В поредица от статии ще обясня най-важните неща свързани със стареенето и съответно как можем да противодействаме на стареенето и да повишим очакваната продължителност на живота си, както и да повишим качеството на остаряването си (разбирайте да сме по-здрави, силни и способни по-дълго време в живота си спрямо това да сме болни и инвалидизирани по-рано в старостта ни). По този начин и ние и нашите близки страдаме по-малко, а дори и социалната ни система, защото качественото остаряване (и съответно ефективното умиране) е по-изгодно икономически за обществото като цяло – тоест едновременно пестим всеобщо страдание и пари – какво по-хубаво от това.
В първата публикация ще направя обзор на стареенето, теориите за него и най-вече информационната такава на Дейвид Синклеър, както и преглед на основните сигнални пътища свързани със стареенето, чието модулиране водят до увеличаване (или намаляване ако е в обратната посока) на продължителността на живота при множество организми, както и подобряване на качеството на остаряване. Във втората ще споделя какво не е желателно да правим, така че да си осигурим по-дълъг живот с по-високо качество (ТУК), а в третата – какво можем да направим по въпроса за забавянето на стареенето (ТУК), докато четвъртата ще съдържа обяснения за това защо тези интервенции работят (да, няма да са просто изтипосани съвети и да очаквам да ги следвате на сляпо, тъй като при мен самия това няма шанс да стане, така че всичко ще бъде обяснено ясно как и защо работи).
Публикациите ще се базират основно на книгата на David Sinclair – Lifespan, както и на няколко обзорни научни статии свързани със стареенето. Данните за повечето неща са от изследвания с животни (всякакви бозайници, но най-вече мишки, както и други – например червеи и други), а много малка част е директно върху хора поради трудността за извършването им (макар че в момента да текат такива и с хора, чиято цел е да проверят дали всяко от откритията се пренася и върху нас като вид, така че в бъдеще ще се изясни и това).
Забележка: възможно е публикацията да съдържа леки неточности (въпреки желанието и усилията ми към максимална коректност), тъй като материята е сложна и това не е сферата ми на специализация, а се интересувам от нея с цел максимизиране на собственото си здраве, благосъстояние на организма, дълголетие и оптимизирането на процеса на стареене.
Първо е добре да спомена, че ние хората имаме 2 възрасти – тоест да различим понятията хронологична и биологична възраст. Всеки знае за какво говоря, защото е срещал хора, които изглеждат много по-млади или много по-стари отколкото са – причината за това е разликата между двете. Хронологичната се отнася до това колко години е живял човек (на колко години е по документи), докато биологичната се отнася до това на колко години човекът изглежда и по-точно физиологичната му възраст – на каква възраст е тялото/организма му, което може да се измери точно посредством измерване на множество биомаркери (като дължина на теломерите, ДНК метилиране и други) – тоест човекът може да е живял 40 години (хронологична възраст), но тялото му да е като на 30-годишен (биологична възраст) или обратното. Както стана ясно външния вид е добър показател на око за биологичната възраст на човек.
Тези разлики се случват, защото всеки от нас старее с различна скорост – някои хора много по-бързо от други и обратното. Стареенето зависи от генетични фактори и от външни фактори на средата (лайфстайл – диета, режим, спорт, стрес, наличие на токсини в средата и т.н.), но първо:
Какво е стареенето?
Стареенето (на молекулярно ниво) е натрупване на увреди в основните органични структури на организма – ДНК, структурни и функционални белтъци (протеини), въглехидрати и липиди (мазнини). Увредите се натрупват както в протеините, които произвеждаме и засягат функционирането на организма ни, така и в кръвноносните ни съдове и в мозъка ни – в цялото тяло изобщо и водят до неизправност или дори смърт на клетки. Също така ако имаш повече увредени клетки (включително поради лоша диета и лайфстайл) – има по-голям шанс да се разболееш от рак, защото има повече клетки, които потенциално могат да станат на ракови.
