Реальные и перспективные способы увеличения продолжительности жизни человека. Преодоление старения и сохранение молодости

© Леонид Юрьевич Прохоров, 2021

ISBN 978-5-0053-9933-5

Создано в интеллектуальной издательской системе Ridero

Р е ц е н з е н т ы:

Виктор Абрамович Зуев, доктор медицинских наук, профессор, Заслуженный деятель науки Российской Федерации, Почетный вице-президент Российской академии естественных наук, член Нью-Йоркской академии наук, Главный научный сотрудник Национального исследовательского центра эпидемиологии и микробиологии им. Н. Ф. Гамалеи Минздрава РФ, г. Москвы.

Виталий Иванович Донцов, доктор медицинских наук, ведущий научный сотрудник Федерального исследовательского центра «Информатика и управление» Российской академии наук, Лаборатории «Системного анализа и информационных технологий в медицине и экологии» г. Москвы.

Александр Георгиевич Малыгин, доктор биологических наук, ведущий научный сотрудник Института биохимии им. А. Н. Баха РАН г. Москвы.

Александр Александрович Згурский, кандидат биологических наук, генеральный директор ООО «Медбиокор» г. Москвы.

УДК 576.534; 591.139

Прохоров, Леонид Юрьевич.

Реальные и перспективные способы увеличения продолжительности жизни человека. Преодоление старения и сохранение молодости / Леонид Юрьевич Прохоров. – Москва/Екатеринбург: ООО «Издательские решения» по лицензии «Ridero», 2021. – 304 с.: илл. [68 с. вкл.]

В книге описывается история создания науки геронтологии, методы современной клеточной биологии, которые могут применяться для омоложения кожи и органов человека с использованием его собственных клеток. Рассказывается об открытии теломеразного механизма регулирования деления клеток нашим соотечественником А. М. Оловниковым и обсуждается возможность использования этого достижения для увеличения продолжительности жизни человека. Также уделяется внимание другим известным и проверенным на животных способам увеличения продолжительности жизни, в том числе под воздействием антиоксидантов, голодания, температуры, гормонов и др. Кратко рассматриваются внешние и внутренние проявления старения, характеристика кожи человека и причины ее старения, методика получения и культивирования аутогенных (собственных) фибробластов кожи, процедура клеточной терапии, результаты применения аутогенных фибробластов. Описывается, как клеточная терапия может применяться не только для омоложения кожи, но и для восстановления старых или больных органов, что позволит существенно увеличить продолжительность жизни человека. Приводятся результаты работы, которые свидетельствуют об обратимости процесса поседения в начальной стадии.

Рассматриваются возможности создания полностью искусственных органов, как с использованием клеточных технологий, так и с применением биомеханических конструкций.

Книга предназначена для студентов и научных сотрудников биологических и медицинских ВУЗов, а также для всех, кто интересуется геронтологией, способами омоложения и увеличения активного долголетия.

Ключевые слова: продолжительность жизни, старение, теории старения, омоложение, клеточная терапия, искусственные органы, теломеры, теломераза, ген теломеразы, старые клетки, молодые клетки.

© Прохоров Л. Ю., 2021

© Оформление: ООО «Издательские решения», 2021

В оформлении обложки использованы данные с URL: https://ru.wikipedia.org и фотография с URL: https://yandex.ru/images/search?text=галапагосская%20черепаха

ПРЕДИСЛОВИЕ

В представленной книге автор вводит читателя в проблему, кратко излагая историю интереса человечества к процессу старения. Тринадцать глав основного содержания не одинаковы по объему, тем не менее, все они в совокупности охватывают практически все известные и разрабатываемые на сегодня разделы геронтологии и гериатрии. Действительно, здесь читатель прежде всего знакомится с внешними и внутренними проявлениями старения с анализом тех биофизических и биохимических процессов, которые, собственно, и вызывают все эти явления. Чрезвычайно важна, на мой взгляд, глава «Болезни старения», которая способствует повышению санитарно-гигиенической культуры населения, снижая распространенную тягу к процессам самолечения.

