Выводы и комментарии

8. Выводы и комментарии

Из вышеизложенного материала напрашивается довольно обнадёживающий и даже представляющий практический интерес вывод. Согласно изложенной гипотезы, млекопитающие не стареют, а погибают от спровоцированной их нейроэндокринной системой гомеостатической анархии, уровень которой в определенный момент стает несовместимым с их дальнейшей жизнедеятельностью. Но если "отключить" этот механизм самоуничтожения, то тогда потенциальная продолжительность жизни млекопитающих будет ограничена подобно птицам только факторами клеточного старения. Т.е. продолжительность жизни млекопитающих должна возрасти до "птичьего" уровня, т.е. в 3-4 раза.

Вопрос в том, как достичь "отключения" механизма самоуничтожения у млекопитающих? Известны ли современной биологической науке методы, позволяющие это сделать? И какие "подводные" камни может встретить исследователь на этом пути?

Логично полагать, "отключение" механизма самоуничтожения (или хотя бы его торможение) у млекопитающих можно достичь путем:

1) искусственного удерживания уровня гомеостаза организма на наиболее оптимальном уровне.

2) Вмешательство в ключевые пункты механизма самоуничтожения млекопитающих с целью увеличения продолжительности их жизни.

3) путем восстановления эволюционно утраченной способности к нейрогенезу в постнатальный период жизни. (Но так как, по всей видимости, стволовые клетки в мозгу млекопитающих сохраняются более правильно ставить вопрос о его нормализации)

Беру на себя смелость оценить возможность достижения успеха на этих путях. Видимо наиболее перспективный путь это искусственное удерживания уровня гомеостаза организма на наиболее оптимальном уровне. Глобальная гормонотерапия. Но не в наше время. Это дело будущего. Далёкого или близкого - судить не берусь.

Почему?

Да потому что гомеостаз, как философская категория - понятие всеобъемлющее и включает в себе сотни, тысячи, а может быть и сотни тысяч биохимических и физиологических показателей. Не исключено, что в настоящее время большинство, из этих факторов современной науке просто неизвестны. Кардинальным решением в этом направлении было бы проведение резекции всей системы нейросекретирующих элементов мозга и подключения организма к некой искусственной нейросекретирующей железе. Но это, как Вы дорогой читатель понимаете - дело весьма отдаленного будущего.

Тем не менее, следует упомянуть, что фрагмент нечто подобного предпринял Денкла. Проводя эксперименты на крысах, он обнаружил, что у старых животных с удаленным гипофизом и получавших тироксин, происходит эффект омоложения, который проявляется в работе сердечно-сосудистой и иммунной систем и даже внешне, например, в усиленном росте шерсти. Эти крысы не только выглядели "моложе", но и данные их биохимического и физиологического обследования соответствовали молодым животным. (Denckla, 1975; Denckla, 1978)

Ну а пока что геронтология пытается задержать старение путем гормонотерапии. При этом некоторые исследователи достигают определённых результатов. У Дильмана были положительные результаты использования фенформина, а его последователь Даниель Рудман разработал неплохую терапию старения с использованием человеческого гормона роста. Безусловно, гормон - поддерживающая терапия - важный фактор в создании системы антистарения, с помощью которого возможно хоть в какой-то степени корректировать уровень гомеостаза стареющего организма, увеличивая продолжительность жизни. Но это в наше время, увы, не кардинальное решение вопроса.

Второй путь это вмешательство в ключевые пункты механизма самоуничтожения. Этот сценарий предполагает, что любые вмешательства в ключевые пункты механизма самоуничтожения млекопитающих должны изменять продолжительность их жизни. Как было выше показано, что гомеостатическая анархия в организме млекопитающих есть следствие накопления мутантной мтДНК в гормонсинтезирующих нейронах и связанное с этим феноменом изменение уровня нейросекреции в организме. Поэтому можно полагать, что именно таким ключевым пунктом являются накопление мутантной мтДНК в гормонсинтезирующих нейронах. В пользу этого предположения говорит хорошо известный факт про то, что уровень продуцирования РФК негативно коррелирует с максимальной продолжительностью жизни млекопитающих. (Barja, 1998)

Следовательно, факторы, которые изменяют, темп накопления повреждений молекул мтДНК в гормонсинтезирующих нейронах изменяют и соответственно продолжительность жизни организма.

