Филипп Хайтович: «Между нейронами 90-летних и 40-летних людей нет существенной разницы, если нет нейродегенерации»

Что мы знаем о старении с точки зрения науки? При том, что существует множество теорий старения, все, что мы видим, это его манифестации, а не механизмы, считает Филипп Хайтович, профессор Центра нейробиологии и нейрореабилитации Сколтеха. Механизма старения нам не известны. Ясно одно, что это не болезнь, а интегральная часть эволюционного цикла.

Фото:
Мария Лукина

Очередную лекцию блока про старение в рамках научно-просветительского проекта «Метафаза» от PCR.NEWS и парка Зарядье прочитал профессор Центра нейробиологии и нейрореабилитации Сколковского института науки и технологий Филипп Хайтович. Лекция называлась «Старение и мозг»

Лектор начал с того, что мы понимаем под старением, как в общепринятом представлении, так и с научной точки зрения. Последняя рассматривает старение человека как повышение с возрастом вероятности его смерти. Но если представить эту вероятность в виде кривой, она выглядит не так просто. Во-первых, по понятным причинам, риск смерти высок для новорожденных, особенно в традиционных обществах. Потом вероятность резко падает, а зачем начинает расти, причем уже с 10 лет. Кривая роста складывается из двух составляющих: одна — смерть от болезней, другая — от внешних причин, и они не совпадают. Дальше возникают множество вопросов, на которые у ученых нет ответа, например, что будет, если мы вылечим все болезни?

Если посмотреть на старение с точки зрения эволюции, то все еще сложнее. Простейшие формы одноклеточных — бактерии — не стареют. А у дрожжей, которые, в отличие от бактерий, имеют ядро, уже можно найти признаки старения. Дрожжи размножаются почкованием, и когда материнская клетка делится, то деление это асимметричное. Материнская клетка со временем накапливает всякий мусор, у нее портятся митохондрии, то есть она стареет. Через пять-десять делений материнская клетка умирает. А генетически идентичная с ней дочерняя клетка остается молодой.


Такое асимметричное деление происходит и в нашем организме, объясняет Филипп Хайтович. Происходит одновременно два процесса — старение соматических клеток тела и консервация зародышевых клеток, которые в итоге дадут начало гаметам, то есть яйцеклеткам и сперматозоидам, которые передадутся следующему поколению. Все остальные клетки тела стареют, а эти клетки живут своей жизнью. Что важно, в момент эмбрионального развития эти клетки проходят стадию «омоложения» стирающая все эффекты возраста предыдущего поколения. То же самое уже сейчас можно сделать в пробирке с обычными клетками человека, например, клетками кожи: перепрограммировать, вернув их в «нулевое» состояние с точки зрения накопления возрастных изменений.

Эти результаты показывают, что мы не только не знаем основы механизма старения, но и сам процесс старения является обратимым. Мы знаем, что при старении происходит множество процессов, например, накапливаются поломки в митохондриях, укорачиваются теломеры, накапливаются мутации, появляются и скапливаются неправильные белки и т. д. Но это все — манифестации старения, которые к тому же могут быть убраны в процессе программируемого омоложения клеток при эмбриогенезе или в пробирке.

Если посмотреть на процесс старения с эволюционной точки зрения, то получается, что в нашем теле живут «бессмертные» гаметы, и это главное, а наше тело — просто средство их доставки следующему поколению, такое «такси», носитель для репродуктивных клеток. И с эволюционной точки зрения понятно, почему носитель может, и даже должен, стареть — чтобы появлялись организмы с новой генетической информацией. Потому что организму нужно меняться, чтобы приспосабливаться к меняющимся условиям среды. Есть даже так называемая disposable soma theory (теория ненужного тела), которая постулирует, что у нас ограниченное количество энергии, которую мы можем потратить на поддержание тела либо на репродукцию.

Предполагаемые механизмы старения, продолжает Хайтович, рассматривают его или как запрограммированный, или как случайный процесс. Пример запрограммированного процесса — жизненный цикл лосося, который развивается из икры, растет, а потом идет на нерест, и в его организме происходят экстремальные изменения, предельно повышается энергетический метаболизм, и после нереста лосось умирает. С другой стороны, сторонники случайного процесса говорят, что эволюция не должна действовать в пожилом возрасте, который для нее не интересен, и все, что происходит в это время с телом, — случайный, хаотический процесс разрушения.


Помимо этих двух принципиальных взглядов на возможные механизмы старения, есть еще гипотеза постпрограммирования. Это гипотеза постулирует что программа, которая контролирует развитие организма, продолжается и после созревания, ведя к деструктивным изменениям, приводящим к снижению здоровью организма. Является ли этот процесс контролируемым или случайным — вопрос, важный теоретически, но с практической точки зрения, возможность влиять на такую программу может позволить замедлить процесс старения.

