Зачем мы стареем. Наука о долголетии: как продлить молодость

Большая часть жизни каждого из нас – это время взаймы, время, которое мачеха-природа не желала нам отпускать.

Посвящается моим сестрам Джейн и Джули, которые со мной с самого начала, и Фреду, присоединившемуся на полпути

Sue Armstrong

Borrowed Time: The Science of How and Why We Age

Перевод публикуется с разрешения Bloomsbury Publishing Plc

© Sue Armstrong, 2019

© Ткаченко Т., перевод на русский язык, 2020

© Издание на русском языке, оформление. ООО «Издательская Группа „Азбука-Аттикус“», 2020 КоЛибри®

Предисловие

Только представьте: гренландская акула может жить больше 400 лет и, насколько мы можем судить, до конца остается здоровой и способной к размножению. Или вот: в Средиземном море и в водах вокруг Японии водятся медузы, взрослые особи которых могут возвращаться в личиночную стадию, а потом снова взрослеть бесчисленное количество раз. Другими словами, они биологически бессмертны. То же касается гидры, знакомой многим из нас по первым урокам биологии, когда мы рассматривали каплю прудовой воды под микроскопом. Ее тело целиком состоит из бессмертных стволовых клеток, и, если от нее отщипнуть любой маленький кусочек, может вырасти целая новая гидра. Эти два существа, похоже, наделены вечной молодостью и жизненной силой и никогда не умирают от старости.

Вопрос о том, зачем и почему живым существам (особенно нам) приходится стареть, волновал ученых столетиями, а до единого мнения все так же далеко. Выдвинута масса конкурирующих теорий: от встроенных механизмов саморазрушения теории одноразовой, или расходуемой, сомы (согласно которой мы, в общем, не очень-то нужны природе по окончании нашего репродуктивного возраста и потому она не позаботилась снабдить нас средствами починки и самовосстановления, которых хватило бы навсегда) и идеи, что старение – это обыкновенный износ тела вроде ржавления автомобиля или порчи палатки, которая много лет простояла под дождем и ветром, до теории теломер, которые (тик-так, тик-так…) отмечают отпущенный нашим клеткам срок, становясь все короче и короче. Есть также мнение, что старение и смерть запрограммированы и управляются на генетическом уровне. Все больше уважаемых ученых склоняются к мысли, что старение – болезнь, подлежащая терапевтическому контролю. Некоторые заходят еще дальше и считают, что от старения можно вылечить совсем – и тем самым открыть и нашему виду дорогу к вечной жизни.

Мне самой эта последняя мысль – погоня за бессмертием – показалась таким отчаянным нарциссизмом, что я чуть не махнула рукой на эту книгу раньше, чем начала ее писать. Но билет на самолет в Калифорнию (куда же еще?) был уже куплен, встречи с учеными уже назначены, поэтому я решила поехать вопреки всем сомнениям, насладиться поездкой, а с книгой определиться, когда переговорю с ведущими геронтологами (то есть специалистами по старению). Один из первых ученых, давших мне интервью, на вопрос, каково его мнение о некоторых коллегах, считающих, что они вот-вот продлят человеческую жизнь на 150, 500, 1000 лет и еще больше, ответил: «Что, интересно, они там курят?» На прощание он съязвил: «Отправьте мне открытку с земли обетованной!»

Я посмеялась, и это помогло мне вернуть веру в мой проект. Я с новыми силами взялась за работу. Мне довелось познакомиться с замечательными людьми, вовлеченными в интереснейшую научную дискуссию. Волей-неволей мне пришлось расстаться с предубеждениями. Я, как, наверное, большинство людей, всегда принимала старение за данность и неизбежный жизненный факт, который нужно принять и терпеть, если уж не радоваться ему. Но только подумайте: для целого ряда проблем со здоровьем (потеря гибкости суставов и плотности костей, вялость, сердечная недостаточность, рак, инсульт, деменция, ухудшение зрения и слуха и т. д.) главный, а то и единственный фактор риска – пожилой возраст. Этот неоспоримый факт полностью оправдывает поиск ответов на вопрос, почему и как наши тела разрушаются и нельзя ли что-то с этим поделать, ведь старение населения Земли, наряду с изменением климата, в числе главных проблем человечества в XXI веке. Этот фактор сказывается абсолютно на всех аспектах жизни общества, от управления экономикой и обеспечения всех людей необходимыми им товарами и услугами до работы, политики, межпоколенческих отношений и семейной динамики.