Копаясь в "академических сплетнях" я обнаружил одно интересное интервью академика Скулачёва в "Российской научной газете" от 17 сентября 2003 г., No 35 (38). Под названием "Без вето на бессмертие".

В начале публикации сообщалось, что ученые начали синтез вещества, которое может избавить организм от старения, и что еще десять лет назад о такой ситуации можно было прочесть лишь в фантастическом романе: крупный бизнесмен спонтирует работу ученых, пытающихся создать в лаборатории радикальное средство продления жизни и что сегодня это уже реальность.

Далее Скулачёв утверждает, что есть основание полагать, что самоубийство организма, или старение, также опосредовано активными формами кислорода. И если бы мы могли каким-то способом их обуздать, то, возможно, отменили бы программу феноптоза. В этом и состоит наша стратегия.

Наш подход состоит в следующем. Я предполагаю, что активные формы кислорода, которые участвуют в клеточном самоубийстве, возникают внутри митохондрий. А стало быть, и бороться с ними надо именно там.

В конце 60-х мы совместно с профессором Е. Либерманом обнаружили, что митохондрии превращают химическую энергию в электрическую. На мембране митохондрий возникает разность потенциалов, направленная так, что внутри - знак минус. Эту особенность мы решили использовать. Мы попытаемся синтезировать вещество, которое должно быть очень сильным антиоксидантом и при этом нести положительный заряд. Впервые такие работы начал профессор Мэрфи в Кембридже. Мы хотим улучшить свойства, примененного им антиоксиданта (у нас есть идеи, как это сделать) и попытаться использовать это как средство против старения. Вещество будет накапливаться внутри митохондрий и должно "на корню" уничтожать все активные формы кислорода, которые там возникают.

Думаю, что подобный путь, также не является кардинальным путём решения проблемы. Хотя можно ожидать, что определенные результаты все же могут быть достигнуты.

Да потому, что не ломает (или, выражаясь словами Скулачева, не отменяет) механизм самоуничтожения млекопитающих, а заранее предполагает только его торможение. Сценарий Скулачёва не затрагивает суть механизма самоуничтожения млекопитающих - дезорганизации нейрогенеза в постнатальный период. Поэтому довольно трудно оценить эффективность предлагаемого Скулачёвым пути. Для кардинального увеличения продолжительности жизни млекопитающих необходимо в первую очередь нормализовать процессы нейрогенеза. А это сценарий Скулачева как раз и не предусматривает. Это сценарий не отмены, а купирования старения. Из медицины известно, что купирование синдромов болезни, облегчает ее течение, но не излечивает пациента. Так, что это, увы, не отмена старения. А именно как раз "отмена старения" и есть целью исследований академика Скулачёва.

Почему же этот путь не является кардинальным?

Единственное, что можно утверждать, так это то, что это видимо единственный путь увеличения продолжительности жизни организмов лишенных механизма организменного самоуничтожения, например, таких как птиц, но не млекопитающих.

Если исходить из постулатов представленной работы, то кардинальное увеличения продолжительности жизни млекопитающих может быть достигнуто только путем восстановления эволюционно утраченной способности к нейрогенезу в постнатальный период жизни, и тем самым уровень гомеостаза стареющего организма удерживать в пределах допускающих его жизнеспособность.

Теоретически видимо это возможно, так как стволовые клетки в мозгу млекопитающих сохраняются в течение всей жизни. Но известны ли современной биологической науке методы, позволяющие достигать подобные результаты?

Имею мнение, что в наше время только один метод может претендовать на подобную роль. Речь идёт об использовании экзогенной органоспецифической РНК (эоРНК) с целью биологической модуляции.

К такому выводу автор пришел, рассматривая историю биологической науки второй половины 20-го века.