Глава «Теории старения» дает представление о давнишнем и весьма разнообразном подходе к пониманию причин и природы старения, только жаль, что в конце изложения автор, справедливо называя старение физиологическим процессом, не подчеркнул рассмотрения, особенно в последние годы, в частности, старения человека, и как запрограммированного процесса, развивающегося после выключения программы роста.

Весьма своевременным считаю ознакомление читателя с понятиями «биологический» и «календарный» возраст человека. Практически все последующие главы, так или иначе, посвящены главному – продолжительности жизни и возможным способам её увеличения. Люди всегда мечтали увеличить продолжительность своей жизни, и поэтому тема открывается историей продолжительности жизни человека и способам сохранения молодости в далеком прошлом. Практически очень важна следующая глава, посвященная описанию зависимости продолжительности жизни от конкретных условий самой жизни и всего, что с этим может быть связано. Далее автор посвящает читателя в современные проблемы геронтологии и, тем самым, логически подводит его к обоснованию научных подходов в решении проблемы старения и увеличения продолжительности жизни. Этот главный раздел книги как бы разделен на две неравные части – меньшая «Известные и проверенные методы увеличения продолжительности жизни» и большая и очень подробная – «Разрабатываемые методы омоложения, лечения болезней старения и увеличения продолжительности жизни». Раздел очень полный, читается с интересом, и здесь, учитывая возможность практического использования читателями некоторых рекомендаций, хотелось бы заметить следующее. Что касается и тех и других методов, то во избежание возможных осложнений, целесообразно было бы указать на ряд ограничений при их практическом использовании. Так, например, полезно помнить, что антиоксиданты у человека не вызывают существенного замедления скорости старения. Среди гормонов гормон роста, как показали клинические исследования, оказывает сугубо косметический эффект, но при этом его стимулирующий эффект на клеточное размножение может быть опасен возможным размножением и злокачественных клеток. Что касается стволовых клеток, то результат использования их именно в целях омоложения, по мнению научной общественности, может быть неоднозначным в связи с их превращением в любые клетки. Ограничение питания, начатое после полового созревания, может даже привести к сокращению продолжительности жизни. Наконец, физическая нагрузка действительно положительно влияет на качество жизни, но не на её продолжительность.

В заключение следует подчеркнуть несомненную привлекательность собственной теории автора – «Общей теории омоложения всего организма».

Подводя итог рассмотрения книги, следует прежде всего отметить подробное, разностороннее описание и анализ такого сложного процесса как процесс старения с тем, чтобы в главной части изложения остановится на решении главной, конечной задачи геронтологии и гериатрии – разработке способов увеличения продолжительности жизни. Автор справедливо разделил подобную тему и подробно рассматривает как реально существующие методы, так (что в высшей степени важно!) и перспективные методы. Это последнее отражает свежий взгляд автора на всю проблему в целом, т.к. по сути знакомит широкого читателя с результатами современного научного поиска в этой столь важной и, без сомнения, самой привлекательной для человечества области биологических знаний. Рукопись написана прекрасным литературным языком, накопленные научные данные умело скомпанованы, а схемы, рисунки и цветные фотографии прекрасно иллюстрируют излагаемый материал. Научно-популярный, живой стиль изложения, при котором повествование нередко перемежается с дискуссией, насыщенность фактами, бесспорная, как это чувствуется, увлеченность проблемой самого автора – все это вызовет живейший интерес к книге не только широкого круга читателей, но и специалистов-геронтологов, а также всех, интересующихся старением и омоложением.

Виктор Абрамович Зуев, доктор медицинских наук, профессор, Заслуженный деятель науки Российской Федерации, Почетный вице-президент Российской академии естественных наук, член Нью-Йоркской академии наук, главный научный сотрудник Национального исследовательского центра эпидемиологии и микробиологии им. Н. Ф. Гамалеи Минздрава РФ.

ВВЕДЕНИЕ

Старением люди начали интересоваться с незапамятных времен. Еще фараоны в Древнем Египте применяли различные способы для того, чтобы выглядеть моложе и жить дольше, а пирамиды служили усыпальницей и переходом в вечную жизнь в царство мертвых. До нашего времени дошли легенды о царице Нефертити, которая долгие годы сохраняла свою молодость благодаря применению различных средств, которые после ее смерти захоронили в тайнике в одной из пирамид.

Позже были другие знахари, лекари, ученые -алхимики, которые также пытались сохранить молодость и продлить жизнь людей.

В настоящее время ученые продолжают пытаться познать суть старения, найти способы его замедления. В 20 веке сделаны открытия новых биологических законов, которые уже в обозримом будущем помогут создать способы продления жизни, в том числе открытие Л. Хейфликом предела деления клеток в искусственных условиях, а также теломеразной теории регулирования деления клеток нашего соотечественника к. б. н. А.М. Оловникова, которая позволяет преодолевать этот предел. Разрабатываются новые гипотезы старения, а также методы омоложения организма, например, с использованием фермента теломеразы.

К сожалению, до сих пор реально никому еще не удалось решить эту проблему. Необходимо отметить, что только успехи медицины, но не геронтологии позволили реально увеличить среднюю продолжительность жизни с 35—40 лет в начале 20 века до 70—80 лет в конце 20 и начале 21 века, в частности, благодаря открытию пенициллина и победы над большинством инфекционных заболеваний, а также благодаря успехам в лечении сердечно-сосудистых заболеваний.

При старении организма развиваются старческие болезни, ухудшается внешний вид, возникают атеросклероз, слабоумие, канцерогенез, ишемическая болезнь, инфаркт миокарда и т. д. Что же делать? Ответ очень прост: надо всегда оставаться молодым, периодически делать омоложение стареющего организма и тогда не будет тех проблем, которые перечислены выше. Для большинства людей это фантастика, однако, уже сейчас есть методы, которые позволяют омолаживать кожу. На очереди омоложение других тканей и органов. Установлено, что число живых, работающих и способных к делению клеток с возрастом постоянно уменьшается (Стрелер, 1964). Отмершие клетки замещаются соединительной тканью. Соединительная ткань играет большую роль в процессе старения организма. В некоторых стареющих органах умершие специализированные клетки замещаются на клетки соединительной ткани, неспособные выполнять функции данного органа. Например, кардиомиоциты (мышечные клетки сердца) при их гибели в результате инфаркта могут замещаться фибробластами, образуя рубец, который лишен способности сокращаться.

Следовательно, важно заменять старые или погибшие клетки на молодые, полноценно функционирующие. Похожая задача – это устранение старой соединительной ткани и замена ее на молодую. Применение того и другого метода в комплексе может дать максимальный эффект.

Частная задача, которая уже решается сегодня – омоложение кожи. Для омоложения кожи, устранения морщин, рубцов после операций, угрей в настоящее время уже разработаны методы, которые дают однозначно положительный результат.

Так почему мы все с вами стареем, почему с годами уходит молодость, дряхлеет тело, слабеет ум? И как сделать так, чтобы всего этого с нами не происходило? Обо всем этом и пойдет речь в этой книге.

БИОФИЗИЧЕСКИЕ И БИОХИМИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ СТАРЕНИЯ

При старении организма наблюдаются как внешние, так и внутренние изменения. К внешним и очевидным изменениям человека с возрастом можно отнести поседение волос и ухудшение их вида, морщинистость кожи, ее утончение, ослабление физической силы, как рук, так и ног, ухудшение зрения, слуха, обоняния, замедление реакции, ухудшение ориентации в пространстве, забывчивость, невнимательность.

Основой этого являются внутренние изменения органов и структур организма. Поседение происходит вследствие прекращения поступления пигмента меланина к растущему волосу, в результате чего волос не окрашивается и выглядит бесцветным, т.е. седым. Уменьшение выработки сала сальными железами головы приводит к тому, что волосы перестают смазываться и выглядят тусклыми, безжизненными, они становятся также тоньше за счет уменьшения активности клеток кератиноцитов, которые вырабатывают основу волоса и определяют его толщину. Мышечная сила ослабляется из-за уменьшения числа работоспособных мышечных клеток, а реакция – за счет отмирания части нервных клеток и ухудшения работы еще не умерших. Зрение и обоняние ухудшается за счет гибели светочувствительных клеток глаза и обонятельных клеток носа, соответственно. Потеря ориентации в пространстве, забывчивость, невнимательность являются следствием нарушений в работе центральной нервной системы, т.е. головного мозга, что в свою очередь обусловливается уменьшением числа работоспособных нейронов и ослаблением связей между ними.