С течение на времето едновременно с натрупването на все повече увреди се влошава и възможността за поправяне на щетите – организма ни става по-неефективен откъм възстановяване на увредите и клетките, а тъканите и органите ни стават по-податливи (уязвими) към заболявания. При това положение не е чудно, че стареенето предразполага към множество заболявания (тъй наречените болести свързани с остаряването – age related diseases, чиято честота се увеличава експоненциално с възрастта – такива като атеросклероза, сърдечно-съдови заболявания, рак, артрит, остеопороза, диабет тип2, хипертония, Алцхаймер). Тоест тези болести са проява на намалена възстановителна способност от страна на организма ни и всъщност точно ракът и сърдечносъдовите заболявания са най-големите „убийци“ на нашето време, а около 80% от сърдечносъдовите заболявания и смъртта свързана с тях може да се предотврати с добра диета и спорт.
С възрастта (остаряването) имунната система става по-малко устойчива – по принцип при наличие на вирус, имунните клетки се размножават, за да могат да преборят вируса, но с възрастта тази способност намалява и освен това имаме оо-малко разнообразие на имунни клетки в тялото си. Освен това като остаряваш започваш да имаш повече възпаления. А те могат да активират свръхотговор в имунната система (без да е нужен). Общо взето с възрастта всичко се влошава за тялото ни и затова е жизненоважно да се погрижим максимално добре за него и съответно за себе си.
Кога започваме да стареем?
На база изследвания при мишки учените предполагат, че ние бозайниците започваме да стареем още в утробата на майките ни и диетата и начинът на живот на майката донякъде определя как ще старее в бъдеще човекът, който сега е просто плод в утробата ѝ.
Защо трупаме клетъчни увреди и стареем?
Парадоксално и иронично стареем, защото живеем – голяма част от молекулярните увреди, които са в основата на стареенето произтичат от самото живеене и животоподдръжка на тялото ни и донякъде от средата ни:
– от преобразуването на хранителни вещества в енергия (метаболизма) – митохондриите в клетките ни (енергийните ни генератори) образуват свободни радикали, които действат; разрушително за тялото ни, но тези увреди се възстановяват донякъде (както се сещате да спрем да се храним не е вариант, така че няма как да избегнем това). С възрастта се увреждат и самите митохондрии, което намалява способността на клетките да поддържат собствения си интегритет.
– при дишането ни (оксидативен стрес) – отново се отделят свободни радикали като най-големите източници на оксидативен стреса са радиацията, цигарите, понижено кислородоснабдяване на клетките, възпаления и други. Този вид стрес ускорява развитието на атеросклерозата;
– при деленето на клетките ни;
– поради вредни средови фактори – токсини и радиация;
Теории за старенето?
Има различни теории за това защо стареем. Генерално се делят на 2 типа – Защо стареем? и Как стареем?, а малко обхващат и двете, но върху една такава ще се справ детайли. В момента учените основно са съсредоточени върху втория въпрос – механизмите на стареенето и по-точно върху предотвратяването им с цел забавяне или дори спиране или обръщане на стареенето.
Това звучи възможно в бъдеще, защото научните данни сочат, че има само няколко пътища, които влияят на стареенето. Гените свързани с увеличаването на продължителността на живота идентифицирани в животни (мишки, червеи, мухи) засягат една от няколко биохимични пътеки – свързана с консумацията на енергия, с устойчивостта на стрес, с регулирането на растежа и с регулирането на инсулина/инсулиноподобния растежен фактор (insulin/IGF-1 neuroendocrine pathway where IGF stands for insulin-like growth factor).
Теории за стареенето – едно от основните направления е това на свързани с увредите теории:
1) THE CROSS-LINKING/GLYCATION HYPOTHESIS OF AGING – по всяка вероятност това е един от механизмите, които допринасят за стареенето, но не е единствения.
2) THE EVOLUTIONARY SENESCENCE THEORY OF AGING – може би най-широко приетата поне до преди няколко години.
3) THE GENOME MAINTENANCE HYPOTHESIS OF AGING
4) THE NEUROENDOCRINE HYPOTHESIS OF AGING
5) THE OXIDATIVE DAMAGE/FREE RADICAL HYPOTHESIS OF AGING – още един безспорен механизъм на стареенето.