В 1973 году английский исследователь Макс Оденс (к сожалению, автор, знаком только с рефератом его работы) использовал смесь РНК + ДНК для предотвращения "пагубного действия старческого возраста". Эксперимент проводился на 10 крысах с нормальной продолжительностью жизни 800-900 дней, из которых 5 крыс составляли контрольную группу, а остальные 5 крыс получали еженедельные инъекции ДНК + РНК. Все крысы получали одинаковое питание. После двенадцати недель эксперимента наблюдалась разница в поведении, весе и других показателях. 5 контрольных крыс умерли, не дожив до 900 дней. Из крыс, которые получали инъекции РНК-ДНК, 4 умерли в возрасте 1600-1900 дней, и 1 в 2250 дней. (Odens, 1973)

Примерно в тоже время в бывшем СССР, группа ученых под руководством профессора Л.В. Полежаева начала исследования, которыми было установлено, что органоспецифическая РНК модулирует процессы регенерации различных тканей и органов организма млекопитающих. В т.ч. и постмитотических - таких как нервная и мышечная ткани.

Эти исследования показали, что травма прокол, или же инъекция органоспецифической РНК непосредственно в мозг приводит к стимуляции с последующей дифференцировкой клеток эпендимы и митотического или амитотического размножения нейронов. Фактически, наблюдались элементы полной регенерации нервной ткани и физиологической регенерации нейронов мозга. (Полежаев, 1968; Полежаев и Резников 1973; Полежаев, 1982; Polezhaev et al., 1991)

"Наши опыты на взрослых крысах и котятах показывают, что физиологическую регенерацию нервной ткани коры больших полушарий можно значительно стимулировать, если подействовать на нее продуктами распада нервной ткани головного мозга или высокополимерной свежеприготовленной РНК. Введение в мозг этих веществ, как и фактор травмы мозга, вызывает сильное разрушение и дедиффеpенциpовку нервной ткани. Часть клеток погибает. Оставшиеся глиальные и нервные клетки при этом активируются и как бы омолаживаются. Ядра нейронов увеличиваются, округляются, светлеют, в них появляются крупные ядрышки. Цитоплазма светлеет, в ней мелко распыляется и исчезает тигpоид, увеличиваются отростки. Такие активированные нейроны интенсивно амитотически размножаются, проходя три стадии: двуядpышковую, двуядерную и двуклеточную. В случае очень сильного воздействия возникает митотическое деление нейронов, которое, однако, во многих случаях абортивно - доходит до стадии метафазы, после чего клетки погибают. Глиальные клетки усиленно размножаются митотическим и амитотическим путем. С другой стороны, стимулирующие воздействия резко активируют процессы продуцирования камбиального типа клеток из эпендимы и субэпендиального слоя, их миграцию в белое и серое вещество и превращение части из них в нервные клетки. Это особенно ясно видно в белом веществе и молекулярном слое коры больших полушарий".

Неужели метод использования органоспецифической РНК с целью биологической модуляции позволяет преодолеть постмитотичность нервной ткани и тем самым увеличить продолжительность жизни? Необходимо рассмотреть этот вопрос в деталях.

Этот метод известен с середины пятидесятых годов 20-го столетия (Sterzl и Hrubesova 1955), суть которого состоит в том, что суммарную РНК получают из отдельного органа или из целого организма донора фенольным способом и вводят в культуру клеток, ткань, орган или организм-реципиент. С его помощью воспроизводили индукцию различных иммунных реакций, процессы дифференцировки, развития, регенерации и адаптации в тканях организма реципиента, а также эффекты гормонов и других биологически активных веществ. (Смирнов, 1988; Смирнов, 1989; Смирнов и другие, 1993; Полежаев, 1968; Полежаев и Резников 1973; Полежаев, 1982; Segal et al., 1965; Satz et al., 1980; Villee and Goswami, 1973)

Инъецированные в организм реципиент эндогенные органоспецифические РНК (эоРНК) донора в течение очень короткого времени поглощаются с помощью механизма пиноцитоза и накапливаются преимущественно в клетках органа - мишени реципиента, поэтому их действие носит, выражено тканеспецифичный характер. (Белоус и другие, 1974; Stebbing, 1979)

Т.е. эоРНК из мозга донора будет преимущественно накапливаться в мозгу реципиента, из печени донора - в печени реципиента и т.д. (Белоус и другие, 1974; Белоус, 1968; Конышев, 1969; Niu, 1963)

В реципиентных клетках при внутри и межвидовом переносе эоРНК индуцирует синтез белков, которые функционально близкие к донорским, но, по всей видимости, с иРНК матрицы реципиентного генома. (Полежаев, 1974; Полежаев, 1982; Полежаев, 1968; Niu and Mulherkar, 1970; Hillman and Hillman, 1967).