Ухудшается работа всех внутренних органов: печени, почек, надпочечников, желчного пузыря, селезенки, желудка, кишечника, простаты, мочевыделительной системы. Их функциональность нарушается также по причине уменьшения числа работоспособных клеток в каждом органе и заменой их соединительной тканью и/или отмершими разрушенными клетками.

В самих клетках нарушаются протекающие в них различные биохимические реакции, в том числе синтез белков, изменяются внутренние структуры, накапливаются повреждения в генетическом аппарате клетки, в ядерной ДНК, РНК, в митохондриях, аппарате Гольджи; в ядерной и цитоплазматической мембране появляются микроотверстия, нарушается ее целостность, ухудшается общая работоспособность клеток. У части клеток теряется способность к делению, соответственно к размножению и невозможности заменить старые неработающие клетки на молодые, полноценно функционирующие.

Причина происходящих изменений – процесс старения, который затрагивает все уровни организма. Интуитивно все понимают, что человек с возрастом стареет, т.е. в нем происходят старческие изменения. Однако процесс старения надо описать с научной точки зрения. Ученые разной специализации во всем мире пытаются понять суть старения, формализовать этот процесс, описать его, создать свою теорию старения. Поскольку разные ученые обладают разной базой знаний, то они рассматривают старение с уклоном в свою сторону. В настоящее время сформировано более 300 теорий (гипотез) старения, некоторые из них описаны в следующих главах.

ВНЕШНИЕ И ВНУТРЕННИЕ ПРОЯВЛЕНИЯ СТАРЕНИЯ ЧЕЛОВЕКА

С возрастом изменяются общие размеры, форма и состав тела, мягкие части лица и кожный покров, изменяется костная система.

► Изменение кожи начинается обычно после 40 лет, особенно это заметно на структуре верхнего (эпидермального) слоя, который утончается и уплощается. К 80 годам его толщина на 25% меньше, чем в 30 лет. Сглаживается рельеф кожного рисунка на ладонях, подошвах и пальцах рук и ног. Изменения затрагивают сосочковый слой собственно кожи (дермы), который также становится более тонким. Постепенно атрофируется подкожная жировая клетчатка, которая у долгожителей со временем может исчезнуть совсем. На коже появляются коричневые пигментные пятна, что характерно для плеч, груди, тыльной стороне кистей и т. д. (Хрисанфова, 1999).

По другим данным, видимое старение кожи проявляется уже с 25-летнего возраста, когда начинает истончаться подкожная жировая ткань, снижается эластичность коллагеновых структур (Руководство по геронтологии, 2005).

Из-за уменьшения числа потовых и сальных желез кожа становится более сухой, уменьшается ее эластичность. У мужчин понижение салоотделения происходит позже, чем у женщин. Наиболее наглядными признаками старения являются морщины. С возрастом появляются множественные морщины на коже, особенно на открытых участках, таких как лицо, например, так называемые «гусиные лапки» у наружного угла глаза (Хрисанфова, 1999). На рис.1 приведена фотография молодой европейской женщины в возрасте 22 года, а на рис. 2, для сравнения, фотография той же, но уже состарившейся женщины в 102 года. Лицо стареет быстрее, чем другие части тела. Объясняется это тем, что лицо больше подвержено атмосферным воздействиям, в том числе солнечному свету, по сравнению с другими частями тела. Старение под воздействием солнечного света принято называть фотостарением, так как солнечный свет ускоряет старение кожи.

Особенно влияет на этот процесс ультрафиолетовое излучение, входящее в состав солнечного спектра (Молочков и др., 2005). Ускоряет старение кожи также воздействие ветра, пыли, сухости, действие микроорганизмов, компоненты моющих средств и т. д.

