Kiedy starość przychodzi z punktu widzenia biologii

2024 Autor: Malcolm Clapton | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2023-12-17 04:07

Okazuje się, że błędem jest uważanie za starca kogoś, kto ma wiele lat lub bardzo chory.

Kogo można nazwać starą osobą? Ktoś powyżej 50 roku życia? A może ktoś, kto cierpi na „starcze” dolegliwości? Biolog i dziennikarka naukowa Polina Loseva uważa, że wszystko nie jest takie proste. Lifehacker wraz z wydawnictwem Alpina Non-Fiction publikuje fragment rozdziału „W poszukiwaniu definicji: kto naprawdę jest stary” z książki Przeciwnie do ruchu wskazówek zegara: co się starzeje i jak z tym walczyć.

Narysuj granicę

Zacznijmy od mojej definicji z dzieciństwa: stary to ktoś, kto ma wiele lat. Ale „dużo” nie jest najsurowszym pojęciem. Mam 30 lat - czy to dużo? A 40? Lub 60? Możliwe byłoby wprowadzenie jednolitego dla wszystkich progu wiekowego, powyżej którego osoba automatycznie zaczyna być uważana za starą. Taki próg można uznać za np. wiek emerytalny – ale w wielu krajach nie pokrywa się, a w niektórych krajach w ogóle nie słyszeli o emeryturach. Ponadto próg ten musi być stale przesuwany zgodnie ze średnią długością życia: na przykład w Rumunii jest on podwyższany o rok co cztery lata, aw Belgii – co pięć. A jak zatem zrozumieć, kiedy i jak bardzo przesunąć granicę starości? Aby to zrobić, nadal musimy polegać na innych znakach niezwiązanych bezpośrednio z wiekiem.

Przy jakimkolwiek progu wieku pojawia się jeszcze jeden problem: gdy tylko ustalimy granicę między ludźmi starymi i młodymi, zamykamy oczy na proces starzenia się, a początek starości określamy jako konkretne wydarzenie. Człowiek kończy powiedzmy 60 lat - i dokładnie w rocznicę urodzin staje się starcem na pstryknięcie palcami. To dobry ruch fabularny jak na bajkę, ale w rzeczywistości wygląda niesamowicie.

Naszym zdaniem starzenie się nadal jest procesem stopniowym, który trwa latami i nie następuje natychmiast.

A jeśli uważamy starzenie się za część rozwoju, to, jak większość procesów rozwojowych, logiczne jest, aby uważać je za ciągłe.

Poza tym nie wiadomo, co zrobić ze zwierzętami. Jeśli spodziewamy się przetestować naszą tabletkę wiecznej młodości na modelowych organizmach, zanim przejdziemy do ludzi, to nasze kryterium starości również powinno im zadziałać. A ich długość życia jest bardzo różna: od kilku dni do setek lat, a w laboratorium często żyją dłużej niż na wolności. Dlatego albo będziesz musiał ustalić swój własny próg dla każdego gatunku i stale go udoskonalać, w zależności od okoliczności, albo wymyślić jakiś punkt odniesienia wspólny dla wszystkich organizmów.

Oceniane po wyglądzie

Ponieważ granica wieku okazała się niewygodnym kryterium, można spróbować odepchnąć się od zewnętrznych oznak starości. W końcu każdy z nas może zidentyfikować starego człowieka na ulicy bez patrzenia na jego paszport: siwe włosy, zgarbiona sylwetka, pomarszczona skóra, nierówny chód, zaburzenia pamięci.

Jednocześnie łatwo jest dać kontrprzykład na którykolwiek z tych znaków - to znaczy znaleźć osobę, która by go posiadła i nie byłaby starcem w oczach innych. Na przykład niektórzy ludzie zaczynają siwieć, gdy są młodzi, a nawet łysieją, zanim ich włosy stracą pigmentację. Problemy z postawą nękają nie tylko osoby starsze, ale także wielu pracowników biurowych. A pomarszczoną skórę można znaleźć wśród mieszkańców południowych wiosek, którzy spędzają dużo czasu na otwartym słońcu.

Dlatego, jeśli zdecydujemy się obliczyć starszych ludzi według ich cech, do tej kategorii będą należeć osoby w każdym wieku, które przypadkowo nabyły szare pasmo lub krzywą postawę. Ponadto wśród „starych” będzie wielu niepełnosprawnych lub chorych psychicznie, którzy utracili pamięć. A bogaci, których stać na monitorowanie stanu swojej skóry i włosów, wręcz przeciwnie, będą wydawać się młodsi od swoich biednych i zaniedbanych rówieśników.

Najbardziej oczywiste dla nas kryterium okazuje się niedokładne i nie bez powodu. Faktem jest, że nie jest to bezpośrednio związane z mechanizmami starzenia. Komponując portret przeciętnego staruszka, oceniamy proces po jego ostatecznych przejawach – tak jakbyśmy ustalali gotowość owsianki po uciekłym mleku. Ale płatki zbożowe można gotować bez opuszczania patelni, jeśli obchodzisz się z nimi ostrożnie, lub może wypełnić cały piec na samym początku gotowania, jeśli włączysz zbyt wysoki ogień. Dlatego, aby złapać ogon starości, musimy zajrzeć do garnka, czyli poszukać przyczyn starzenia się i jego pierwszych przejawów.

Sprawdzanie w bitwie

Wracając do głównego źródła mądrości ludowej – „Wikipedii” – otrzymujemy odpowiedź: „Starość to okres życia od utraty zdolności do prokreacji i do śmierci”. Ta definicja wygląda logicznie, ponieważ w przeciwieństwie do poprzednich odzwierciedla określone zmiany w ciele. Ponadto wydaje się to całkiem jasne – w przeciwieństwie do zewnętrznych oznak starości, zdolność do reprodukcji można łatwo zmierzyć: pozwól zwierzęciu kojarzyć się z innymi osobnikami i zobacz, czy wyda potomstwo.

Ale osoba nie jest zbyt wygodna do oceny według tego kryterium.

Po pierwsze, nie wszyscy ludzie dążą do ciągłego rozmnażania, wykazując swój potencjał reprodukcyjny.

Po drugie, nie jest jasne, jakim parametrem należy określić ten potencjał: zdolnością do rodzenia potomstwa czy liczbą komórek rozrodczych w inwentarzu. Nowoczesne technologie rozrodu pozwalają kobiecie na urodzenie dziecka w wieku 50, a nawet 60 lat (najstarsza osoba, która daje metrykę ma prawie 67 lat w Księdze Guinnessa), ale jaja, przynajmniej zdrowe, zwykle zabrakło ich gdzieś za 40-45 lat.

Po trzecie, kryterium reprodukcji będzie działać inaczej w przypadku mężczyzn i kobiet. Plemniki, w przeciwieństwie do jaj, tworzą się w sposób ciągły, a organizm człowieka może je wytwarzać aż do śmierci, nawet jeśli jego rówieśnik przez długi czas nie ma komórek rozrodczych. Jednocześnie zewnętrzne oznaki starości, takie jak siwe włosy i zmarszczki, pojawiają się u mężczyzn i kobiet prawie jednocześnie, a kobiety z reguły żyją dłużej.

Mierzenie starości pod kątem potencjału rozrodczego okazuje się równie niewygodne jak wygląd. Współczesne 40- i 50-letnie kobiety wyglądają młodo we wszystkich wymienionych przez nas parametrach, ale najczęściej nie mają już odwagi nosić dzieci – i nie możemy sprawdzić, czy są do tego zdolne. A dzięki opiece kosmetologów i chirurgów plastycznych niektórym udaje się zachować zewnętrzną młodość nawet w wieku 70 lat.

Liczymy mutacje

Kiedy na wykładach pytam słuchaczy, czym jest starość, często mi odpowiadają: to załamania i zaburzenia w ciele. Kryterium reprodukcji również pasuje do tej definicji: niezdolność do reprodukcji jest jednym z tych podziałów. Ale ponieważ prędzej czy później może pojawić się u każdej konkretnej osoby, w związku z innymi oznakami starzenia, nierozsądne jest traktowanie jej jako miary starości, jeśli chcemy znaleźć jeden punkt odniesienia dla wszystkich.

Możesz zrobić listę problemów typowych dla starego organizmu. Jest to zasada stosowana przez Searle S. D., Mitniski A., Gahbauer E. A., Gill T. M., Rockwood K. Standardowa procedura tworzenia wskaźnika kruchości // BMC Geriatrics. 2008 wrzesień; 8. (do nich wrócimy w rozdziale o wieku biologicznym), z których często korzystają lekarze badający starzenie się. Wskaźnik kruchości to zestaw objawów i chorób związanych z wiekiem, które nagromadził się u konkretnego pacjenta. Im wyższa wartość wskaźnika, tym bliżej starości.

Ten sam problem może przytrafić się wskaźnikowi, co zewnętrzne oznaki starości: kiedy skupiamy się na skutkach, a nie na przyczynie, ludzie bogaci są przeciętnie młodsi od swoich biednych rówieśników.

Nie oznacza to jednak, że problem starzenia się może być po prostu „zalany pieniędzmi”: w końcu bogaci umierają tak jak biedni i nie mniej są zainteresowani przedłużeniem swojego życia.

Dlatego będziemy musieli zajrzeć głębiej – w poszczególne komórki i cząsteczki, i szukać oznak starzenia już na poziomie mikroskopowym.

Mutacja punktowa w DNA, czyli zastąpienie jednej „litery” (nukleotydu) w jego „tekście” (sekwencji) inną, można uznać za przykład molekularnego znaku starości. W większości przypadków takie pojedyncze podstawienia nie wpływają na żywotność komórki, ponieważ kod genetyczny jest zbędny i zabezpieczony przed przypadkowymi błędami. Jednak awaria może również nastąpić w znaczącym miejscu w genie - wtedy albo całkowicie przestanie działać, albo kodowane przez niego białko okaże się zdeformowane. Zmutowane białko czasami spełnia swoje funkcje lepiej lub gorzej niż zwykle i w obu przypadkach może to prowadzić do nieprzyjemnych konsekwencji dla organizmu, takich jak rozwój guza.

Nie wszystkie mutacje punktowe wpływają na życie organizmu, ale raczej trudno jest określić efekt, jaki wywołuje każda z nich z osobna. Dlatego, dla uproszczenia, każdą mutację punktową można uznać za awarię. W końcu każdy z nich sprawia, że DNA w komórce różni się od „oryginalnego”, oryginalnego nośnika informacji genetycznej.

W 2018 roku artykuły zostały opublikowane przez dwóch Bae T. et al. Różne szybkości i mechanizmy mutacji w komórkach ludzkich w fazie przedgastrulacji i neurogenezy // Nauka. 2018 luty; 359 (6375): 550-555. grupy Lodato M. A. i in. Starzenie się i neurodegeneracja są związane ze zwiększonymi mutacjami w pojedynczych ludzkich neuronach // Nauka. 2018 luty; 359 (6375): 555-559. naukowcy, którzy wierzyli w mutacje punktowe w ludzkich komórkach nerwowych. Naukowcy zastanawiali się, w którym momencie powstają te mutacje i ile ich kumuluje w ciągu swojego życia. W tym celu pobrali z mózgu dorosłego człowieka kilka sąsiednich komórek nerwowych – oraz zaczątki mózgu u embrionów (naukowcy pracowali z materiałem uzyskanym w wyniku aborcji) i odczytali ich DNA. Idealnie we wszystkich komórkach naszego ciała sekwencja nukleotydów w DNA powinna być taka sama. Ale w ciągu życia każda komórka niezależnie od innych gromadzi „jednoliterowe” podstawienia. Dlatego, jeśli porównamy dwie komórki ze sobą, liczba różnic punktowych w tekście DNA będzie równa liczbie mutacji w każdej komórce.

Wyniki obliczeń okazały się przerażające. Na samym początku rozwoju zarodka, kiedy zapłodniona komórka jajowa zostaje podzielona na pierwsze komórki, dzieli się mniej więcej raz dziennie. Każdy taki podział, jak się okazało, niesie już ze sobą średnio 1, 3 nowe mutacje. Później, kiedy układ nerwowy zaczyna się formować – do 15 tygodnia rozwoju – każdego dnia dodaje się do komórek około pięciu kolejnych mutacji. A pod koniec neurogenezy, czyli podziału komórek w większości obszarów rozwijającego się mózgu – czyli około 21 tygodnia – każda komórka zawiera już 300 unikalnych mutacji punktowych. Zanim dana osoba się urodzi, w komórkach, które nadal się dzielą, gromadzi się do 1000 mutacji. A potem, w ciągu życia, DNA mutuje wolniej, z szybkością około 0,1 błędu na dzień, iw wieku 45 lat komórki zawierają około 1500 mutacji, a w wieku 80 - 2500 każda.

Jeśli, zgodnie z ustaleniami, każdą mutację uważamy za rozpad, czyli oznakę starości, to okazuje się, że człowiek zaczyna się starzeć zaraz po poczęciu, od momentu pierwszego podziału zapłodnionego jaja. Ale w jaki sposób struktura, która jeszcze się nie uformowała, może stać się zrujnowana?

Na poziomie molekularnym potwierdza się nasze intuicyjne rozumienie starzenia: nie jest to wydarzenie, ale trwający proces.

Mutacje nie pojawiają się nagle, ale kumulują się od pierwszego dnia rozwoju do końca życia. A gdzie narysować linię „młodego DNA” jest całkowicie niezrozumiałe. Jeśli starość liczy się od pojawienia się pierwszej mutacji, to stos kilku komórek będzie musiał zostać rozpoznany jako stary. A jeśli spróbujemy ustalić wartość progową dla liczby mutacji, to napotkamy ten sam problem, co w przypadku wieku emerytalnego: żeby granica nas nie zaskoczyła, będziemy musieli polegać na innych oznakach starości - wygląd, zdolność do reprodukcji, czy coś innego., - które, jak już wiemy, są zawodne.

Można by skoncentrować się nie na momencie pojawienia się błędów, ale na tempie mutacji - na przykład nazwać starą, której mutacje zaczynają pojawiać się szybciej. Ale i tutaj czeka nas haczyk: komórki nerwowe gromadzą błędy przed urodzeniem szybciej niż po. Zanim się urodzą, zawierają już ponad jedną trzecią wszystkich mutacji, które zdołają uzyskać w całym swoim życiu. Można by uznać, że jest to cecha komórek tkanki nerwowej, które w okresie embrionalnym są prawie całkowicie uformowane, a następnie po urodzeniu dziecka prawie się nie rozmnażają. Ale nie, dzielące się komórki jelita lub wątroby u dorosłego mutanta Blokzijl F. et al. Nagromadzenie mutacji tkankowo-specyficznych w ludzkich dorosłych komórkach macierzystych podczas życia // Natura. 2016 październik; 538: 260-264. mniej więcej w tym samym tempie co nerwowe - około 0,1 błędu dziennie. A to oznacza, że błędy liczenia nie przybliżają nas do definicji starości.

Stawiamy diagnozę

Wydaje się, że nie będziemy w stanie jednoznacznie zdefiniować starości i starości: starzenie się to proces stopniowy, z końcem, ale bez początku. Są jednak osoby, które mimo braku definicji nadal walczą ze starzeniem się – są to lekarze. Rozpoznają starość po określonych przejawach: chorobach wieku starczego i walczą z nimi – gdy tylko jest to możliwe – bezpośrednio. Wszystko, co lekarz może dziś zrobić dla starszego pacjenta: wymienić zęby, założyć aparat słuchowy, wyleczyć serce czy przeszczep rogówki – drobne naprawy ciała, wymiana poszczególnych części. Dlatego starość z punktu widzenia lekarza to zbiór najczęstszych wad, które można skorygować.

Warto nadać medycznemu podejściu należność: jak dotąd jest to najskuteczniejszy sposób na przedłużenie życia, jaki mamy.

Bez względu na leżące u podstaw mechanizmy starzenia się, wciąż nie wiemy, jak sobie z nimi radzić, ale z łatwością możemy pokonać wiele bezpośrednich przyczyn śmierci: mieszkańcy krajów rozwiniętych nie umierają już masowo z powodu infekcji, paraliż już dawno przestał być wyrokiem, a radzenie sobie z wysokim ciśnieniem krwi lub poziomem cukru we krwi można teraz zrobić za pomocą pigułki. Średnia długość życia wzrosła w ciągu ostatniego stulecia Federalny Urząd Statystyczny. Biuletyn Statystyczny 2007. prawie podwoiła się. W tym sensie walka ze starością, mimo braku jasnej definicji wroga, toczy się już pełną parą.

Ale kiedy mówimy o cofaniu starzenia, trudno nam sobie wyobrazić odwieczną walkę z chorobami związanymi z wiekiem. Najprawdopodobniej chcielibyśmy, żeby nawet nie powstały. Dlatego pigułkę na starość, jeśli ją wymyślimy, prawdopodobnie trzeba będzie zażyć jeszcze przed wystąpieniem niepokojących objawów. Oznacza to, że pigułka będzie musiała zwalczyć chorobę, która jeszcze nie istnieje. To, co obecnie nazywa się „starością” w Międzynarodowej Klasyfikacji Chorób (dokument publikowany co 10 lat przez Światową Organizację Zdrowia w celu ujednolicenia diagnoz medycznych w różnych krajach), opisuje standardowy zestaw objawów związanych z wiekiem: „wiek starczy, osłabienie starcze, astenia starcza. Ale współczesna medycyna sama w sobie nie uważa starzenia się za chorobę.

Dobra czy zła jest kwestią sporną. Z jednej strony taki stan rzeczy poważnie utrudnia rozwój nauki. Nawet jeśli gerontolodzy Specjaliści, którzy leczą i badają zdrowie osób powyżej 60 roku życia. zgadzają się, kto jest stary, a kto młody, teraz nie mogą prowadzić badań klinicznych jednej tabletki na starość i sprawdzić, czy działa, czy nie. Za taki test nie otrzymają pieniędzy ani zgody komisji etycznych. Aby obejść ten problem, próbują leków na choroby związane z wiekiem, takie jak zapalenie stawów. Jeśli pacjenci nie odczuwają już bólu stawów, to i tak będzie dobrze. A jeśli jednocześnie żyją dłużej niż przeciętnie, będzie jeszcze lepiej.

Z drugiej strony wyobraźmy sobie, że starość nadal jest oficjalnie klasyfikowana jako choroba. Wtedy natychmiast stanie się jasne, że znaczna część światowej populacji jest chora i nieuleczalna. A jeśli zmierzysz starzenie się liczbą mutacji, wszyscy będą chorzy. Z punktu widzenia lekarza to absurd: choroba to odstępstwo od normy, ale gdzie szukać normy, gdy zdrowych ludzi nie ma?

Do tej pory gerontolodzy i lekarze nie byli w stanie się porozumieć: pierwsze publikacje Bulterijs S., Hull R., Björk V., Roy A. Czas zaklasyfikować starzenie się biologiczne jako chorobę // Frontiers in genetyka. 2015 cze. wzywa do uznania starzenia się za chorobę, tym ostatnim uparcie się opiera. Podejrzewam jednak, że prędzej czy później lekarze będą musieli się poddać: tu i tam poszczególni biohakerzy zaczynają eksperymentować na sobie, a odważni badacze uruchamiają prywatne badania kliniczne tabletek na starość kosztem samych badanych. Walka z tym chaosem nie ma sensu, więc pewnego dnia społeczność medyczna będzie musiała nim pokierować i uznać starość za jedną z wielu chorób ludzkości, a jednocześnie zgodzić się co do jednej definicji.

Polina Loseva jest z wykształcenia biologiem, ukończyła Wydział Embriologii Wydziału Biologii Moskiewskiego Uniwersytetu Państwowego. Pisze artykuły dla portali „Poddasze”, „N+1”, „Żywioły”, OLYA oraz popularyzuje naukę. W Przeciwnie do ruchu wskazówek zegara opowiada o mechanizmach starzenia się, próbach stworzenia „tabletki na starość” i sposobach na opóźnienie tego, co nieuniknione.