Экспериментальные подходы к продлению жизни

Видео: Продление жизни

Современная медико-биологическая наука, исследующая закономерности возрастного развития, старения и долголетия, должна ставить и действительно ставит своей решающей задачей изучение и установление путей существенного продления жизни человека с максимальным сохранением его умственных и физических способностей.

Дело, очевидно, сейчас в том, чтобы глубоко исследовать биологические предпосылки продления жизни.

Эксперименты на беспозвоночных животных

Очень большое количество исследований проведено по искусственному регулированию продолжительности жизни (ПЖ) у беспозвоночных животных. Эти исследования исходят из того, что беспозвоночные, и преимущественно насекомые, как животные с нестабилизированным онтогенезом глубоких периодических колебаний (Никитин, 1956) в очень большой степени в длительности своей жизни зависят от факторов внешней среды, в частности температуры и питания.

При таком типе развития для данного вида животных была эволюционно закреплена преимущественно последовательность и преемственность разных стадий развития (личиночной в ее последовательных фазах и имагинальной) с обязательной глубочайшей перестройкой организма. В то же время длительность этапов развития, особенно личиночных, не была наследственно строго запрограммирована, отражая, по-видимому, большое влияние на нее существенно колеблющихся условий внешней среды.

Иной тип онтогенеза сформировался у высших позвоночных. Они являются примером онтогенеза сплошного, стабильно направленного потока, присущего организмам с мощными, хорошо развитыми регулирующими системами (прежде всего нервной), постоянством внутренней среды, стабильностью направления и высоким напряжением жизненных процессов.

Этот онтогенез не связан с прохождением в постэмбриональном периоде сложных стадий метаморфоза, при которых он подвергался бы крупнейшим и глубоким перестройкам- он отличается высоким постоянством своей внутренней среды, гомойотермией, стабильным гормональным спектром, высоким развитием нервной системы и резко выраженными ее трофическими функциями.

Именно поэтому такие воздействия факторами внешней среды, как смена типов питания и температуры, в гораздо меньшей степени могут влиять на длительность онтогенеза. Однако и здесь особые случаи питания, как оказалось, способны вести к пролонгированию жизни (McCay, Growell, 1934- McCay et al., 1956- Никитин и др., 1965, 1969).

Исходя из существенного различия в характере онтогенеза, можно сделать вывод о том, что экспериментальные подходы к продлению жизни, применяемые по отношению к беспозвоночным животным, хотя и имеют известное значение для углубления понимания особенностей регулирования самообновления протоплазмы, не могут быть решающими для поисков подходов к продлению жизни высших позвоночных.

Поэтому здесь будут только упомянуты сами по себе весьма интересные попытки продления жизни у беспозвоночных. Так, систематическим голоданием удавалось повысить длительность жизни некоторых видов клещей от нескольких недель до 2 лет (Bishop, Smith, 1938). Алпатов и Пёрл (Alpatov, Pearl, 1929) смогли несколько увеличить длительность жизни взрослой формы мушки дрозофилы, значительно удлинив жизнь ее личинок путем содержания их при 18 °С.

По отношению к дафниям и моинам было найдено (Ingle et al., 1937- Anderson, Jenkins, 1942- Fritsch, 1956- Reden, 1960), что: а) их ПЖ в очень большой степени зависит от температуры среды (чем она ниже, конечно, до известного предела, тем они живут дольше) и б) она зависит также от характера питания. При этом снижение уровня питания довольно значительно (на 30—40%) удлиняет продолжительность отдельных стадий их онтогенеза.

Может быть, наиболее разительное влияние оказывает питание не только на длительность жизни, но и на характер формирования типа организма у пчел. Так, питание маточным молочком приводит к развитию пчелиной матки с продолжительностью жизни 5 лет- при обычном типе питания развиваются рабочие пчелы с ПЖ максимум 300—400 дней (при отсутствии расплода) и 30—70 дней (при наличии расплода) (Pflugfelder, 1948- Comfort, 1957).

В этом совершенно исключительном случае какие-то до сих пор еще не идентифицированные вещества, содержащиеся в молочке пчел, действуют, по-видимому, на гормональный «пусковой механизм», направляющий развитие пчелы к формированию матки. Отсюда — здесь дело идет о реализации эволюционно сложившейся приспособленности организма пчелы развивать то одну, то другую генетическую программу индивидуального развития.



В результате возникают по сути дела 2 различных типа пчел со своим генетически предопределенным долголетием. В некоторых случаях удаётся уже сейчас вскрыть суть действия внешних факторов (в данном случае температуры) на гормональные «пусковые механизмы» перехода животного от одной стадии развития к другой.