Для иллюстрации возможных элементов такой «постпрограммы» Филипп Хайтович привел пример из исследований своей лаборатории. Ученые сравнивали, как у людей и у макак с возрастом меняется активность некоторых генов во фронтальной коре мозга. И у людей, и у макак активность этих генов снижается. Но у макак, которые живут втрое меньше людей, она снижается быстрее. Параллельно с тем, как снижается активность этих генов, повышается активность регуляторов, которые ингибируют их активность. Понятно, что речь идет о генах, которые были важны в раннем развитии, а потом уже не важны. Но, казалось бы, комментирует Хайтович, в возрасте 18–20 лет у человека и 6–7 лет у макак активность ингибиторов должна выходить на плато. Однако она продолжает расти, а активность самих генов продолжает снижаться, ухудшая здоровье клеток мозга.

Так как программа развития в целом одна и та же во всех видах млекопитающих, у макак наблюдаются такие же изменения, только втрое быстрее, чем у человека, а у мышей — в 30 раз быстрее. Соответственно, и стареют макаки в три раза быстрее человека, а мыши — в 30 раз быстрее. Получается, что максимальная продолжительность жизни оптимизирована для каждого вида эволюцией, что, к сожалению, ничего не объясняет с точки зрения возможных механизмов.

Итак, на сегодняшний день ясно, что старение — сложный процесс, и это не болезнь, это интегральная часть эволюционного цикла. А эволюционный цикл спланирован так, что есть почти не стареющая и постоянно себя омолаживающая линия клеток, которая передается из поколения в поколение, и есть наше тело как носитель для этой линии клеток. В том числе и наш мозг. И то что этот носитель стареет с определенной скоростью — это закодированный, эволюционно определенный показатель.

Далее Филипп Хайтович рассказал о том, что происходит в мозге при старении. Давно было показано, что на дендритах нейронах с возрастом уменьшается количество шипиков, с помощью которых клетки контактируют друг с другом. На самом деле это происходит не так линейно. У новорожденного ребенка в префронтальной коре мозга, отвечающей за «картину мира», зрелых шипиков на дендритах нет вообще, в детстве их количество очень быстро растет, и больше всего их становится в возрасте примерно 10 лет. В 20 лет шипиков еще очень много, а к 40 годам их количество снижается. Это происходит, объясняет Хайтович, для того, чтобы наше поведение стало более стереотипированным, что необходимо для повседневного выбора и принятия решений.

Но вот хорошая новость — никакой существенной разницы между 40-, 50-летними и 90-летними по числу шипиков — нет, если нет нейродегенерации. С точки зрения мозга пенсионный возраст можно продлевать, здесь нет ограничений. Хотя объем мозга в пожилом возрасте несколько уменьшается, но не за счет нейронов, а за счет нервных волокон — «проводов» («в мозге нет вайфая», заметил лектор). Когнитивное снижение происходит при нейродегенерации, и возраст является фактором риска для нейродегенерации. Но если ее нет, все не так драматично. Уровень интеллекта складывается из многих факторов. И если внимание и скорость реакции с возрастом снижается, то словарный запас — увеличивается.

В конце Филипп Хайтович рассказал про исследование, которое было проведено в его лаборатории совместно с Российским геронтологическим научно-клиническим центром Второго медицинского университета. Сотрудники геронтологического центра собрали уникальную коллекцию плазмы крови москвичей в возрасте 90 лет и старше, включающую несколько тысяч человек, и подробную информацию об их физическом и ментальном состоянии и болезнях. Контрольную группу составили люди в возрасте 20–80 лет. В лаборатории Хайтовича, для этих образцов, измеряли содержание около 200 липидных молекул в плазме крови. Среди испытуемых 90+ выделились кластеры, в зависимости от того, есть ли у них болезни и каково их физическое или когнитивное состояние. Был и кластер долгожителей, у которых все хорошо, и физически, и ментально, и от соматических болезней они не страдают. Интересно, что хотя женщин в когорте 90+ было больше, в самой здоровой группе соотношение женщин и мужчин выравнивалось. И что важно, ученые нашли определенные липиды, уровень которых указывал на принадлежность людей к тому и иному кластеру.

«Что бы мы хотели из этого вывести, — говорит Филипп Хайтович, — понять, можно ли спроектировать какую-то траекторию здорового долголетия, ведущую в группу здоровых долгожителей, и как-то скорректировать то, что происходит с человеком сейчас. Но это, конечно, задача на будущее. По крайней мере, сейчас у нас есть потенциальные маркеры такой траектории, и это первый шаг на пути решения этой задачи».


 

Другие лекции «Метафазы»

Любовь Мачехина: «Старение — это сама жизнь»

Ольга Британова: как найти «плохие» Т-клетки среди «хороших»

Илья Кофиади и молекулярная кухня иммунных реакций

Мария Марсова: «Каждый из нас — это огромная вселенная»

Полина Вишнякова: «Моноцит — аксолотль в мире клеток»

Павел Макаревич: регенерация — свойство организма, а не культуры клеток

Эволюция регенерации на «Метафазе»

«Метафаза» рассказала об индуцированных плюрипотентных стволовых клетках

В «Зарядье» состоялась первая лекция просветительского проекта «Метафаза»

Добавить в избранное