6) THE RATE OF LIVING THEORY OF AGING
7) THE REPLICATIVE SENESCENCE HYPOTHESIS OF AGING
8) Информационната теория за стареенето на Дейвид Синклеър – тя цели да обхване и обясни всички аспекти и механизми на стареенето (включително гореизброените механизми, които са ясни) – според нея стареенето е резултат от загуба на информация и съответно загуба на идентичността на клетките. Намалената функционалност на организма и системите му е резултат от намалената функционалност на механизмите за поправка на клетъчните увреди, което пък е резултат от натрупването на генетични увреди в клетките, което пък е резултат от загубата на епигенетична информация. Общо взето бива нарушена генната експресия, която е задача на епигенома. Смята се, че епигенетичния „шум“ води до загуба на епигенетична информация в резултат, на което клетката вече няма пълната необходима информация, за да знае какво да прави и не функционира оптимално/нормално както преди.
Основната идея е, че стареенето се случва ,когато в определена клетка, гени, които се предполага да са неактивни (или активни) са активни/включени (или неактивни/изключени) – тоест бива нарушен нормалният модел на генна експресия, клетката губи идентичността си и не функционира правилно – не включва или не изключва правилните гени, както когато сме били млади. Например нервните клетки на старите хора не са изцяло нервни клетки, а например са частично кожни – при това положение не е чудно, че хората губят функциите си с възрастта като зрение, памет и други – клетките, които би трябвало да са нервни (зрителни или специализирани в друго) са само донякъде такива, но частично са и други и не функционират добре, защото епигеномната информация (указанията) е/са променена или нечетими – като надраскан диск.
Веднъж след като дадена клетка не може да изразява/включва правилните гени, то това води до прогресивно натрупване на още повече увреди в клетката, защото механизмите на поправка са нарушени вследствие на горното. С увеличаването на броя на клетките, при които това се случва в течение на живота, то целият организъм започва да функционира неизправно все повече и повече и това е стареенето, докато в един момент се стигне някакъв праг и организмът не спре да функционира изобщо (смърт).
Според Дейвид Синклеър стареенето може да бъде избегнато като единственият въпрос е как безопасно да се рестартира часовника на клетката и тя да се върне към предишното младо състояние (без да станем гигантски ходещ тумор, което е риксът при прекаленото връщане назад на часовника на клетката), при което тя има правилната информация и функционира в изправност (тоест активира или деактивира правилните гени) – тоест драскотините да бъдат премахнати от диска, така че информацията да може да се чете правилно. В този ред на мисли стареенето може да се мисли като ентропия.
Всъщност са открити гените за такова рестартиране на стари клетки (рестартиране на часовника на Хорват – на метиловите групи) вече е направено при очните клетки на мишки и те биват подмладени, така че в бъдеще има шанс това да може да става и при хора.
Една от причините учените да смятат за възможно забавянето или изобщо обръщането на стареенето е, че то не е програмиран аспект на развитието ни, а е влошаване на програмата ни за оцеляване/живеене и ако тази програма бива поддържана то няма причина да не е възможно да живеем по над 200 години в бъдеще.
Засега стареенето все още обаче е еднопосочна улица при нас хората и не можем да го обърнем, но определено можем да го забавим – затова и е важно как живеем още от младостта си – вредния начин на живот (например лошата диета и наднорменото тегло или особено пушенето) нанасят по-голямо количество увреди в епигенома ни и допринасят за преждевременното стареене и неизправно функциониране на тялото ни и съответно увеличават рисковете всички болести свързани с възрастта.
Въпреки че не можем да обърнем стареенето, това което можем да направим е да го забавим (и съответно да намалим рисковете от тези заболявания). Това може да бъде направено чрез активацията на 2 основни биохимични пътеки (и групи гени) на дълголетието (номера 1 и 2 по-долу) и деактивацията на други 2 (номера 3 и 4 по-долу) – свързани с ускореното стареене като това води до по-бавно стареене и по-добро поправяне на увредите по клетките и ДНК-то ни.
