«Против часовой стрелки: Что такое старение и как с ним бороться»
Почему мы стареем? И можно ли если не остановить, то хотя бы замедлить этот процесс? В книге «Против часовой стрелки: Что такое старение и как с ним бороться» (издательство «Альпина нон-фикшн») биолог, научный журналист и редактор N + 1 Полина Лосева рассказывает, как стареет человеческое тело, почему возрастные изменения — это не всегда плохо и что мешает науке наконец обнаружить таблетку от старости. Оргкомитет премии «Просветитель» включил эту книгу в «длинный список» из 25 книг, среди которых будут выбраны финалисты и лауреаты премии. N + 1 предлагает своим читателям ознакомиться с отрывком, посвященным свободнорадикальной теории старения и расплате за временную победу над старостью.
Самый главный яд
Приверженцы теорий старения как изнашивания любят категоричные высказывания. Например, геронтолог из Орхусского университета Суреш Раттан описывает свое видение проблемы так: “Каждый раз, когда я вдыхаю, — говорит он, — я убиваю себя. Каждый раз, когда я ем, я убиваю себя”.
Однако это не просто красивые слова. На самом деле это парафраз самой мощной из теорий “wear and tear” — свободнорадикальной теории старения, которую предложил американский химик Денхам Харман в 1955 году. С точки зрения этой теории причина распада тела кроется в повреждениях макромолекул. В них, в свою очередь, виноваты свободные радикалы, а своим появлением в клетках они обязаны страшному яду — кислороду.
Несмотря на то, что в организме человека пищеварительная и дыхательная системы существуют отдельно друг от друга, для клетки питание и дыхание — это части единого процесса. Кислород, который поставляет в организм дыхательная система, нужен клеткам для того, чтобы есть, то есть получать энергию из пищи.
Основной пищей для наших клеток является глюкоза. Добыть из нее энергию можно прямо в процессе расщепления на части, этот процесс называют гликолизом. Но при этом энергии получается немного — если измерять ее в “энергетической валюте” клетки, молекулах АТФ. Поэтому клетка может прожить на одном гликолизе недолго — так делают, например, мышечные волокна при сокращении, когда энергия нужна срочно.
Если же у клетки есть время на то, чтобы добыть побольше энергии, то она идет более длинным путем: то, что осталось от глюкозы после расщепления, отправляется в митохондрию. Там распад глюкозы продолжается, пока от молекулы не остаются только углекислый газ (который мы выдыхаем), а еще отдельные протоны и электроны на специальных переносчиках, главный из которых — НАД (его обозначают как НАД·Н, когда на нем есть водород, и как НАД+, когда он “свободен”).
Долгий путь расщепления глюкозы в митохондриях дает в 18 раз больше энергии (АТФ), чем гликолиз. Кроме того, с помощью митохондрий клетка может получать энергию и из других молекул — например, белков и жиров, — которые не могут участвовать в гликолизе.
Но за высокоэффективное митохондриальное дыхание клетке приходится платить. Чтобы вовремя освобождать переносчики, клетка использует кислород: он реагирует с протонами и электронами, образуя молекулы воды. Таким образом, клетка становится зависима от поступления кислорода, а в его отсутствие быстро гибнет.
В то же время у кислорода есть и одно неприятное свойство: поскольку это химически активная молекула, время от времени она вступает в незапланированные химические реакции. Например, захватывает не четыре электрона, как положено, а всего один — и превращается в супероксид. Встречаясь с протонами, супероксид превращается в перекись водорода. А она уже, в свою очередь, распадается, образуя гидро ксильный радикал. Все это — активные формы кислорода, которые дают начало другим свободным радикалам в клетке, вступая в реакции с окружающими их молекулами, а затем повреждают белки, жиры и — в крайних случаях — даже ДНК, вызывая в клетке окислительный стресс.