На взводе
Помните «предел Хейфлика» из главы «Клеточное старение»? Укорочение теломер – это механизм, с помощью которого многие клетки не могут делиться более 50 раз [1951]. Этот предел клеточного бессмертия может ограничивать потенциал нашей жизни, но может и защищать нас от образования опухолей. Это объясняет, например, почему у людей европейского происхождения теломеры короче, чем у выходцев из Африки южнее Сахары [1952]. Светлый оттенок кожи европейцев делает их более восприимчивыми к раку кожи – меланоме, поэтому их клетки, вероятно, были вынуждены адаптироваться. Это может быть еще одним примером антагонистической плейотропии [1953]. То, что могло помочь нам достичь репродуктивного возраста и передать по наследству свои гены (не умереть от рака в детстве), может мешать здоровому старению и долголетию (происходит засорение тканей зомбированными стареющими клетками в результате критического укорочения теломер) [1954].
При рождении длина теломер достигает максимума, но затем по мере старения, они постепенно разрушаются [1955]. Поэтому теломеры часто называют «часами жизни» [1956]. По тому, насколько изменяется длина теломер от года к году, можно приблизительно определить скорость биологического старения. Два человека могут иметь одинаковый хронологический возраст, но скорость клеточного старения у них может быть разная. Например, если вы выкуриваете по пачке сигарет в день в течение 10 лет, ваши клетки стареют и проживают примерно на 3 года меньше, а ежедневное употребление всего одного стакана сладкой газировки сократит жизнь клеток почти на 2 года [1957].
Наши теломеры начинают укорачиваться с момента рождения, а когда их не станет, то и нас тоже не станет. Хотя это и грубое упрощение, но они подобны предохранителю жизни. Быстрое укорочение теломер было определено как ключевой биомаркер ускоренного старения, болезней и сокращения продолжительности жизни [1958]. Оно ассоциируется с артритом, диабетом, болезнями сердца, почечной недостаточностью, печеночной недостаточностью, болезнями легких, остеопорозом, инсультом и потерей зрения [1959]. Уменьшение длины теломер также связано со снижением мышечной массы и работоспособности (измеряемой силой хвата) [1960], а также иммунной функции. Когда вирус простуды капают в нос людям, вероятность заболеть значительно выше у тех, кто имеет более короткие теломеры в ключевых иммунных клетках [1961]. Болезнь Альцгеймера, хотя и необязательно когнитивные нарушения в целом [1962], является одним из возрастных заболеваний, наиболее тесно связанных с короткими теломерами [1963]. Короткие концы могут привести к быстрому концу жизни.
Внешность может говорить о многом
Крупномасштабные исследования показали, что у испытуемых с самыми короткими теломерами риск смертности увеличивался на 17–66 % по сравнению с теми, у кого они были длиннее [1964]. Другими словами, более длинные теломеры могут означать более долгую жизнь. Например, исследования сотен близнецов показали, что близнец с более короткими теломерами чаще умирал раньше [1965], а второй, с более длинными теломерами, не только жил дольше, но и выглядел моложе [1966].
Выглядеть «старше своего возраста» – это показатель плохого здоровья и очевидный предиктор смертности, вне зависимости от физического и психического состояния. Когда медсестрам-гериатрам были предоставлены фотографии сотен пар близнецов, они смогли определить, кто из них с большей вероятностью умрет первым, просто на основании того, кто из близнецов выглядел старше. Визуальная оценка возраста также связана с длиной теломер [1967]. Те, кто родился с генетической предрасположенностью к более длинным теломерам, в зрелом возрасте выглядят моложе сверстников, и именно этот фактор [1968], а не какая-то третья переменная, например курение, которое одновременно старит внешность и сокращает теломеры [1969], можно назвать в качестве причины внешней моложавости.
Как и следовало ожидать, у женщин теломеры длиннее, чем у мужчин, и скорость эрозии теломер предположительно ниже, что соответствует тому факту, что женщины, как правило, живут дольше [1970]. Скорость укорочения теломер является мощным предиктором продолжительности жизни как среди видов [1971], так и внутри них. Так, этот показатель исследован на 15 различных породах собак: они, к сожалению, теряют свои теломеры примерно в 10 раз быстрее, чем люди, и продолжительность их жизни примерно в 10 раз короче человеческой [1972].
Биологические часы
И все же: длина теломер – это причина старения или следствие? Мыши, манипуляции с которыми при рождении приводили к увеличению длины теломер, живут дольше и здоровее [1973]. Доказательством причинно-следственной связи у человека служат редкие генетические нарушения, которые проявляются в виде ускоренного старения – от ранней седины и пигментации кожи до преждевременных сердечных приступов [1974]. Считается, что укорочение теломер активно стимулирует старение через клеточный сенисценс и сопутствующее ему воспаление SASP [1975] (см. главу «Клеточное старение»).
Представление о теломерах как о постоянно тикающих биологических часах не совсем точно [1976]. Взяв ДНК из пятна крови на месте преступления, криминалисты могут приблизительно определить возраст человека по длине теломер клетки крови [1977], но скорость укорочения и базовая длина у разных людей сильно различаются [1978]. В среднем по взрослой популяции наблюдается постоянное, неумолимое ежегодное уменьшение длины теломер, но разброс индивидуальных особенностей таков, что нередко можно встретить 80-летнего человека, длина теломер которого такая же, как у 30-летнего [1979].
Кроме того, существует изменчивость внутри одного человека и даже внутри одной клетки одного человека. Каждая клетка имеет 92 теломеры, закрывающие оба конца наших 46 хромосом [1980]. Достаточно одной критически короткой теломеры, чтобы вся клетка вошла в спираль старения или смерти [1981]. В большинстве исследований отслеживается средняя длина теломер человека, как правило, по его клеткам крови, однако длина наших самых коротких теломер может быть более точным предсказателем оставшихся здоровых лет жизни [1982]. К счастью, существует способ не только замедлить скорость истощения теломер, но и восстановить самые короткие теломеры.
Восстановление
Мафусаил – остистая межгорная сосна, растущая в Национальном лесу Инио в Калифорнии, – самое древнее из всех зарегистрированных на Земле живых существ. Ему 4850 лет. Только представьте: Мафусаил жил за несколько столетий до начала строительства египетских пирамид. Концентрация фермента, обнаруженного в корнях остистых сосен, по-видимому, достигает своего пика через несколько тысяч лет жизни деревьев и фактически восстанавливает теломеры [1983]. Ученые назвали этот фермент теломеразой. Узнав, что нужно искать, они обнаружили, что этот фермент присутствует и в наших клетках.
Это и понятно. Если бы у нас не было механизма поддержания теломер в яичках и яичниках, чтобы сперматозоиды и яйцеклетки начинали жизнь с полностью неповрежденными теломерами, то каждое поколение начиналось бы как минимум