Основни биохимични пътеки регулиращи стареенето:
Има 4 основни пътеки (и гени свързани с тях – с активирането им), които регулират стареенето и които влияят на скоростта на стареенето и те са: AMPK, сиртуинови пътеки (Sirtuin pathways), mTOR, инсулинова (Insulin/IGF-1). Те са налични от милиарди години (от самото начало на живота) и са нещо изключително базово.
1) AMPK – това е сигнална пътека, която контролира енергийния метаболизъм в клетките, както и растежа на клетки, автофагията (процес, който е много важен за здравето ни) и най-вече унищожаването на дефектните митохондрии, както и биогенезата на митохондриите.
Митохондриите осигуряват енергия за всяка клетка на тялото ми и затова как стареят те се отразява на това как стареем ние, а с възрастта и времето се влошава/уврежда. Но можем да поправяме увредите им до някаква степен.
2) Сиртуините представляват 7 протеина/ензима, които контролират генната експресия (включване и изключване на гени) и по този начин защитават клетките по различни начини и влияят на дълголетието – потискане на възплаенията в тялото, по-ефективно функциониране на митохондриите и биогенеза (увеличаване на масата им в клетката), регулация на стабилността на ДНК последователността. С времето биват дисрегулирани поради ДНК увредите, които се натрупват в клетките. Следователно с увеличаването на възрастта намалява регулацията/активността на сиртуините и съответно работят по-зле и поправката на тялото е влошена.
3) mTOR е генетична пътека свързана с растежа на клетки, деленето им, синтеза на протеини, метаболизма, автофагията и други важни процеси. Тя бива активирана при множество нежелани клетъчни процеси (образуване на тумори, инсулинова резистентност, увеличено възпаление и други) и е дисрегулирана при рак, диабет тип2 и наднормено тегло. Не е ясно как, но по някакъв начин mTOR засича количеството аминокиселини, които ядем и високите нива на аминокиселини водят до активация на mTOR и съответно ускорено стареене (разбира се не можем и без аминокиселини, така че не правете глупости – те са критично важни за всички процеси в тялото ни).
4) Инсулинова пътека (IIS) – изследвания при различни животински видове показва, че тази пътека играе ключова роля в координацията на растежа, клетъчната диференциацията и метаболизма в отговор на промени в условията на средата и наличните хранителни вещества. Изглежда, че ниската активност на тази пътека е свързана с активацията на FOXO протеините – това са транскрипционни фактори, които са критично важни за клетъчните процеси в тялото ни и изпълняват различни програми за генна експресия, които регулират програмираната клетъчна смърт и устойчивостта на оксидативен стрес. Те играят важна роля в енергийния метаболизъм на тялото и имат роля като протективен фактор спрямо стареенето, която все още не е напълно изяснена, но изглежда, че намаляват/потискат възпаленията в тялото, увеличават устойчивостта на стрес на клетките и увеличават масата на митохондриите в клетките ни (биогенеза).
При бозайниците обаче тази сигнализираща пътека е доста по-сложно устроена и е по-трудно да се отграничи ролята на инсулина и инсулиноподобния растежен фактор за дълголетието. Има малко доказателства, че намалената им активност води до увеличаване на продължителността на живота при мишки, резултатите от изследвания на генетичните и метаболитни характеристики при столетници предполагат, че тя все пак играе някаква роля при стареенето.
Друг механизъм по които работи е, че при ниска активация на тази биохимична пътека има повишена сиртуинова активност (втората изброена) – активират се гени на дълголетието и това защитава клетките от стареене.
Следователно въпросът е как да активираме или деактивираме тези пътеки в желаната от нас посока, как да забавим стареенето на организма ни. Това ще разберете в следващите статии по темата, които ще имат за цел да споменат как можем да увеличим продължителността на живота си и неговото качество (откъм здраве).
Линк към следващата – Стареене и дълголетие част2 – ускоряване на стареенето (какво да не правим).
Някои, но не всички от използваните материали:
David Sinclair – Lifespan (Why we age and why we don’t have to)
Американски съюз за изследване на стареенето
Научна статия1
Научна статия2
Научна статия3