По отношению к температурным влияниям на активность выделения ювенильного (сдерживающего переход от личинки к взрослому организму) гормона у клопа Rhodnius это было тщательно исследовано Уиглсуорзом (Wiggelsworth, 1934, 1953). Задерживая высокой температурой инкрецию ювенильного гормона, Уиглсуорз мог ускорять переход личинок в имаго и тем самым сокращал жизнь животных- низкая температура давала противоположный результат.

Эксперименты на позвоночных животных и человеке

Факторы диеты

По отношению к позвоночным животным, особенно млекопитающим, существенные результаты по продлению их жизни были получены с наибольшей степенью достоверности в опытах с периодическим сдерживающим рост питанием, начатых на крысах Мак-Кэем (McCay, Crowell, 1934- McCay et al., 1956) и затем значительно расширенных и углубленных в других лабораториях (Никитин, 1961- Никитин и др., 1960, 1965, 1970, 1976а- Мороз и др., 1974).

Близкие к этим результаты были получены на мышах (Carr et al., 1949). При периодическом сдерживающем рост питании животные, начиная с месячного возраста, получали в течение 100 дней рацион, по уровню калорий только-только достаточный для поддержания роста, но зато содержащий то же общее количество белков и витаминов, что и контрольные животные.

Затем они получали возможность подрасти на 10 г и снова переводились на 100 дней на сдерживающую рост диету. В опытах Никитина и его сотрудников, проведенных в 1960—1975 годах, на такой перемежающейся по калорийности диете животные содержались 1 или 2 года, а затем получали пищу вволю. После такого перевода животные начинали быстро расти, но все же не вполне достигали по массе тела годовалых и двухгодовалых контрольных животных. Их продолжительность жизни повышалась на 40, 50 и даже на 100% по сравнению с контролем.

В период ограничения роста подопытные животные отличались моложавостью, большой подвижностью, имели тонкую, эластичную кожу и густую, нежную шерсть. Крысы опытной группы в возрасте 2—3 лет по внешнему виду напоминали контрольных животных в возрасте 3 мес.



Они обладали повышенным обменом веществ (при пересчете на единицу массы тела), уровень которого не падал к старости, сохраняли даже в очень пожилом возрасте способность к репродукции, их ткани по ряду ведущих биохимических показателей даже в пожилом возрасте были близки к аналогичным показателям молодых контрольных животных (по богатству нуклеиновыми кислотами, физико-химическим свойствам коллагена, содержанию эластина в коже и т. д.) (McCay et al., 1956- Will, McCay, 1943- Chvapil, Hruz, 1959- Никитин, Ставицкая, 1960- Никитин и др., 1965, 1969- Рябцева, Тупчиенко, 1965- Мороз, 1969).

Интересно, что меньший рост и масса печени крыс с задержанным ростом достигаются не за счет уменьшения размеров клеток, а за счет сдерживания темпов их деления (Fukuda, Sibatani, 1953- Никитин и др., 1965). Особенно важно то, что у животных с продленной жизнью резко изменяется эндокринная ситуация (Никитин, Ставицкая, 1960- Никитин и др., 1965).

Сдвиг эндокринной формулы весьма напоминает черты умеренного и несколько своеобразного стресса: резкая гипертрофия и гиперфункция коры надпочечников, повышение инкреции глюкокортикоидов, адренокортикотропного гормона (АКТГ) и либерина АКТГ в гипоталамусе- подавление активности щитовидной железы- инволюция тимуса- изменение активности инсулярного аппарата поджелудочной железы (инкреции инсулина).

Так как многие гормоны, особенно стероидной природы, непосредственно воздействуют на генетический аппарат клетки, то значительный сдвиг спектра гормонов в крови животных с пролонгированной жизнью может иметь прямое отношение к продлению жизни подопытных животных. Помимо диеты Мак-Кэя, было предложено и исследовано несколько других, не столь резко воздействующих на метаболизм и более стабильных по калорийности диет (Riesen et al., 1947- Carlson, Haelzel, 1946- 1948- Ross, 1961- Berg, Simms, 1962).

При всех этих более мягких диетических воздействиях на ПЖ общим выводом является то, что до известных пределов чем сильнее воздействие (больше ограничение питания), тем дольше живут подопытные животные. Вряд ли это обстоятельство свидетельствует в пользу выдвинутой Мак-Кэем и соавт. (McCay et al., 1943, 1956) гипотезы о природе продления жизни, сводящейся к снижению при этом поражения-животных различными терминальными хроническими болезнями.

