По продолжительности жизни люди уступают некоторым представителям животного мира, включая акул, китов и даже амфибий или моллюсков. Ученые пытаются применить секреты долголетия на людях. Рассказываем, как проходят эти попытки и на сколько мы близки к бессмертию.
Как определить максимальную продолжительность жизни
Максимальная продолжительность жизни — это теоретическое число, точное значение которого не может быть определено используя какое-либо конечное количество данных об определённом организме.
В связи с этим, максимальная продолжительность жизни обычно определяется наиболее известной максимальной цифрой лет, до которых дожил организм.
Однако продолжительность жизни отдельных особей — статистическая величина, и такой подход сильно зависит от размера выборки, что усложняет сравнение между видами.
Концом существования индивидуума обычно считается момент смерти, то есть момент, когда необратимые изменения в организме достигают такой стадии, что индивидуум больше не сохраняет характерную для него организацию.
Тем не менее, часто существует относительно короткий период, на протяжении которого тяжело сказать, является ли организм всё ещё живым, хотя в большинстве случаев этот период достаточно короткий, и не составляет проблемы в определении максимальной продолжительности жизни.
От чего зависит продолжительность жизни
Максимальная продолжительность жизни очень сильно различается между видами животных. Отмечено, что разница между средней и максимальной продолжительностями жизни также существенно зависит от вида, и определяется стратегией выживания.
Максимальная продолжительность жизни эмпирически зависит от нескольких характеристик животных.
- Плодовитость животного: чем больше потомства даёт животное, тем меньше оно живет.
- Размер ивотного, размера его мозга и метаболической активности. Например, как правило меньшие по размеру животные имеют меньшую, а большие по размеру — большую продолжительность жизни.
Типичная зависимость нарушается в случае пород собак. Большие по размеру породы собак, хотя и достигают половой зрелости медленнее, живут значительно меньше, разница достигает около 2 раз между наибольшими и наименьшими породами.
Такой именно вид зависимость имеет и для птиц, но птицы в целом живут дольше, чем млекопитающие, несмотря на более высокие температуры тела и скорости естественного обмена.
Низкие затраты энергии и возможность постоянного роста объясняют большие продолжительности жизни некоторых позвоночных. Например, галапагосская черепаха (Geochelone nigra) способна жить до 177 лет, а некоторые рыбы, например осётр, достигают возраста более чем в 150 лет. Тем не менее, продолжительность жизни и старение этих животных исследованы очень плохо.
Какие виды могут жить бесконечно
Вероятно, что некоторые организмы потенциально бессмертны. Если несчастный случай не остановит жизнь, они, возможно, способны к неограниченному существованию. Исследования уверенно относят к таким организмам морских актиний и пресноводных гидр. Кроме них, эта способность часто приписывается и определенным рыбам и пресмыкающимся, особенно тем, которые способны к неограниченному росту своего тела. Тем не менее, такие утверждения имеют под собой две проблемы.
Основной обмен и активность этих животных очень низкие, обычно в десятки раз ниже соответствующих характеристик млекопитающих и птиц, что предусматривает намного более медленное старение.
Кроме того, неограниченный рост тела помогает животному замедлить или даже остановить старение, но именно увеличение размера со временем уменьшает выживаемость организма в условиях окружающей среды.
Например, невозможность получения достаточного количества еды, потеря скрытности и мобильности, и многие другие негативные факторы в совокупности рано или поздно приводят к смерти организма. Таким образом, тяжело сделать различия между смертью непосредственно от старости и смертью от внешних причин.
Попытки увеличить продолжительность жизни
Крупной отраслью исследований по геронтологии являются попытки увеличения продолжительности жизни, особенно человека. Х
отя уже сегодня удается заметно увеличить среднюю продолжительность жизни человека с помощью таких факторов, как общее улучшение медицинского обслуживания, важным вопросом остается увеличение максимальной продолжительности жизни, чего можно достигнуть только оказывая влияние на скорость процесса старения.
Исследователи достигли некоторых успехов на животных моделях: с помощью таких факторов как калорийность диеты, генетические изменения или введение гормонов, удалось увеличить или уменьшить продолжительность жизни нескольких модельных организмов.
Продолжить жизнь человека, тем не менее, все еще не удалось, хотя достижения геронтологии уже позволили лечить несколько болезней, которые характеризуются ускоренным старением.
- Снижение калорийности пищи
Самым простым методом влияния на продолжительность жизни некоторых животных является ограничения калорийности диеты при поддержке её полноценности.
С помощью снижения калорийности на 40-60 % в диете крыс, мышей и хомяков, начиная диету до достижения половой зрелости, средняя продолжительность жизни увеличивается на 65%, а максимальная — на 50%.
В случае плодовых мух и нематод Caenorhabditis elegans, эффект замедления старения и увеличения продолжительности жизни достигается немедленно, независимо от возраста животного.
- Антиоксиданты
Некоторое влияние на продолжительность жизни имеют антиоксиданты. Добавление антиоксидантов к диете млекопитающих увеличивает среднюю продолжительность жизни до 30%, но без изменений в максимальной продолжительности жизни.
Наибольшее влияние антиоксиданты имеют на животных с высокой вероятностью рака (например, грызунов) и животных с патологически низкой продолжительностью жизни в результате влияния радиации или химических веществ с мутагенным эффектом.
Возможно, влияние антиоксидантов ограничивается уменьшением вероятности некоторых болезней, а не изменениями скорости старения всего организма.
