2013) назвали это одним из молекулярных признаков старения [8]. Кроме того, теломеры подвергаются воздействию нуклеаз и других деструктивных факторов (активные формы кислорода, свободные радикалы). Помимо опосредованного теломерами репликативного старения длина теломер может влиять на заболевания человека, регулируя экспрессию генов [9].

Распространенным заблуждением является утверждение, что нормальные стареющие клетки сразу подвергаются апоптозу. В настоящее время признано, что стареющие клетки могут выделять особые вещества, которые могут влиять на развитие возрастных заболеваний [16]. При этом сами клетки остаются жизнеспособными. Таким образом, считается, что с возрастом происходит постепенное накопление стареющих клеток, которые могут влиять на некоторые аспекты старения и развитие возраст-зависимых заболеваний [17].

Недавнее исследование показало, что дисфункция теломер влияет на метаболизм посредством регуляции сиртуинов. Семейство сиртуинов относится к классу никотинамид-адениндинуклеотид (НАД + )-зависимых ферментов, обладающих деацетилазной активностью. Сиртуины играют роль универсального метаболического сенсора, отражающего состояние энергетического обмена в клетке, вовлечены в каскад регуляторных сигналов через модификацию белков, участвующих в ремоделировании хроматина, подавлении транскрипции, сохранении целостности генома, делении клеток, энергетическом метаболизме и апоптозе. Сиртуины способны регулировать длину теломер [18]. SIRT1 необходим для поддержания длины теломер в процессе старения. Кроме того, избыточная экспрессия SIRT1 увеличивает длину теломер у мышей. Умеренный эффект SIRT1 в отношении теломер контрастирует с серьезным дефектом длины теломер у мышей с дефицитом SIRT6, у которых развивается выраженная дисфункция теломер, геномная нестабильность и синдром преждевременного старения. SIRT6 может защищать клетки от дисфункции теломер [19]. Низкие уровни экспрессии SIRT1 и SIRT6 могут дестабилизировать теломеры, ускоряя их укорочение, и активировать реакцию повреждения ДНК. Повышенная экспрессия SIRT1 влияет на путь теломеразы [20, 21]. В свою очередь, дисфункция теломер приводит к подавлению экспрессии всех членов семейства сиртуинов [22]. Было обнаружено, что повышение уровня НАД + стабилизирует теломеры и замедляет реакцию повреждения ДНК, частично через реакции, регулируемые SIRT1-зависимым образом [21].

Теломеры и возрастная макулярная дегенерация (ВМД)

Старение считается одним из факторов, наиболее предрасполагающих к развитию ВМД, поскольку распространенность этого заболевания возрастает у лиц старше 60 лет [23]. Несмотря на важность этой темы, в настоящее время опубликовано небольшое количество исследований, отражающих взаимосвязь ВМД и теломер.

Пигментный эпителий сетчатки (ПЭС) играет ключевую роль в обеспечении функционирования органа зрения и в развитии ВМД [24]. ПЭС должен реагировать на исключительно высокую окислительную нагрузку, связанную с процессами жизнедеятельности и функционированием сетчатки, и эта нагрузка еще больше увеличивается при старении. Поскольку в клетках ПЭС отсутствует фермент теломераза, клетки подвергаются старению, вызванному репликативным и окислительным стрессом.

Терапевтические агенты

Стратегии активации теломеразы для лечения ВМД следует рассматривать с осторожностью, учитывая их потенциальные нецелевые эффекты, которые могут привести к появлению опухолевых клеток [27]. Тем не менее данные последних исследований не только продемонстрировали отсутствие неблагоприятных эффектов и повышенной предрасположенности к развитию рака у мышей со сверхдлинными теломерами, но и зарегистрировали у них увеличенную регенеративную способность [28].

J. Ramunas et al. экспериментально доказали, что доставка модифицированной матричной РНК, кодирующей TERT, временно увеличивает активность теломеразы, длину теломер и пролиферативную способность клеток без иммортализации [29].

Низкомолекулярное соединение, выделенное из растения астрагал перепончатый (Astragalus membranaceus), способно усиливать активность теломеразы [30]. Результаты исследования, включавшего в себя пациентов с ранней стадией ВМД, продемонстрировали улучшение зрительных функций, по данным проведенной микропериметрии, после перорального приема ТА-65 (8 мг очищенного экстракта корня Astragalus membranaceus) [31]. Х.Х. Dong et al. (2007) впервые зафиксировали, что экстракт гинкго двулопастного (Ginkgo biloba) задержал начало старения за счет стимулирования теломеразы [32].

В качестве терапевтического агента для лечения ВМД рассматривался мелатонин, успешно стимулирующий активность теломеразы в клетках ПЭС и продемонстрировавший в ходе клинического испытания уменьшение патологических изменений макулярной зоны после его системного применения [33].

Была установлена ассоциация между длиной теломер и активностью теломеразы у пожилых людей и приверженностью средиземноморской диете [34, 35]. Сиртуины, опосредованно влияющие на теломеры, являются датчиками распознавания питательных веществ и реагируют на изменение количества и качества питания — например, низкокалорийная диета стимулирует синтез сиртуинов. Другое вещество — токотриенол (одна из форм витамина Е) способен восстанавливать длину коротких теломер в фибробластах человека. Есть данные о способности витамина С стимулировать теломеразу. Фолиевая кислота и витамин В₁₂ вовлечены во многие механизмы, обеспечивающие стабильность теломер. Ресвератрол напрямую активирует ген SIRT1, что положительно сказывается на состоянии теломер [36]. При этом ресвератрол уже показал свою эффективность в лечении ВМД, защищая клетки ПЭС от повреждений, вызванных окислительным стрессом, предотвращая преждевременную гибель клеток сетчатки и восстанавливая некоторые зрительные функции [37, 38].

Заключение

Длина теломер, активность теломеразы и экспрессия представителей семейства сиртуинов тесно связаны между собой. Опубликованные исследования отражают их прямую связь с предрасположенностью к болезням, ускоренным старением и сокращением продолжительности жизни. Это обусловливает выбор сиртуинов и теломеразы в качестве мишеней для разработки эффективных терапевтических агентов, способных влиять на теломеры и, соответственно, на возраст-ассоциированные заболевания.

Кроме того, современные модели прогнозирования развития ВМД не включают молекулярные факторы риска, в то время как эти факторы могут быть измерены количественно. Возможная корреляция длины теломер и активности теломеразы с формой и стадией ВМД может быть использована в качестве фактора, способного обеспечить более точное определение генетического риска для отдельных лиц. Это подтверждает необходимость дополнительных исследований и испытаний в данной области.

Сведения об авторах:

1 Мошетова Лариса Константиновна — д.м.н., профессор, академик РАН, заведующая кафедрой офтальмологии, ORCID iD 0000-0002-5899-2714;

1 Абрамова Ольга Игоревна — аспирант кафедры офтальмологии, ORCID iD 0000-0002-6156-6126;

1 Туркина Ксения Ивановна — к.м.н., доцент кафедры офтальмологии, ORCID iD 0000-0002-4989-7467;

2 Дмитренко Ольга Павловна — младший научный сотрудник, ORCID iD 0000-0002-2067-0971;

2 Карпова Наталия Сергеевна — младший научный сотрудник, ORCID iD 0000-0001-6391-4908.

1 ФГБОУ ДПО РМАНПО Минздрава России. 123995, Россия, г. Москва, ул. Баррикадная, д. 2/1.

2 НИИ общей патологии и патофизиологии. 125315, г. Москва, ул. Балтийская, д. 8.

Читайте также: