Противораковые методы и старение

Очевидно, в поисках новых способов избирательного (т.е. безвредного для организма в целом) нацеливания на раковые клетки и их уничтожения биологи бывают такими же изобретательными, как и конструкторские бюро оружейных компаний.

Следовательно, вполне можно ожидать, что уже применяемые или разрабатываемые противораковые методы удастся адаптировать для борьбы с анергическими Т-лимфоцитами.

В данном случае враг, можно сказать, ходит с нарисованной прямо на груди мишенью.

Аномальные рецепторные свойства, лишающие эти клетки способности распознавать целевые антигены (отсутствие CD28) и размножаться в ответ на инфекцию (присутствие одновременно KLRG1 и CD57), а, возможно, и некоторые другие метки (например, пониженный уровень CD154, связанный с недостаточной поддержкой старыми Т-лимфоцитами развития В-клеток) позволяют ученым легко распознавать этих вредителей и, следовательно, пригодны для нацеливания на них разрушающих агентов.

Обрушить гнев иммунной системы на ее угнетателей - цель заманчивая, однако иммунизация (и активная, и пассивная) против анергических лимфоцитов связана с существенными проблемами. Прежде всего, их самая характерная антигенная особенность - отсутствие поверхностного белка СD28. Можно, конечно, использовать для нацеливания сочетание рецепторов KLRG1 и СD57, но еще не ясно, все ли нежелательные лимфоциты экспрессируют эти два белка и не несут ли такие же метки другие, нужные нам, клетки.

Правда, иммунологи уже идентифицируют анергические лимфоциты с помощью наборов антител, однако применять их для иммунизации затруднительно. Не стоит также забывать, что проблему придется решать в условиях слабого действия вакцинаций, т.е. '"уколы" против анергических Т-клеток, возможно, хорошо помогут только сравнительно "молодым" иммунологически индивидам. Следовательно, хотя такой подход и перспективен в отношении многих типов токсичных клеток, в случае СD8-клонов его достаточная эффективность вызывает сомнения.

Тем не менее, у нас в запасе остается еще много вариантов. Простейшим представляется применение дендримеров, позволяющих нацеливаться на клетки с помощью множества идентификационных меток, а заодно и воздействовать на мишени различными ядами - от явных токсинов до бора (при использовании борной нейтрон-захватной терапии (БНЗТ)).

В то время как вакцинация против анергических Т-лимфоцитов представляется проблематичной, существует и другой путь использования иммунной системы в качестве пятой колонны, помогающей восстановить власть правительства в изгнании. Если помните, анергические СD8-лимфоциты становятся проблемой, когда перестают подчиняться апоптозным приказам, ведущим в норме к демобилизации этих клеток после отражения атаки патогена, против которого они развертывались. Их строптивость объясняется выработкой избыточных количеств белка bcl-2: его высокий уровень блокирует апоптозные сигналы.

Это подразумевает возможность снятия такой блокады путем введения в не желающие умирать клетки "антисмысловой РНК" - отрезков генетического материала, комплементарных к транскрибируемым с ДНК матрицам для синтеза bcl, а в результате их инактивирующих. В результате выработка bcl-2 как минимум ослабляется. Когда его уровень падает до нормы, а то и практически до нуля, анергические СD8-клетки снова начинают "слышать" приказы самоуничтожиться - и подчиняться им.

Приведет ли очистка "иммунологического пространства" от анергических Т-клеток к полному омоложению иммунной системы? Не могу утверждать этого с уверенностью, поскольку на практике такой вариант еще не проверялся, а наш организм - невероятно сложная машина, у которой известны еще далеко не все части, не говоря уже об их функциях и взаимодействиях.

Проведенные на сегодняшний день исследования четко указывают на достаточно сильное прямое и косвенное иммуносупрессивное действие этих лимфоцитов. Следовательно, избавление от них должно существенно усилить Т-клеточный иммунитет и, вполне вероятно, улучшить работу других, зависящих от Т-клеток компонентов иммунной системы. Однако насколько выраженными будут эти положительные эффекты, мы узнаем, только когда изучим их непосредственно.

Сейчас же мне ясно, что ликвидация анергических Т-клонов не отразится как минимум на одном аспекте иммунологического старения - возрастной инволюции тимуса. Тимус, или вилочковая железа, находится непосредственно за грудиной. Здесь созревают, превращаясь в Т-лимфоциты, иммунные клетки, вырабатываемые костным мозгом. С возрастом ткани тимуса постепенно отмирают, его размеры сокращаются, и он дает нам все меньше наивных Т-лимфоцитов. Естественно, это ограничивает возможности организма реагировать на новые угрозы.

В принципе, существует достаточно очевидный способ решения этой проблемы: стволовоклеточная терапия - весьма перспективная уже в ближайшем будущем методика. Речь идет о превращении недифференцированных эмбриональных (стволовых) клеток в специализированные клетки практически любых тканей, что позволило бы лечить, восстанавливать и омолаживать различные органы. Эти проблемы уже достаточно быстро решаются в экспериментах со всевозможными тканями по всему нашему телу, так что есть веский повод для оптимизма.
Смертельная битва с жирным брюхом
Второй тип потенциально вредных клеток, от избытка которых желательно избавиться, - адипоциты, образующие жировую ткань, особенно так называемый висцеральный (внутренностный) жир, покрывающий внутренние органы - в отличие от подкожного жира, который откладывается, можно сказать, снаружи. Согласно общепризнанному мнению, с возрастом происходит "естественное" повышение резистентности к гормону инсулину, отвечающему за поступление аминокислот и углеводов из крови в жировые и мышечные клетки.

Иными словами, он все хуже справляется со своими задачами. Это ведет к целому спектру опасных метаболических изменений, наиболее выраженных при развитии сахарного диабета 2-го ("взрослого") типа. Кроме того, широко распространено мнение о том, что с возрастом в нашем организме "естественным образом" распространяются всевозможные хронические воспаления - тело как бы медленно сгорает изнутри из-за избыточной выработки провоспалительных сигнальных молекул.

Если мы потребляем с пищей больше калорий, чем расходуем, они не выделяются из организма, а накапливаются в нем. Это не недосмотр нашей эволюции, а одна из стратегий выживания. До сравнительно недавнего (по эволюционным меркам) времени люди достаточно часто сталкивались с недостатком пищи, когда запасенное впрок топливо могло спасти их от голодной смерти. Если организм не сталкивается с такими проблемами и не подвергается специальным нагрузкам (типа силовых упражнений), которые способствуют накоплению активно "сжигающей" калории мышечной ткани или росту костей, он использует простейший способ запасания излишков топлива, превращая его в энергоемкий жир.

Поскольку сейчас в развитых странах голод практически отсутствует, а физические нагрузки - вещь почти исключительно добровольная и не слишком распространенная, жировая ткань не расходуется, а постепенно накапливается с возрастом. В результате объем ее запасов отличает пожилых людей от здоровой молодежи, что позволяет в рамках моего биоинженерного подхода считать эту разницу "возрастной патологией", даже если она и не является аномалией с чисто теоретической точки зрения.

Давно известна связь такой патологии, достигшей масштабов лишнего веса и тем более ожирения, с повышенным риском диабета, ишемической болезни и других недугов, однако каков здесь причинно-следственный механизм, выяснилось только недавно. Возможно, вы слышали, что влияние жира на здоровье зависит от его локализации в теле. "Яблочная" конституция (с накоплением жира в районе поясницы, например в случае "пивного живота") предрасполагает к диабету и ишемической болезни гораздо сильнее, чем "грушевидная" (с основной массой жира в бедрах и ягодицах) - пусть неэстетичная, но для здоровья явно менее опасная.

Биомедицинская основа такой разницы связана с относительными количествами в теле внутренностного и подкожного жира. Первый накапливается главным образом в районе поясницы, поскольку окружает органы брюшной полости, в частности печень и почки. И напротив, подкожный жир распределяется по телу гораздо равномернее, хотя в некоторых местах (например, ягодицах) его, разумеется, больше, чем в прочих.

Недавние исследования показали, что возрастное повышение инсулинорезистентности почти всегда, а возрастное усиление провоспалительной сигнализации во многих случаях можно связать с накоплением избытка внутренностного жира, которое предрасполагает к развитию всех аспектов метаболического расстройства, известного как метаболический синдром или синдром Х. Помимо инсулинорезистентности, он включает недостаток "хорошего" холестерина (липопротеидов высокой плотности, ЛПВП), повышенное артериальное давление, а также избыток в крови триглицеридов (жира) и сахара (глюкозы).

Еще более характерно то, что при сравнении людей разного возраста неодинаковая эффективность у них инсулина сглаживается, если сделать поправку на количество в теле жира, особенно внутренностного.

Большое впечатление производят результаты исследований, проведенных в Медицинском колледже имени Альберта Эйнштейна. Резистентность пожилых животных к инсулину и другим гормонам резко снижалась в результате очень агрессивной операции по удалению большей части внутренностного жира, т.е. после того, как состав их тела приближался к характерному для гораздо более молодых особей или животных того же возраста, но получающих низкокалорийную диету (среди его плюсов - существенное ослабление и возрастной инсулинорезистентности, и провоспалительной стимуляции). Последнее наблюдение особенно показательно, поскольку, как показало дополнительное исследование, у сидящих на голодном пайке пожилых особей больше, чем у молодых, подкожного и меньше внутренностного жира, а эффективность инсулина у этих групп почти одинакова.

О вреде внутренностного жира говорит также недавнее исследование, подтвердившее неэффективность липосакции в смысле снижения инсулинорезистентности, связанной с исходным ожирением. Как известно, потенциальная опасность этой операции сводится к минимуму именно потому, что при ней удаляется только сравнительно легкодоступные, но косметически важные подкожные жировые отложения. С другой стороны, по данным нескольких исследований, у людей с избыточным весом в результате перехода на низкокалорийную диету или усиленной физической активности инсулинорезистентность существенно снижается очень быстро - еще до заметного похудания, но после уменьшения объема внутренностного жира, который, к счастью, при недостатке получаемого извне топлива "сжигается" в первую очередь.

Причины всех этих наблюдений удалось объяснить, когда ученым стала понятнее природа самой жировой ткани. Когда-то ее считали просто инертным хранилищем топлива - чем-то вроде запасной канистры с бензином в багажнике. Теперь мы знаем, что это метаболически активная, динамическая ткань, которая секретирует гормоны и другие сигнальные молекулы и, соответственно, на них реагирует.

Как стало известно, помимо адипоцитов, опорных соединительнотканных элементов, нервов и кровеносных сосудов, наши жировые отложения содержат также иммунные клетки, в частности макрофаги. Фактически адипоциты происходят от тех же предшественников, что и макрофаги, и секретируют много общих с ними регуляторных молекул, включая способствующий свертыванию крови ингибитор-1 активатора плазминогена и такие провоспалительные агенты (цитокины), как альфа-фактор некроза опухолей, моноцит-хемоаттрактантный белок-1 и интерлейкин-6.

По мере разрастания жировой ткани адипоциты выделяют все больше провоспалительных молекул, некоторые из которых стимулируют заселение ее макрофагами, а другие заставляют общие клетки-предшественники адипоцитов и макрофагов дифференцироваться в сторону последних. Макрофаги, в свою очередь, выделяют дополнительные провоспалительные молекулы: возникает так называемая положительная обратная связь - самостимуляция воспалительного процесса.

Однако самым впечатляющим за последнее десятилетие открытием в зарождающейся науке о жире является то, что эти сигнальные молекулы усиливают не только потенциально патологическое системное воспаление, но и инсулинорезистентность. Как показывают исследования, изолированные мышечные и жировые клетки становятся инсулинорезистентными при обработке их вырабатываемыми адипоцитами и макрофагами провоспалительными агентами.

Кроме того, повышенная инсулинорезистентность подопытных грызунов снижается аспирином, отчасти потому, что он блокирует провоспалительный эффект цитокинов. Причем такая связь наблюдается не только в далеких от реальности лабораторных условиях: при сепсисе (заражении крови, т.е. сильном системном воспалении, вызываемом тяжелой инфекцией) у людей часто развивается очень высокая инсулинорезистентность - как часть иммунного ответа.

Очевидно, перечисленные и связанные с ними моменты будут еще десятилетиями давать работу специалистам, занимающимся фундаментальным и клиническим изучением диабета, заставляя их разрешать парадоксы, распутывать сложно переплетенные метаболические пути, перепроверять на различных моделях полученные результаты. К счастью, для наших инженерных целей дожидаться окончательных выводов этих исследований не обязательно: нам достаточно наблюдать патологию и устранять ее.
Традиционный подход
Очевидно, бороться с лишним жиром можно двумя простыми, дешевыми и никак не связанными с биотехнологическим прогрессом способами - диетой и физическими нагрузками. К сожалению, как показывают десятилетия исследований и столетия эмпирических наблюдений, большинству людей, набравших лишний вес, очень трудно от него избавиться. Ежедневный перебор всего лишь 100 ккал, что эквивалентно одному средних размеров печенью, ведет к типичному для человека постепенному потолстению, происходящему за десятилетия между окончанием школы и выходом на пенсию.

И хотя набрать лишние килограммы легко, сбросить их, а тем более сохранять оптимальный вес для большинства людей сложно. Впрочем, ситуация не так ужасна, как часто приходится слышать. Как показывают исследования, примерно каждый пятый человек с лишним весом успешно добивается его стойкого снижения, и уже выясняются необходимые для этого условия.

Тем не менее, метаболические последствия избытка внутренностного жира слишком опасны, а размах ширящейся на наших глазах эпидемии ожирения слишком грандиозен, чтобы оставлять эту форму возрастной патологии на откуп программам самолечения или централизованным мерам по оздоровлению нынешней "токсичной пищевой среды" 40. Будем реалистами: если мы не готовы доверить судьбы миллионов наших современников внезапному всплеску личной или политической сознательности, надо искать биомедицинские решения проблемы внутренностного жира.
Сжигание жира
Один из способов избавления от избытка внутренностного жира - его усиленное "сжигание". Естественно ученые уже десятилетиями пытаются создать ускоряющие этот процесс лекарства, но пока довольно скромные результаты дают тут только амфетамины, а их побочные эффекты и риск развития зависимости явно не входят в наши планы.

Несколько лет большие надежды в смысле борьбы с жиром и сохранения инсулиночувствительности связывались с регулирующим аппетит гормоном лептином. Крайне редкая генетическая мутация, ведущая к врожденному его отсутствию, вызывает и у грызунов, и у людей чудовищное ожирение, а при инъекции таким мышам лептина они быстро худеют. Если заставить грызунов - с помощью генной инженерии - вырабатывать больше лептина внутри их адипоцитов, животные потребляют на 30-50% меньше корма, их инсулиночувствительность возрастает, а жир почти полностью исчезает.

Более того, последние эффекты даже сильнее, чем можно было бы объяснить только ослаблением аппетита. Адипоциты с дополнительным лептиновым геном экспрессировали и другие гены, которые активируют митохондрии, превращаясь в настоящие "жиросжигающие машинки". Однако, как ни парадоксально, хотя инъекции лептина ведут к быстрому избавлению от жира грызунов любой упитанности, уровень этого гормона, заставляющий худеть стройных мышей, исходно наблюдается и в крови их тучных сородичей, которым, соответственно, для аналогичного сбрасывания веса требуется гораздо более высокая его концентрация.

Отчасти это объясняется тем, что, по иронии судьбы, лептин вырабатывается самими адипоцитами, чье заполнение жиром он же и подавляет, т.е. тучность грызунов естественным образом прямо, а не обратно пропорциональна его уровню. И действительно, когда фармацевтический гигант "Хоффман - Ларош" инвестировал целое состояние в разработку технологии массового производства человеческого лептина генетически модифицированными бактериями, полученный продукт как средство сбрасывания веса, мягко говоря, не оправдал ожиданий.

Это навело исследователей на мысль, что у тучных представителей обоих изученных видов развивается аналогичная резистентности к инсулину "лептинорезистентность": уровень гормона высок, но клетки слабо реагируют на его команды отключить аппетит и включить сжигание жира. Как это объясняется на молекулярном уровне, вытекает из недавних работ Роджера Ангера, ученого, который первым привлек всеобщее внимание к лептину, продемонстрировав его мощный эффект на мышах.

Когда перекармливаешь их жирной, высококалорийной пищей, в адипоцитах ослабляется экспрессия генов, кодирующих рецепторы лептина на их поверхности, а в результате клетки перестают воспринимать его команды 44. Аналогичным образом, неопубликованные исследования жировой ткани людей со значительным избытком веса показали, что экспрессия у них гена лептинового рецептора постоянно очень слаба (вплоть до невыявляемой), тогда как у худых молодых людей она сильно колеблется - от довольно низкой до крайне высокой.

К сожалению, как и в случае самого лептина, способ использования гена, кодирующего его рецептор, для борьбы с отрицательными эффектами внутренностного жира неясен. Мыши с лишним геном лептинового рецептора, даже оставаясь худыми на чересчур калорийной диете, не избегают отрицательных последствий перекорма полностью: у них наблюдается такая же "эктопическая" (т.е. находящаяся в неположенном месте) жировая инфильтрация печени, мышц и сердца, как и у евших ту же пищу мышей без дополнительных лептиновых рецепторов. Инсулинорезистентность - главный интересующий нас патологический результат избытка внутренностного жира - в обоих случаях была одинаково высокой.

Хотя можно было бы придумать, как улучшить ситуацию, неоднократно включая и выключая этот ген, а в результате восстанавливая инсулиночувствительность, непонятно, что делать с эктопическим жиром. Очевидно, при отключении гена снова возникнет тот же самый калорийный дисбаланс, который изначально привел к разрастанию адипоцитов. Мы могли бы уменьшать их размеры при каждом раунде терапии, но у нас нет путей избавления от самих этих клеток, а в течение существенно удлинившейся жизни обилие в брюшной полости даже сравнительно мелких адипоцитов, скорее всего, привело бы к метаболической катастрофе.
Реальное урезание жира
По-видимому, более реалистичное решение проблемы внутренностного жира - не укрощение, а уничтожение этой ткани, т.е. значительного количества ее ненужных нам растолстевших адипоцитов. Вероятно, против них можно было бы использовать прицельные терапевтические методы, обсуждавшиеся выше применительно к раковым клеткам и анергическим Т-лимфоцитам. Правда, в отличие от них, у внутренностных адипоцитов неизвестно специфических меток, но в данном случае полного уничтожения противника и не требуется.

В отличие от раковых и анергических Т-клеток, некоторое количество жировой ткани, даже внутренностной, не только метаболически безвредно, но и жизненно необходимо. Это не только запасной бак с горючим, запасы которого мы ежедневно расходуем и пополняем, но и источник обсуждавшихся выше важных для нас сигнальных молекул, в частности регулирующих энергетический обмен гормонов и воспалительных пептидов. Как и все прочие компоненты нашего организма, они созданы эволюцией для его же пользы. Следовательно, задача противовозрастной биоинженерии - бороться не с самим жиром, а с вредом, который он наносит в стареющем теле.
Живые трупы
Теперь рассмотрим еще один тип токсичных клеток, которые называются стареющими. Такой термин предложил по аналогии (довольно сомнительной) с пожилыми людьми один из открывших их ученых, доктор Леонард Хейфлик, работавший тогда в Уистаровском институте (Филадельфия). Эти клетки, как и обсуждавшиеся выше, начинают свой путь нормальными компонентами кожи, суставов, других структур организма. Обычно они ведут себя тихо и не делятся, но способны размножаться по его требованию, что входит в их физиологические функции, - в отличие от постмитотических клеток, которые в зрелом состоянии полностью утрачивают способность к делению и, если замещаются, то только за счет запаса стволовых клеток.

Определяющим признаком стареющих клеток, как и постмитотических, является неспособность делиться. Хейфлик наблюдал, что клетки определенных тканей, вопреки общепринятому в те дни мнению, не размножаются в чашках Петри бесконечно долго: после определенного количества вполне стандартных делений они внезапно впадают в сумеречное состояние - не умирают, но становятся явно аномальными. Приобретают бугристую, с нервными краями форму. Не образуют, как в молодых культурах, четких круглых колоний из плотно контактирующих между собой клеток. Но главное - прекращают размножаться.