Человечество постепенно одолело инфекционные и паразитические заболевания, от которых главным образом гибли в прежние времена, и ожидаемая продолжительность жизни в среднем по планете выросла с каких-то 48 лет в 1955 году до более чем 71 года сейчас (мы, конечно, помним об огромных различиях между странами и внутри стран). Впервые за всю историю человечества доля людей старше 65 лет вот-вот превысит долю тех, кому еще нет пяти, а к 2050 году ожидается, что их станет почти вдвое больше. Старейшие из стариков – самый быстрорастущий сегмент населения: с 2005 по 2030 год число тех, кому больше 85 лет, будет расти на 150 % в год. Группа 65+ вырастет всего лишь на 104 %, а доля всех, кто моложе, вообще поднимется только на 25 %. К середине XXI века общее число людей, переваливших за столетний рубеж, будет в 10 раз выше, чем было в 2010-м.

Главный вопрос: какая жизнь ждет нас в таком почтенном возрасте? Как бы бодро и философски мы ни смотрели на вещи, приходится признать, что слишком для многих старость – это полоса препятствий. Сейчас в Великобритании девочка пяти лет может рассчитывать прожить до 80 с лишним. Но факты за то, что последние 19–20 лет этого срока она будет страдать от проблем со здоровьем. Для мальчика, которому сейчас пять, ожидаемая продолжительность жизнь составит чуть меньше 80 лет, из них здоровых – 63 года.

В провокационном эссе 2014 года американский онколог Эзекиль Эмануэль объясняет, почему предпочел бы умереть в 75 лет. После обзора результатов исследований он присоединяется к мнению геронтолога из Университета Южной Калифорнии Эйлин Кримминс: «За последние 50 лет медицина не столько замедлила старение, сколько растянула умирание».

Мое семидесятилетие не за горами, и я все еще с удовольствием плещусь в потоке жизненных радостей. Но скрип суставов, когда я встаю с постели по утрам или поднимаюсь из-за руля машины, напоминает, что дряхления не избежать. Я потягиваюсь, чтобы размять руки и ноги, и думаю, вот бы плеснуть масла в эти шестеренки! Если я не умру вдруг от какой-то напасти, то, скорее всего, повторю судьбу моей матери. Ей было уже за 90, а она по-прежнему сохраняла бодрость, гибкость, подвижность и интересовалась всем вокруг. Но потом, на девятом и десятом десятке, она у меня на глазах мало-помалу лишилась зрения, слуха, любимого спутника жизни, растеряла почти всех друзей, а в конце концов и ум. В ее последние годы я, бывало, сидела с ней просто так, за компанию, вместе с двумя моими сестрами, и ее некогда такой живой дух представлялся мне птичкой, запертой в разрушенном доме, мучительно бьющейся об осыпающиеся стены, из которых нет выхода. «С меня хватит. Почему я никак не умру?» – горестно спрашивала она, когда ее сознание прояснялось. С годами этот вопрос преследует нас все чаще – предчувствие длительного угасания все труднее отгонять.

Но что, если существует какой-то общий механизм или целый ряд механизмов старческих болезней, в работу которых мы могли бы вмешаться и предотвратить или отсрочить этот упадок, чтобы оставаться здоровыми, активными, независимыми до самого конца? Вот что на самом деле обещает наука геронтология. Однако ее доводы не слышно за громкими заявлениями «имморталистов» и «трансгуманистов» (среди которых, надо сказать, есть и очень умные ученые), занятых поиском пределов долголетия или и вовсе победы над смертью. Пресса настолько падка до таких фантазий, что общественное обсуждение геронтологии (или, как эту область зовут по последней моде, геронауки[1]) обычно не заходит дальше перебора сенсаций. Подлинный прогресс в деле установления и управления причинами возрастных заболеваний упускают из виду, хотя кризис уже налицо: Национальная служба здравоохранения Великобритании (NHS) трещит по швам, и споры о том, кто и как должен платить за стариков, гремят вовсю.