- Генетические изменения
Много работ также сделано в направлении генетических изменений, которые оказывают влияние на продолжительность жизни модельных организмов.
Если сначала исследователи пытались найти биохимические основы влияния ограниченной калорийности на продолжительность жизни, позднее было найдено много новых генов, которые имеют подобный эффект. Сегодня существует несколько линий мышей, с продолжительностями жизни больше мышей дикого типа.
Идея генетических изменений развилась позднее в новый подход — стратегии конструирования незначительного старения (англ. Strategies for Engineering Negligible Senescence, SENS), в котором исследователи пытаются сконструировать генетически изменённый организм со значительно большей продолжительностью жизни.
Стратегии продления жизни
- Генотерапия
В 2012 году ученые из испанского Национального онкологического научного центра (Centro Nacional de Investigaciones Oncologicas, CNIO) под руководством его директора Марии Бласко (María Blasco) доказали, что продолжительность жизни мышей можно увеличить однократным введением препарата, непосредственно воздействующего на гены животного во взрослом состоянии.
Они сделали это с помощью генной терапии — стратегии, ещё ни разу не использовавшейся для борьбы со старением. Применение этого метода на мышах признано безопасным и эффективным.
Мыши, получавшие терапию в возрасте одного года, жили дольше в среднем на 24%, а в возрасте двух лет — на 13%. Кроме того, лечение привело к значительному улучшению состояния здоровья животных, задержав развитие возрастных заболеваний — таких как остеопороз и резистентность к инсулину — и улучшив такие показатели старения, как нервно-мышечная координация.
Это исследование «показывает, что можно разработать антивозрастную генную терапию на основе теломеразы без увеличения заболеваемости раком», утверждают его авторы. Таким образом, генная терапия становится одним из перспективных направлений нарождающейся в настоящее время терапевтической сферы радикального продления жизни и остановки старения.
- Мутации, продлевающие жизнь
Исследователи добились пятикратного увеличения продолжительности жизни нематоды Caenorhabditis elegans. Для этого они использовали мутации белков из двух путей метаболизма, влияющих на продолжительность жизни: молекулы DAF-2, участвующей в передаче сигналов инсулина (она обычно продлевает жизнь на 100%), и белка RSKA-1 (S6K), участвующего в передаче сигналов MTOR — мишени рапамицина (она обычно продлевает жизнь на 30%).
К удивлению ученых, вместе они благодаря синергии дали пятикратное увеличение продолжительности жизни (вместо ожидаемых 130%).
- Лекарственная терапия
Новейшие исследования показывают, что в недалеком будущем такие препараты, возможно, появятся. Уже сейчас можно назвать некоторые из их прототипов, это метформин и акарбоза (анти-диабетические препараты для лечения сахарного диабета 2 типа у людей), рапамицин (иммунодепрессант, который подавляет MTOR путь), белок, называемый GDF11 (аналог миостатина).
До недавнего времени к этому списку относили также ресвератрол и мелатонин. В ближайшем будущем ожидается, что этот список пополнится синтетическими аналогами гормона голодания — FGF21, который повышая уровень адипонектина, может увеличивать продолжительность жизни через механизм, не зависящий от киназы AMP, MTOR и сиртуиновых путей.
Поэтому терапия с помощью FGF21 в сочетании с воздействием на пути AMP, MTOR и сиртуины может дать синергичный результат, аналогичный вышеприведенному 5-кратному повышению продолжительности жизни нематоды с помощью двойной мутации.
- Клонирование и замена органов
Биотехнологии и исследования по клонированию частей и стволовых клеток в настоящее время проводятся на животных и не могут предложить замену каких-либо частей стареющего тела «новыми» частями, выращенными искусственно.
Эксперименты по пересадке мозга, проводившиеся на обезьянах и собаках в середине 20-го столетия, потерпели неудачу из-за процессов отторжения и неспособности организма быстро восстановить нервные связи, обеспечивающие процессы функционирования организма. Сторонники замены частей тела и клонирования утверждают, что необходимые биотехнологии могут появиться в будущем.
- Криоконсервация
Обоснование для применения этого метода базируется на известном факте, что при криогенных температурах не возникает сколь-либо значимых изменений в биологическом объекте в течение тысяч лет, и дает сторонникам этого метода надежду, что медицинские технологии будущего смогут восстановить криопациента и даже омолодить, продлив, таким образом, его жизнь.
При криоконсервации людей или животных замораживают до сверхнизких температур, используя для предотвращения появления кристалликов льда криопротекторы. Сторонники крионики надеются оживить криопациентов с помощью выращивания органов и нанотехнологий.
- Замедление жизни
Замедление жизни — замедление процессов жизни искусственными средствами. Дыхание, биение сердца, и другие непроизвольные функции могут происходить, но обнаружить их можно только специальными средствами.
Эксперименты проводились на собаках, свиньях и мышах. Используется сильное охлаждение для замедления функций. Ученые замещают кровь животных на охлажденные растворы (физиологический раствор) и они находятся в состоянии клинической смерти в течение трех часов. Затем возвращают кровь и запускают систему кровообращения с помощью электростимуляции сердца.
Читать далее:
Поражение кожи, мозга и глаз: как COVID-19 проникает в человеческие органы
Выяснилось, что огромные космические нити во Вселенной вращаются как сверла
Ученые выяснили, кто рискует повторно заболеть COVID-19 и когда