Вопрос жизни. Энергия, эволюция и происхождение сложности

теория, разгромом.

В митохондрии образуются свободные радикалы, которые реагируют со всеми оказавшимися рядом молекулами, в том числе с близко расположенной митохондриальной ДНК. Из-за этого в митохондриальной ДНК накапливаются мутации, и некоторые приводят к синтезу поврежденных дыхательных белков, которые образуют еще больше свободных радикалов. Эти радикалы еще сильнее повреждают белки и ДНК, и вскоре разрушительный процесс доходит до ядра, вызывая “катастрофу ошибок”. Если вы посмотрите на демографические графики заболеваемости и смертности, то увидите, что эти показатели экспоненциально растут на промежутке 60–100 лет. Идея катастрофы ошибок (самоподдерживающегося процесса разрушения) как будто соответствует этим графикам. И та идея, что причина процесса старения – именно кислород, без которого наша жизнь невозможна, наполняет каждый вдох смыслом.

Но если свободные радикалы вредны, антиоксиданты должны быть полезны. Антиоксиданты нейтрализуют токсический эффект свободных радикалов, обрывая цепные реакции и так предотвращая распространение повреждений. Если свободные радикалы вызывают старение, то антиоксиданты должны его замедлять, оттягивать наступление болезней и, может быть, даже продлевать жизнь. Некоторые знаменитые ученые поверили в этот миф. Например, Лайнус Полинг, который ежедневно принимал несколько ложек витамина C, умер в возрасте 92 лет, но все же не вышел за пределы продолжительности жизни обычных людей, в том числе тех, которые пили и курили. Очевидно, процесс старения далеко не так прост.

Такое упрощенное представление о свободных радикалах и антиоксидантах до сих пор тиражируется в глянцевых журналах и рекламе здорового питания, хотя большинство исследователей давно от него отказалось. Барри Холлиуэлл и Джон Гаттеридж, авторы классического учебника “Свободные радикалы в биологии и медицине”, отметили, что “к 90-м годам XX века всем стало ясно, что антиоксиданты – не панацея от старения и болезней, и лишь нетрадиционная медицина еще пытается навязать это представление”.

Свободнорадикальная теория старения – одна из тех красивых идей, которые разбиваются, столкнувшись с уродливыми фактами. Да-да, уродливыми фактами. Ни одно из положений этой теории в исходной формулировке не получило экспериментального подтверждения. Не обнаружено достоверного увеличения образования свободных радикалов в митохондриях по мере старения. Обнаружено незначительное увеличение числа митохондриальных мутаций, но их, за исключением клеток на ограниченных участках ткани, на удивление мало – гораздо меньше, чем требуется для развития митохондриальных заболеваний. В некоторых тканях действительно накапливаются повреждения, но ничего похожего на “катастрофу ошибок” не наблюдается, и наличие причинно-следственных связей здесь сомнительно. Антиоксиданты не продлевают жизнь и не защищают от болезней. Все наоборот. Идея, будто антиоксиданты способны предотвратить старение, оказалась столь соблазнительной, что за последние десятилетия сотни тысяч людей приняли участие в клинических испытаниях. Оказалось, что антиоксиданты в больших дозах представляют небольшую, но верную угрозу для здоровья. Иными словами, принимая антиоксиданты, вы рискуете умереть чуть раньше. В тканях у многих животных-долгожителей низкое содержание антиоксидантных ферментов, а у животных с малой продолжительностью жизни их, напротив, гораздо больше. Что еще страннее, прооксиданты могут увеличивать продолжительность жизни животных. Учитывая сказанное, нет ничего удивительного в том, что большинство геронтологов переключилось на другие темы. Все это я подробно обсуждал в предыдущих книгах. Мне приятно думать, что провал идеи с антиоксидантами я предугадал еще в 2002 году, в книге “Кислород”, но это не так. Безнадежность этой затеи уже тогда была всем очевидна. Миф, будто антиоксиданты способны замедлять старение, выкристаллизовался из жадности, отсутствия альтернатив и попыток выдать желаемое за действительное.

Вы спросите: а почему я продолжаю придерживаться усовершенствованной свободнорадикальной теории старения? Есть несколько аргументов. В исходной теории упущено два очень важных фактора: передача сигналов и апоптоз. Сигнальная функция свободных радикалов играет очень важную роль в физиологии клетки, в том числе в апоптозе. Угнетение свободнорадикальных сигналов при помощи антиоксидантов опасно, и (как показал Антонио Энрикес и его коллеги) антиоксиданты могут подавлять синтез АТФ в клеточных культурах. Вероятно, сигнальные функции свободных радикалов позволяют оптимизировать процесс дыхания на уровне отдельных митохондрий за счет увеличения числа дыхательных комплексов и, как следствие, повышения дыхательной производительности. Поскольку митохондрии проводят большую часть времени, то сливаясь друг с другом, то разделяясь, увеличение числа дыхательных комплексов (и числа молекул митохондриальной ДНК) приводит к увеличению числа митохондрий: митохондриальному биогенезу[101]. Таким образом, образование свободных радикалов может увеличивать количество митохондрий и усиливать производство АТФ. Соответственно, подавление свободных радикалов антиоксидантами препятствует митохондриальному биогенезу и приводит к снижению синтеза АТФ, как показал Энрикес (рис. 35). Антиоксиданты могут нарушать выработку энергии в клетке.

С другой стороны, повышение уровня свободных радикалов после достижения предела запускает апоптоз. Так что делают свободные радикалы: оптимизируют процессы дыхания или уничтожают клетки? На самом деле противоречия нет. Повышенное образование свободных радикалов сигнализирует о снижении дыхательной производительности относительно затрат. Если проблему удается решить путем увеличения количества дыхательных комплексов, все заканчивается благополучно. Но если это не помогает, клетка просто кончает с собой, избавляя клеточную популяцию от неисправных генов. Когда на место поврежденной клетки придет исправная (которую произвела стволовая клетка), проблема окажется решена, точнее, устранена.

Эта чрезвычайно важная роль свободнорадикальных сигналов в оптимизации дыхания позволяет объяснить, почему антиоксиданты не продлевают жизнь. Они могут подавлять дыхательные процессы в культуре клеток, поскольку в ней нет защитных систем, которые в норме присутствуют в целом