На конференции по вопросам старения, состоявшейся в Нью-Йорке в июне 2017 года, Ричард Фарагер, профессор биогеронтологии Брайтонского университета, поместил на экран весьма информативный слайд. «Это не проверка зрения», – пошутил он, указывая на график с пятью колонками. Они шли слева направо, как лесенка, – чем дальше, тем ниже. В самой высокой было написано: «175 млрд фунтов: бюджет Великобритании». В следующей: «106 млрд фунтов: Национальная служба здравоохранения». В третьей: «42 млрд фунтов: расходы на людей старше 65 лет», а за ней шла колонка «10 млрд фунтов: ассигнования на науку». Последнюю колонку, больше похожую на точку, никто разглядеть не мог. «Это расходы на исследование биологии старения, – пояснил он. – 0,2 миллиарда. Хрен с маком». Иначе говоря, мы не тратим практически ничего на поиск общих причин тех самых болезней, которые обходятся государственной системе здравоохранения едва ли не в половину бюджета.

Но в этой книге я не стану заниматься политическими аспектами старения, а также буду держаться подальше от самых диких и шальных тем геронауки. Хороших книг на тему «Могли бы мы жить до 150, 500, 1000 лет и дольше… – и стоило бы?» уже написано достаточно. Здесь я займусь тем, что происходит в наших телах. Потому что я видела сжавшийся, дырчатый, как кружево, мозг старого человека под микроскопом; видела в огромном увеличении дряхлые клетки иммунной системы, растерявшие свои навигаторы и зигзагами носящиеся туда-сюда; видела на одной из выставок «Телесные миры» Гюнтера фон Хагенса изношенные кровяные сосуды, похожие на рваную тесемку. Вот как выглядит старость в глубине наших тел, и эти образы невозможно забыть. Но что за механизмы ведут к таким последствиям? По примеру фон Хагенса я собираюсь, так сказать, оголить эту тайну и разобрать ее на жилы, мышцы, кости и органы, чтобы понять, почему и как наша кожа покрывается морщинами, волосы седеют, а раны зарастают гораздо медленнее, чем в детстве; почему в групповом велопробеге или походе мы откатываемся все дальше в задние ряды и почему в ключевой момент разговора слова вдруг ускользают от нас.

Учеными всегда будет двигать любопытство, страстная потребность объяснить вселенную вокруг и внутри, хотя бы во имя знания как такового. Но многие геронтологи ощущают задачу более срочную. По словам Тома Кирквуда, работающего в этой области с начала 1970-х годов, старение – это «процесс фундаментальной важности, движущая сила одной из крупнейших общественных трансформаций на планете». Он и его коллеги убеждены, что их исследования – ключ к спасению общества от непосильных затрат на уход за теми, кто состарился, а каждого из нас – от долгих и унизительных мучений последних лет жизни.

«Я чувствую себя так, будто каждый день достаю людей из реки, – признается один врач, представитель Национальной службы здравоохранения Великобритании. – Я их спасаю, сколько могу, но все время тонут новые. Выбиваешься из сил. В конце концов хочется пройти вверх по реке и поймать ту сволочь, которая их туда бросает». Примерно такую задачу и ставит перед собой геронтология, и именно об этом моя книга. Правда, панорама здесь – шире не бывает, и материал каждой главы заслуживает отдельной книги. Я могу только крупными штрихами обрисовать часть наиболее увлекательных и важных тем в надежде привлечь читательский интерес к вполне реальной перспективе более здоровой старости. Уже сейчас в лабораториях по всему миру ученые умеют поворачивать время вспять, омолаживая отдельные стареющие ткани, и даже могут продлевать (иногда намного) жизнь целого ряда организмов. Биология ясно дает нам понять: мы можем сделать многое, чтобы отдалить и облегчить неизбежный приход старения.

1

Так что же такое – старение?