Термин "стареющие" применительно к этим клеткам, как уже говорилось, не вполне корректен. Многие считают "старение" неизбежной судьбой всех клеток организма и в конечном итоге причиной его более или менее патологических возрастных изменений. Более того, этот термин ассоциируется с сомнамбулическими стариками, со скрипом доживающими свои последние дни, не принося никакой пользы окружающим, но практически и не вредя им. Может сложиться впечатление, что их единственная вина - возрастное ослабление органов, работу которых они уже не в силах поддерживать.

Фактически же стареющие клетки обычно крайне редки даже у самых глубоких стариков. Однако их потенциальная роль в наших возрастных изменениях оказалась намного сложнее - и гораздо активнее, чем предполагалось ранее.

Самая очевидная характеристика таких клеток, как уже говорилось, - утрата способности к размножению. Тем не менее, как одряхлевшие развратники, они отчаянно пытаются поддерживать свою былую репутацию, выделяя вещества, которые, хотя и являлись некогда необходимыми для их нормальной работы в составе здоровой ткани, могут, вырабатываясь в избыточном количестве, индуцировать развитие рака. Это связано с различными механизмами.

Во-первых, к самым распространенным сигнальным молекулам, избыточно синтезируемым стареющими клетками, относятся химические посредники типа эпидермального фактора роста, которые непосредственно стимулируют деление их соседей. Во-вторых, многие стареющие клетки избыточно синтезируют расщепляющие белки ферменты, в частности матриксовые металлопротеиназы (ММП), играющие роль "демонтажников" при тканевой перестройке.

Они выполняют очень важную функцию - разбирают старые, поврежденные "леса" (матрикс), удерживающие клетки внутри ткани, и расчищают тем самым место для ее роста. Однако, снося в ходе перестройки дома его наружную стену, вы сильно рискуете находящимся внутри имуществом. Повышенная или бесконтрольная активность ММП создает аналогичную ситуацию: раковые клетки, не удерживаемые больше матриксом ткани, в которой возникли, могут мигрировать из нее в совершенно другие участки организма, дав там метастазы.

Позднее ученые обнаружили еще один путь потенциальной стимуляции стареющими клетками начавшегося злокачественного процесса: они создают опасную передозировку фактора роста сосудистого эндотелия (ФРСЭ) и стромальноклеточного фактора-1 (СКФ1), которые способствуют образованию новых кровеносных сосудов.

Как видите, картина намного сложнее, чем казалось еще недавно. Вероятно, феномен клеточного старения - эволюционная реакция на возрастное повреждение ДНК, страхующая нас от ракового роста. Механизм в краткосрочной перспективе весьма эффективный: прекращается чреватое онкологическими последствиями размножение немолодой клетки. Однако, вполне вероятно, что само ее стареющее состояние в конечном итоге способствует развитию рака, дестабилизируя поведение соседей. Очевидно, от источника такой дестабилизации желательно избавиться.
Отправляя зомби на покой
Один из способов избавления от стареющих клеток - их "омоложение". В экспериментах с клеточными культурами этого можно добиться разными методами, в частности путем удлинения израсходованных теломер теломеразой или устранения белков, ответственных за старение. Однако такое "омоложение" создает онкологический риск: обычно клетки стареют в ответ на свои потенциально канцерогенные изменения, включая повреждения ДНК, гиперактивность стимулирующих раковый рост генов или (опять же) чрезмерное укорочение теломер, способствующее мутагенному состоянию. Возобновление в такой ситуации размножения перенесет нас, так сказать, из огня старения в полымя рака.

Аналогичным образом, подавление в стареющих клетках потенциально опасных метаболических процессов - подход рискованный, поскольку они же необходимы для нормальной работы других, здоровых клеток. Хроническая блокада ростовых сигналов, ферментов и воспалительных посредников, вполне вероятно, не позволит стареющим клеткам, образно говоря, орошать посевы рака, но одновременно приведет к клеточному "неурожаю" по всему организму.