Наоборот, последнее обстоятельство само нуждается в объяснении, и оно частично может быть дано уже ранее упомянутой концепцией Никитина и соавт. (1965) о глубоких нейрогуморальных сдвигах в организме животных с пролонгированной жизнью. Продление жизни изменением диеты у лабораторных грызунов пока еще не получило подтверждений по отношению к другим видам животных.

Пути диетических воздействий на рост, раннеспелость и длительность жизни сельскохозяйственных животных только начинают исследоваться (Свечин, 1967). Было исследовано влияние перемежающегося низкокалорийного питания при откорме свиней и при развитии молодняка крупного рогатого скота. По отношению к человеку, по понятным причинам, такие опыты в должном масштабе пока не были поставлены.

Влияние терапевтического голодания на излечение некоторых болезней остается до сих пор весьма дискуссионной проблемой (см. сводки: Harth, Setlow, 1974). Вместе с тем выяснение факторов, опосредствующих действие диеты на длительность жизни организма, особенно изменений в нейрогормональной формуле организма, характера межтканевых отношений и молекулярной биологии клетки, может иметь фундаментальное значение, так как даст возможность при минимальном изменении диеты воздействовать на возрастное развитие организма щадящими и стимулирующими факторами.

Биохимические факторы воздействия на макромолекулярную структуру протоплазмы

Применение антиоксидантов

В основе применения антиоксидантов как средств продления жизни лежит свободнорадикальная теория старения, впервые предложенная Харманом (Harman, 1957, 1962, 1968, 1970). Он предположил, что процессы старения в значительной степени определяются разрушительным действием высокоактивных химических групп, имеющих неспаренные электроны (свободных радикалов) и возникающих при перекисном окислении органических молекул, в особенности ненасыщенных жирных кислот, на макромолекулы протоплазмы.

Особенно неблагоприятно вредящее действие свободных радикалов (СP) на структуру молекул нуклеиновых кислот и белков, входящих в состав генома клетки, следствием чего является нарушение нормального нуклео- и протеосинтеза. Харман также предположил, что введение в организм антиоксидантов (веществ, блокирующих цепь свободнорадикальных реакций) значительно ослабит вредящее действие CP и будет способствовать продлению жизни.

Автор гипотезы (Harman, 1962, 1968) применил на мышах разных линий такие ингибиторы свободных радикалов, как в-меркаптоэтиламин (МЭА), бутилокситолуол (2,6-дитерт-бутил-4-метилфенол, или БОТ) и др. Оказалось, что только 2 первых антиоксиданта несколько увеличивали средняя продолжительность жизни (СПЖ), не изменяя ее максимальной величины. Добавка МЭА удлиняла СПЖ крыс на 13—29%, МЭА+БОТ — на 45%.

Иные результаты были получены Коном (Kohn, 1971). Он исследовал долгоживущую и устойчивую к заболеваниям линию мышей и обнаружил, что оба применявшиеся Харманом антиоксиданта, вводимые в рекомендованных им дозах, могли немного продлять время 50%-ной выживаемости и средней продолжительности жизни мышей только тогда, когда они находились в неблагоприятных условиях (что выявлялось в сниженной ПЖ контрольных животных).

При оптимальных условиях жизни примененные антиоксиданты не увеличивали времени ни 50%-ной выживаемости, ни максимальной продолжительности жизни. Теппел и сотр. (Tappel et al., 1973) особое значение в генерировании CP придают образованию перекисей полиненасыщенных жирных кислот, проходящему по типу цепных реакций.

Этими исследователями был широко применен витамин Е (а-токоферол) как естественный антиоксидант, хотя в последнее время высказаны сомнения в его непосредственном защитном действии при перекисных реакциях. Греен (Green, 1972), Теппел и сотр. (Tappel et al., 1973) применили витамин Е в опытах на мышах, начиная с 9-месячного возраста, и никакого продления жизни не получили.

Более того, Харман (Harman, 1971) обнаружил, что при диете, обогащенной полиненасыщенными жирными кислотами, несколько укорачивающей ПЖ двух линий мышей, прибавление витамина Е даже еще более снижает СПЖ. Вместе с тем в опытах на нематоде Caenorhabditis Briggsae Эпштейн и Гершон (Epstein, Gershon, 1972) показали, что добавление витамина Е сдерживало нарастание «старческой» пигментации в клетках кишечника и увеличивало среднюю продолжительность жизни с 32.3 до 44.3 дней.

Некоторое продление жизни 20-месячных белых крыс было получено Фролькисом (1975) при применении декстрамина Ch [(+)трео-I-II-нитрофенол-2-амино-1,3-пропандиол]. Широкие исследования роли CP в механизмах старения организма и участия ингибиторов свободно-радикальных реакций в пролонгировании жизни проведены Эмануэлем (1975, 1976).