Полагают, что наиболее вероятным механизмом действия экзогенной РНК является специфическая депрессия/ дерепрессия генов в реципиентных клетках мишенях путём взаимодействия экзогенной РНК с регулярными белками хроматина.

В настоящее время большинство исследователей склоняется к тому, что действующим фактором экзогенных РНК является фракция низкомолекулярных ядерных/ ядрышковых РНК. Низкомолекулярные ядерные/ ядрышковые РНК являются подклассом некодирующих белки ядерной РНК и существуют в клетке преимущественно в виде малых ядерных/ ядрышковых рибонуклеопротеидов. (Stroun et al., 1977; Смирнов, 1988; Белоус и другие, 1974)

Какую биологическую роль выполняют низкомолекулярные ядерные/ ядрышковые РНК?

В дополнение к матричным РНК, рибосомным РНК и транспортным РНК, которые играют центральную роль внутри клеток, в них находятся также значительное количество регуляторной некодирующей белки РНК. Размер этих частиц варьирует от 100 до 300 нуклеотидов, и они играют роль риборегуляторов. Их главной функцией является пострансскипционная регуляция генной экспрессии.

Малые ядерные РНК включаются в сплайсинг ядерных предшественников индивидуальных мРНК, а малые ядрышковые РНК облегчают биогенез рибосом.

Многие из некодирующих белки РНК принимают участие в специфическом распознавании участков нуклеиновых кислот, а также в контроле клеточного роста и дифференцирования. Они идентифицированы и описаны как у прокариот, так и в эукариот. Другие некодирующие белки РНК совершают регулирование с помощью модулирования активности протеинов. (Erdmann et al., 2001; Peculis, 2000; Chambon, 1981; Crick, 1979; Darnell, 1982; Alberts et al., 1986; Lerner and Steitz, 1981; Perry, 1981)

Из известных классов РНК только низкомолекулярные ядерные/ ядрышковые РНК имеют наиболее значительную метаболическую стабильность, что дает им возможность проникать у реципиентные клетки в полимерном состоянии и функционировать в них на протяжении времени достаточном для индукции специфического эффекта. (Weinberg and Penman, 1969)

Низкомолекулярные ядерные/ ядрышковые РНК имеют возможность с одной стороны проникать из ядра в цитоплазму или даже вообще покидать пределы клетки. А с другой стороны наличие специфических переносчиков в мембране ядра, создает условия возможности транспортировки низкомолекулярных ядерных/ ядрышковых РНК из цитоплазмы в ядро против значительного градиента концентрации. В ядре эти РНК, связываясь с белками хроматина, вызывают специфическую дерепресию генов, подобных, или функционально сходных тем, на которых синтезировались эти молекулы низкомолекулярных ядерных/ ядрышковых РНК и соответствующих им мРНК, поэтому в пределах организма специфическое действие в первую очередь проявляется в гомологических тканях с подобным типом функционирования генетического аппарата. Подобный эффект возникает в гомологичных тканях и при переносе низкомолекулярных ядерных/ ядрышковых РНК в другой организм одного и того же вида. Сходные явления наблюдаются и при межвидовом переносе низкомолекулярных ядерных/ ядрышковых РНК, но в намного меньшей степени.