Жизнь никогда не останавливается. Наши тела постоянно меняются в ответ на сигналы изнутри и извне. «В результате этого непрерывного изменения, которое начинается с самого нашего зачатия, – говорит биолог Ричард Уолкер, – старение, зерно смерти, посеяно внутри каждого из нас в тот же день, когда нам дается жизнь». В книге «Понимание причин старения» (Why we Age: Insight into the Cause of Growing Old) Уолкер рассказывает, как взрослел в Америке 1950-1960-х: восторженный хиппи в погоне за юношескими идеалами, свободой и радостью. Однако, в отличие от большинства сверстников, он испытывал глубокий страх, даже отвращение к пожилому возрасту. «Одно из величайших чудес юности, – пишет он, – в том, что вашему разуму кажется, будто возможностям нет предела. И вот однажды вечером за рулем моего кабриолета MG TF классической модели 1954 года, откинув верх, в самом расцвете молодости тела и духа, я принял решение: я найду лекарство от старости».

Но, как и тогда, сейчас перед нами стоит вопрос: в какой момент постоянные изменения в нашем теле перестают быть конструктивными, приближающими ткани и органы к зрелому состоянию и оптимальному функционированию, а организмы в целом к гармонии со средой и становятся деструктивными? Иными словами, что такое старение?

«Старение – это универсальное, имманентное, прогрессирующее накопление вредных изменений», – говорит один геронтолог. «Старение – это постепенный выход из строя систем, поддерживающих здоровье в нашем теле», – заявляет другой. «Старение – это болезнь, или, если вам так больше нравится, патологический суперсиндром», – утверждает третий. Или: «По-моему, это естественный ущерб от времени – вот что такое старение на самом деле». Или: «Это умирание изнутри».

В отсутствие консенсуса или четкого общепринятого определения, в каком возрасте начинается старение, как оно случается и почему, ученые, изучающие его, словно стреляют в тумане по движущимся мишеням и пытаются установить правила игры, которая разворачивается у них перед глазами. Поэтому неудивительно, что исследования разрушительных последствий старения чаще всего сосредоточены на отдельных возрастных болезнях вроде рака, инфаркта миокарда или деменции, патологическая природа которых ни у кого не вызывает сомнений. Мало кто из врачей, а тем более широкой публики осознает, что проблемой может быть само старение, болезни же – только симптомы, эхо. И что, хотя старение – процесс естественный и настигает каждого, кто не умер ранней смертью, это еще не значит, что процесс этот здоровый… или неустранимый.

Греческий философ и ученый Аристотель, живший в IV веке до н. э., считал старение следствием постепенного охлаждения внутренних органов, другими словами – затуханием некоего скрытого пламени. В древнем Китае верили, что дело в расстройстве или потере жизненной энергии, которая хранится в почках и питает все телесные функции. Этой же идее следует и сегодняшняя традиционная китайская медицина с ее акупунктурой, особой диетой и травяными отварами для восстановления равновесия между инь и ян – пассивной и активной жизненными силами, – которое призвано поддержать здоровье и молодость. Самые разные популярные методы, такие как йога, медитация, массаж с ароматическими маслами и растительными эликсирами, уходят корнями в древние верования и обычаи Индии и других стран, направленные на предотвращение возрастных разрушений.

Первая современная теория старения была предложена в конце XIX века немецким биологом Августом Вейсманом, которого считают одним из основоположников теории эволюции. Вкратце: Вейсман предположил, что наш организм не в силах вечно выдерживать постоянный шквал нападений и ударов повседневной жизни и потому Природа решила, что выгоднее заменять изношенные тела новыми, неповрежденными. По концепции Вейсмана, наследование признаков – дело «бессмертных» половых клеток (сперматозоидов и яйцеклеток), а обычные клетки тела, известные как соматические клетки, принимают на себя все жизненные удары и имеют закономерно ограниченный срок службы. Как только организм достиг половой зрелости и произвел потомство, начинается процесс распада.

Поначалу Вейсман считал, что старение и смерть запрограммированы: смерть – это механизм естественного отбора, появившийся в ходе эволюции для избавления от поврежденных особей, уже исполнивших свое главное предназначение – передачу дара жизни. Таким образом предотвращается конкуренция с будущими поколениями за пространство и ресурсы. «Изношенные особи не только бесполезны для вида, – писал он в 1889 году, – но даже вредны, потому что занимают место здоровых». Но, хотя теория намеренной, запрограммированной смерти всегда будет связана с его именем, в собственные преклонные годы Вейсман начал в ней сомневаться. Он изменил свои взгляды и стал утверждать, что старые особи – не утомительная обуза, но, скорее, имеют нейтральное значение для вида и что старение и смерть не обязательно должны быть запрограммированными, а могут быть результатом постепенного изнашивания тел, просто плавно сбавляющих темп.

