Хотя некоторые люди могут быть старше по хронологическому возрасту, их биологический возраст может быть намного моложе. FangXiaNuo/E+ через Getty Images

Вы, вероятно, знаете кого-то, кто, кажется, стареть медленно, кажущиеся годами моложе, чем предполагает их дата рождения. И вы, вероятно, видели обратное — кого-то, чье тело и разум кажутся гораздо более разрушенными временем, чем другие. Почему некоторые люди, кажется, скользят по своим золотым годам, а другие физиологически борются в среднем возрасте?

У меня есть работал в области старения на протяжении всей моей научной карьеры, и я преподаю клеточную и молекулярную биологию старения в Мичиганском университете. Исследования старения, как правило, не сводятся к поиску единственного лекарства, которое устраняет все, что может беспокоить вас в старости. Вместо этого последние десять или два года работы указывают на то, что старение является многофакторным процессом, и никакое одно вмешательство не может остановить его все.

Что такое старение?

Существует множество различных определений старения, но в целом ученые сходятся во мнении. некоторые общие черты: Старение — это процесс, зависящий от времени, который приводит к повышенной уязвимости к болезням, травмам и смерти. Этот процесс является как внутренним, когда ваше собственное тело вызывает новые проблемы, так и внешним, когда воздействие окружающей среды повреждает ваши ткани.

Ваше тело состоит из триллионы клеток, и каждый из них не только отвечает за одну или несколько функций, характерных для ткани, в которой он находится, но также должен выполнять всю работу по поддержанию своей жизни. Это включает в себя метаболизм питательных веществ, избавление от отходов, обмен сигналами с другими клетками и адаптацию к стрессу.

Старение является результатом ряда физиологических факторов.

Проблема в том, что каждый отдельный процесс и компонент в каждой из ваших ячеек может быть прерван или поврежден. Таким образом, ваши клетки ежедневно тратят много энергии на предотвращение, распознавание и устранение этих проблем.

Старение можно рассматривать как постепенную утрату способности поддерживать гомеостаз - состояние баланса между системами организма - либо из-за неспособности предотвратить или распознать повреждение и плохое функционирование, либо из-за неадекватного или быстрого устранения проблем по мере их возникновения. Старение является результатом сочетания этих проблем. Десятилетия исследований показали, что почти все клеточные процессы с возрастом ухудшаются.

Восстановление ДНК и переработка белков

Большинство исследований клеточного старения сосредоточено на изучении того, как ДНК и белки меняются с возрастом. Ученые также начинают рассматривать потенциальную роль многих других важных биомолекул в клетке в процессе старения.

Одной из главных задач клетки является поддержание своей ДНК — инструкции, которую читает клеточный механизм для производства определенных белков. Поддержание ДНК включает в себя защиту от повреждений генетического материала и связанных с ним молекул и точное восстановление.

Белки — рабочие клетки. Они выполняют химические реакции, обеспечивают структурную поддержку, отправляют и получают сообщения, удерживают и высвобождают энергию и многое другое. Если белок поврежден, клетка использует механизмы с участием специальные белки которые либо пытаются исправить сломанный белок, либо отправляют его на переработку. Подобные механизмы убирают белки с пути или уничтожают их, когда они больше не нужны. Таким образом, его компоненты могут быть использованы позже для создания нового белка.

Старение разрушает тонкую биологическую сеть

Взаимодействие между компонентами внутри клеток, клетками в целом, органами и окружающей средой представляет собой сложную и постоянно меняющуюся сеть информации.

Когда все процессы, связанные с созданием и поддержанием функции ДНК и белков, работают нормально, различные компартменты внутри клетки выполняют особые функции: называются органеллами – может поддерживать здоровье и функцию клетки. Чтобы орган работал хорошо, большинство клеток, из которых он состоит, должны хорошо функционировать. И для того, чтобы весь организм выжил и процветал, все органы в его теле должны работать хорошо.

Старение может привести к дисфункции на любом из этих уровней, от субклеточного до организменного. Может быть ген, кодирующий важный белок для репарации ДНК был поврежден, и теперь все остальные гены в клетке, скорее всего, будут восстановлены неправильно. Или, возможно, клетка системы утилизации больше не могут разрушать дисфункциональные компоненты. Даже системы связи между клетками, тканями и органами могут быть нарушены связи, что делает организм менее способным реагировать на изменения внутри тела.

Случайный случай может привести к растущему бремени молекулярных и клеточных повреждений, которые со временем восстанавливаются все хуже. По мере того, как этот ущерб накапливается, системы, предназначенные для его устранения, также накапливают ущерб. Это приводит к цикл нарастающего износа по мере старения клеток.

Антивозрастные вмешательства

Взаимозависимость жизненных клеточных процессов — палка о двух концах: достаточно повредить один процесс, и все другие процессы, которые взаимодействуют с ним или зависят от него, нарушаются. Однако эта взаимосвязь также означает, что поддержка одного сильно взаимосвязанного процесса также может улучшить связанные функции. Фактически, именно так работают самые успешные антивозрастные вмешательства.

Не существует серебряной пули, чтобы остановить старение, но некоторые вмешательства, похоже, замедляют старение в лаборатории. Несмотря на то, что в настоящее время проводятся клинические испытания, изучающие различные подходы на людях, большинство существующих данных поступает от животных, таких как нематоды, мухи, мыши и нечеловеческие приматы.

Одним из наиболее изученных вмешательств является ограничение калорийности, что включает в себя снижение количества калорий, которое животное обычно потребляет, не лишая его необходимых питательных веществ. Одобренный FDA препарат, используемый при трансплантации органов и некоторых видах лечения рака. называется рапамицин кажется, работает, используя по крайней мере подмножество тех же путей что ограничение калорий активируется в клетке. Оба воздействуют на сигнальные узлы, которые направляют клетку на сохранение имеющихся у нее биомолекул, а не на рост и создание новых биомолекул. Со временем эта клеточная версия «сокращать, повторно использовать, перерабатывать» удаляет поврежденные компоненты и оставляет более высокую долю функциональных компонентов.

Влияние ограничения калорий на старение все еще изучается.

Другие вмешательства включают изменение уровень некоторых метаболитов, выборочно разрушение стареющих клеток которые перестали делиться, меняя кишечная микробиома и поведенческие модификации.

Общим для всех этих вмешательств является то, что они влияют на основные процессы, которые имеют решающее значение для клеточного гомеостаза, часто становятся нерегулируемыми или дисфункциональными с возрастом и связаны с другими системами поддержания клеток. Часто эти процессы являются центральными движущими силами механизмов, защищающих ДНК и белки в организме.

Единой причины старения не существует. Не бывает двух людей одинаково стареющих, как и двух клеток. Есть бесчисленное множество способов, с помощью которых ваша базовая биология со временем может пойти не так, и они в сумме создают уникальную сеть факторов, связанных со старением, для каждого человека, которые делают поиск универсальная антивозрастная процедура чрезвычайно сложно.

Однако исследование вмешательств, направленных одновременно на несколько важных клеточных процессов, может помочь улучшить и сохранить здоровье на протяжении большей части жизни. Эти достижения могут помочь людям жить дольше.

Об авторе

Эллен Куорлз, доцент кафедры молекулярной, клеточной и биологии развития, Мичиганский университет

Эта статья переиздана из Беседа под лицензией Creative Commons. Прочтите оригинал статьи.