Второй возможный механизм действия низкомолекулярных ядерных/ ядрышковых РНК состоит в том, что, по всей видимости, в ядрах на всех стадиях развития транскрибируется одно и то же очень большое число структурных генов. Но лишь определенные подмножества этих транскриптов подвергаются процессингу с образованием специфичных мРНК, транслируемых на каждой отдельной стадии развития организма. (Kleene and Yumphreys, 1977; Wold et al., 1978)

Для предотвращения связывание новосинтезированной РНК с рибосомами, прежде чем завершится её процессинг, необходим специальный механизм, обеспечивающий отбор ядерных транскриптов, экспортируемых в цитоплазму. В самом деле, только 5% общей массы РНК-транскриптов покидает клеточное ядро. (Gruss et al., 1979) Есть мнение, что таким специфическим сигналом, который бы мог быть "пропуском" на выход из ядра различных РНК может быть один из классов низкомолекулярных ядерных/ ядрышковых РНК. (Alberts et al., 1986)

Исходя из вышеизложенного, можно чётко представить как механизм действия эоРНК полученную из тканей молодого организма-донора на клетку реципиент старого организма, так и ожидаемые последствия применения эоРНК на клеточном, тканевом и организменном уровне:

1.) Попадая в полимерном состоянии в кровяное русло реципиента, эоРНК донора частично деградируют под воздействием РНКаз крови реципиента, частично не специфически поглощаются с последующей деградацией и реутилизацией клетками лимфоидной системы реципиента. Но большая часть этой эоРНК будет в полимерном состоянии специфически поглощена путем органоспецифического пиноцитоза клетками соответствующих органов реципиента (эоРНК печени - печенью, эоРНК мозга - нейронами и т.д.) (Slomski and Latos, 1979; Stebbing, 1979; Niu, 1963; Niu et al., 1968; Белоус и другие, 1974; Белоус, 1968; Конышев, 1969; Eltceiri, 1976; Hillman and Hillman 1967)

2.) Специфически поглощенная полимерная эоРНК сначала поступает в цитоплазму клетки-реципиента, а затем транспортируется в ядро, где, по всей видимости, фракция низкомолекулярных ядерных/ ядрышковых РНК каким то образом активируется и остается, оставшаяся в цитоплазме часть эоРНК деградирует и не принимает участия в трансляции. (Белоус, 1968; Конышев, 1969; Niu, 1963; Niu et al., 1968; Slomski and Latos, 1979; Eltceiri, 1976)

3.) низкомолекулярные ядерные/ ядрышковые РНК из фракции эоРНК донора проникшие в ядро клетки реципиента могут:

a) принимать участие в процессинге транскриптов РНК подобных транскриптам РНК донора, но генетически принадлежащих реципиенту и/или

b) быть специфичным сигналом, который дает пропуск на выход мРНК из ядра клетки подобных мРНК донора, но генетически принадлежащих реципиенту и/или принимать участие в отборе для процессинга транскриптов РНК подобных транскриптам РНК донора, но генетически принадлежащих реципиенту. (Kleene and Yumphreys, 1977; Wold et al., 1978; Gruss et al., 1979; Alberts et al., 1986)

c) вызывать специфическую депрессию дерепресию генов, путём взаимодействия с регуляторными белками хроматина.

4.) После синтеза белков в клетке реципиенте характерных для клетки донора изменяется состав клеточной среды, и наступают необратимые изменения.

5.) В активированных эоРНК клетках (в том числе и постмитотических тканей) активизируются процессы митоза, амитоза и апоптоза (Полежаев и Резников, 1973; Полежаев, 1968). В результате чего ткани организма (в т.ч. постмитотические) с одной стороны очищаются от дегенерированных клеток (клеток со значительным индексом изменений в мтДНК), а с другой стороны не исключено, что пул потерь может восполняться митотическим путём.

В целом, исходя из вышеизложенного, можно ожидать, что инъекции в стареющий организм эоРНК полученной из молодого организма, могут вызывать самый разнообразный букет эффектов. Не исключая того, что в стареющем организме реципиенте может быть, воспроизведен уровень гомеостаза молодого организма, подобно тому, как копировальный аппарат воспроизводит наименьшие детали оригинала на копии. Или даже то, что под действием эоРНК в мозгу на какой-то миг восстановится радиальная глия, что позволит тоже на какой-то миг нормализовать процессы нейрогенеза в стареющем мозгу. Но этого видимо вполне достаточно для кардинального увеличения жизни. Что и продемонстрировали опыты Оденса.