Эволюционные идеи доминировали в этой области в ее ранние дни и сегодня продолжают задавать рамки многого происходящего в геронтологии. В 1952 году англичанин Питер Медавар (в 1960-м он получит Нобелевскую премию за работы об иммунной системе и отторжении трансплантатов) опубликовал свои идеи о том, почему наши тела ветшают с годами. По его словам, эволюция – результат случайных мутаций ДНК сперматозоидов и яйцеклеток. За сотни и тысячи лет те мутации, что повышают нашу способность к воспроизводству, удерживались, а мутации, делающие нас слабее, увеличивающие наши шансы умереть прежде достижения зрелости (или слишком рано по ее достижении, чтобы успеть произвести и вырастить много потомков), постепенно выбраковываются. Однако гены экспрессируются в разное время жизни, и Медавар предположил, что возможно появление мутаций, вред от которых даст о себе знать поздно, в том числе и по окончании детородного возраста. Чем позднее в жизни особи проявится мутация, тем меньше шансов у естественного отбора ее забраковать. Поэтому Медавар прозвал пострепродуктивный отрезок жизни «генетической помойкой». По его мнению, именно поздние вредные мутации, скапливающиеся в этой «помойке», и вызывают старение. Яркие примеры работы таких «мусорных» генов – болезнь Гентингтона и наследственная форма болезни Альцгеймера. Обе болезни вызывают фатальное разрушение тканей мозга, обычно развивающееся в старости.

Всего через пять лет после выхода статьи Медавара, в 1957 году, американский эволюционный биолог Джордж Уильямс предложил более тщательно разработанную версию этой теории. Один ген может давать разные проявления в организме, в зависимости от места и времени экспрессии, – это называется плейотропией. Такая многофункциональность генов помогает объяснить, каким образом сложные организмы вроде нас могут быть созданы всего из 20 000 генов – не намного больше, чем у микроскопического червя Caenorhabditis elegans, который широко известен в качестве модельного объекта в биологических лабораториях. Уильямс предположил, что генетическая мутация с полезными эффектами в ранний период жизни может иметь вредные последствия позднее. Он назвал это «антагонистической плейотропией» (увы, без этого не слишком изящного биологического жаргонизма нам здесь не обойтись, так как он то и дело встречается в геронтологических исследованиях). Как и в теории «накопления мутаций» Медавара, вредные эффекты мутации оказываются скрыты от естественного отбора, потому что они не ставят под угрозу продолжение рода. Или как выразился сам Уильямс: «Естественный отбор часто выбирает силу молодых за счет силы пожилых, отсюда постепенный упадок сил (старение) во взрослой жизни». Неудивительно, что его теорию остроумно прозвали «теорией отсроченного платежа».

Уильямс представил два наглядных примера своей идеи. Первый касается циркуляции кальция в вашей крови. Вам нужно его свободное обращение, когда вы молоды, чтобы строить и модифицировать скелет и быстро латать сломанные кости. Это было очень важно для выживания наших предков охотников-собирателей. Однако, если вы доживаете лет до 65–70 (что в древние времена мало кому доводилось), весь этот кальций в крови начинает оседать на стенках сосудов, и вы получаете артериосклероз – затвердение стенок артерий, классическую болезнь преклонного возраста. Но для сил естественного отбора это уже не важно: к этому моменту у вас уже есть дети, ваша лепта в продолжение рода внесена.

Второй излюбленный пример Уильямса – тестостерон, половой гормон, отвечающий за рост простаты. Простата, или предстательная железа, качает жидкость для защиты и питания сперматозоидов. Генетические вариации, поощряющие обильное производство тестостерона, могут также вызывать чрезмерный рост простаты, что у молодых мужчин может повышать сексуальный аппетит и шансы оставить потомство – счастливый билет в лотерее естественного отбора. Но зачастую тем, кто постарше, простата доставляет беспокойство: обычно – проблемы с мочеиспусканием, потому что железа давит на мочевой пузырь и мочеиспускательный канал, и рак простаты, когда накапливаются ошибки в постоянно делящихся клетках.