Биоинженерный подход к этим дилеммам, как всегда, заключается в устранении не причины, а следствия. Мы готовы сохранить созданный эволюцией механизм обезвреживания потенциально канцерогенных клеток, не трогая метаболическую регуляцию собственно процесса их старения.
Серебряные пули
Первый заметный прогресс в этой области наметился в 1995 в Берклийской национальной лаборатории имени Лоуренса (США). Мы обязаны ему группе, возглавлявшейся доктором Джудит Кампизи, одним из моих соавторов при составлении исходного научного манифеста SENS. Вместе со своими сотрудниками она обнаружила, что сравнительно легкий, надежный тест на активность фермента под названием ассоциированная со старением бета-галактозидаза (АС-бетагал) позволяет выявлять стареющие клетки не только в чашках Петри, но и в образцах кожи пожилых людей.

К сожалении, АС-бетагал не является абсолютно избирательным маркером старения. Как показали дальнейшие исследования, этот фермент встречается и в обычных клетках. Обычно его уровень там очень низок, но бывает и высоким. Оказалось, что, вопреки первоначальной интерпретации результатов лаборатории Кампизи, этот фермент фактически идентичен одному из нормальных компонентов наших лизосом - клеточных "мусоросжигателей", засорение которых лежит в основе многих тяжелых возрастных патологий.

Переход к стареющему статусу не означает внезапного появления АС-бетагал в основном веществе клеток: похоже, в низкой концентрации он присутствует там всегда, независимо от их состояния. Это подтверждается анализами, определяющими уровень самого фермента, однако обычно его так мало, что слишком грубыми методами, исходно использованными группой Кампизи, соответствующая активность, если и выявляется, то едва заметна.

Однако по мере прохождения клеткой циклов деления, все более приближающих ее к старению, уровень АС-бетагал возрастает. Вероятно, начинается ее избыточный синтез - как реакция на возрастные стрессы, в частности на необходимость дополнительных лизосом, поскольку их эффективность постепенно снижается (а также в связи с замедлением клеточного размножения, а значит, и "разбавления" отходов, что увеличивает нагрузку на эти органеллы). Рано или поздно уровень фермента становится достаточным для выявления его активности даже в субоптимальных условиях.

Характерно, что аномально много АС-бетагал обнаруживается также в клетках из тканей, испытывающих стресс, обусловленный воспалительными заболеваниями, которые стимулируют клеточное размножение (например хроническим гепатитом С, атеросклерозом, варикозными язвами). Но самое интересное - ровень этого фермента подскакивает и в клетках, переживающих "кризис" - период, когда они, каким-то образом избежав старения, продолжают делиться, расходуя свои теломеры. Обычно они рано или поздно просто "выдыхаются", но иногда претерпевают мутацию, снимающую блокаду с теломеразных генов, что почти неизбежно ведет к их злокачественному перерождению.

Из всего вышесказанного следует вывод: АС-бетагал - фермент, высокий уровень которого в основном веществе клетки связан с переживанием ею какого-то стресса, который в конечном итоге может вредить ее соседям. Отсюда следует, что, используя богатство этим ферментом как маркер для разрушения стареющих клеток, мы одновременно уничтожали бы и некоторые полезные нам "случайные цели".

Однако можно разработать систему двойного контроля, помогающую выпалывать больше собственно стареющих клеток и минимум безобидных (но "подозрительно выглядящих"). Это связано с тем, что у первых аномально высок уровень не только АС-бетагал, но и других молекул, участвующих в запрограммированном старении. Например в стареющих клетках кожи павиана содержится активированная форма фермента АТМ-киназы, который реагирует на повреждения ДНК, активируя несколько генов-супрессоров опухолей, включая знаменитый р53. Для стареющих клеток характерны также высокие уровни самого р53, связывающего его белка (53ВР1), необходимого для взаимодействия этого гена с АТМ-киназой, и р21 - регулятора старения, действующего под управлением р53.

В некоторых стареющих клетках много также р16, еще одного важного регулятора данного процесса. Уровень АТМ-киназы по еще не ясным причинам медленно растет с возрастом также в нестареющих клетках, поэтому, взятый в изоляции, он не является надежным маркером старения. Однако он, как и другие перечисленные показатели, потенциально может использоваться для нашего двойного контроля - в сочетании с несколькими белками, одновременное присутствие которых отличает стареющую клетку от прочих, где по разным причинам они экспрессируются по отдельности.

Ди Грей Обри

medbe.ru