Температура кожи снижается, особенно у долгожителей. Это объясняется общим понижением обменных процессов, но отчасти связано и с ухудшением кровоснабжения и изменениями в потовых железах. Из-за уменьшения их числа ослабляется выделительная функция кожи (Хрисанфова, 1999).

► Значительные изменения претерпевает и волосяной покров. Начиная уже с 30 лет, уменьшается количество волос на коже (точнее их плотность – число волос на единице поверхности), они седеют, то есть перестают окрашиваться пигментом. Одной из причин поседения считается то, что клетки волосяных луковиц (меланоциты) теряют способность образовывать красящий пигмент. Однако, предполагается, что возможна еще и другая причина – нарушение процесса переноса пигмента от меланоцитов к растущему волосу (Прохоров, 2015б). Хотя рост волос снижается, у пожилых женщин нередко появляются волосы на лице (на верхней губе и на подбородке). В то же время волосы на теле, на конечностях и в области бровей после 60 лет могут исчезать.

► Старение отражается на костной системе: искривляется позвоночник; уплощаются межпозвонковые диски и деградирует хрящ суставных поверхностей костей. Постоянный признак старения (особенно он выражен у женщин в возрасте старше 45—50 лет) – остеопороз, – снижение плотности костной ткани.

► С возрастом изменяются общие размеры и форма тела, мягкие части лица. По некоторым данным, после 60 лет рост мужчин и женщин уменьшается в среднем на 0,5—1 см за пятилетие. Это происходит из-за уплощения межпозвонковых дисков и увеличения сутулости.

► Изменяется соотношение компонентов тела – мускульного и жирового. Количество мышечной ткани максимально в 20—30 лет, затем начинается вначале слабое, а затем нарастающее ее снижение, особенно после 50 лет. В связи с этим происходит и снижение мышечной силы, примерно к 70—80 годам силовые показатели уменьшаются приблизительно в два раза. Уменьшается подкожный жировой слой и увеличивается объем внутреннего жира в брюшной области.

► Старение нервной системы проявляется многообразно. Это касается как центральной нервной системы (мозга), так и периферической нервной системы. Старение проявляется в функциональных и психологических изменениях, отражающихся на умственной и физической работоспособности, памяти, эмоциях, сложных поведенческих реакциях и других сторонах жизнедеятельности. Структурно старение выражается, прежде всего, в уменьшении количества нервных клеток – нейронов. Хотя некоторое снижение может происходить уже вскоре после рождения, заметная их потеря отмечается довольно поздно, начиная с 50—60 лет, и происходит неравномерно в разных зонах головного мозга. Утрата нейронов в коре головного мозга старых людей может достигать 40—50% и более. В старости снижаются плотность расположения и размеры нейронов, в них откладывается пигмент. Возрастные явления отмечаются также в спинном мозге и периферической нервной системе, наблюдаются они и во всех звеньях вегетативной нервной системы (Хрисанфова, 1999).

► При старении ухудшаются состояние и функции других систем, тканей и органов организма, в том числе органы чувств, сердечно-сосудистая, вегетативная и иммунная системы, пищеварительные органы, органы эндокринной системы и др. (Руководство по геронтологии,

2005).

►Происходит изменение физиологических показателей:

– снижение уровня основного обмена на 20% от уровня в 25—30 лет;

– снижение скорости проведения нервных импульсов на 15%;

– снижение содержания внутриклеточной воды в среднем на 25%;

– снижение сердечного индекса на 30—35%;

– снижение скорости клубочковой фильтрации в почках на 40—45%;

– снижение почечного кровотока (по диодрасту) на 50—55%;

– снижение максимальной емкости легких на 55—60%;

– снижение скорости кровотока на 65—70%;

– снижение числа клеток в разных органах на 5—15%;

– снижение скорости самообновления органов, например, в печени движение изотопной метки замедляется в десятки раз;

– увеличение частотного порога восприятия звука;

– увеличение расстояния ближнего зрения (Донцов и др., 2010).