Перемотаем на 20 лет вперед. Том Кирквуд, математик, участвовавший в медицинских исследованиях заболеваний крови, задумывался над одной из загадок деления клеток в лабораторных условиях: а именно, что после определенного периода времени клетки неминуемо стареют и умирают. Его любопытство подстегнула случайная встреча по работе с молекулярным биологом Робином Холлидеем. Тот попросил его помочь построить модель накопления ошибок в копировании ДНК между одним поколением клеток и последующим. Может быть, именно здесь кроется разгадка нашего старения? Проблемы старения были далеко за пределами его исследований крови, и все же Кирквуд был живо заинтересован. Почитав на досуге литературу по этой теме, он познакомился с идеями Августа Вейсмана – и развил теорию старения, основанную на вейсмановском различии между бессмертными половыми клетками и обреченными на гибель соматическими клетками тела. Он опубликовал свою теорию одноразовой сомы в 1977 году в журнале Nature.

Если вкратце: для организма, живущего в естественной среде со всеми ее опасностями, забота номер один – так сказать, биологический императив – прожить достаточно долго, чтобы успеть оставить потомство и взрастить его до самостоятельности. Поддержание постоянно делящихся клеток в порядке, чтобы процесс шел без ошибок, энергозатратно, и в среде с ограниченным количеством ресурсов имеет смысл заботиться прежде всего о половых клетках, через которые продолжается жизнь, чем о поддержании сомы (то есть тела), от которой требуется продержаться лишь до успешного запуска следующего поколения. Одним словом, делать все клетки бессмертными – очень дорого для организма с биологической точки зрения, да и зачем возиться с целыми организмами, когда они, скорее всего, рано или поздно станут жертвой несчастного случая, болезни или хищника – там, в совершенно безразличном мире? Естественный отбор интересует только выживание видов, не особи. Так что, согласно Кирквуду, только наши половые клетки – сосуды жизни – бессмертны, в то время как наши тела – расходный материал. Они постепенно стареют – по той простой причине, что никто не вкладывался в их техобслуживание.

Я познакомилась с Томом Кирквудом в 1990-е годы, когда делала документальную передачу о старении для радио Би-би-си. И вот теперь, ясным февральским утром 2017 года, я отправилась на поезде из Эдинбурга, где живу, в Ньюкасл, где живет и работает он, чтобы узнать больше о теории одноразовой сомы – как он до нее додумался и прошла ли она проверку временем.

Кирквуд – человек тихий, приковывающий внимание немигающим взглядом из-за очков в проволочной оправе и своей медленной, рассудительной речью. Он родился в ЮАР – там его дед за гроши копал золото в рудниках к востоку от Йоханнесбурга. Отец Кирквуда бросил школу в 14 лет и, как говорится, сделал себя сам. Его родители встретились во время Второй мировой войны: его мать, выросшая в Родезии, была медсестрой-волонтером в военном госпитале в Найроби, куда его отца, заболевшего малярией, отправили с египетского фронта. Выздоровев, много повидавший на войне Кирквуд-старший стал бороться с расизмом дома, в Южной Африке, и присоединился к движению сопротивления националистам, что пришли к власти в 1947 году, а через год объявили режим расовой сегрегации, известный как апартеид. В 1955-м он перевез семью в Англию, где был назначен почетным профессором по вопросу межрасовых отношений в Оксфордском университете.

«В 50-е Оксфорд был приятным местечком, – вспоминает Кирквуд. – Университет предоставил нам жилье – огромный старый дом священника, еще викторианской эпохи. В семье было шестеро детей, и наши двери всегда были открыты. Нас посещали друзья и коллеги [отца] со всего света, но специализировался он на Африке, так что оттуда у нас была просто тьма гостей – люди, которые позже возглавили новые независимые страны, бывшие колонии Содружества. Так что это был гостеприимный дом, всегда открытый и полный обсуждений и идей».