Советский геронтолог В.М. Дильман в 1987 году опубликовал книгу «Четыре модели медицины», в которой обосновал использование достаточно простых методов оценки преждевременного старения организма, применимых в повседневной клинической практике. Повышенная масса тела или, точнее, содержание жира в теле, которое косвенно может быть рассчитано по показателю роста, массы тела и данных измерения толщины кожно-жировых складок, позволяет судить о склонности к целому ряду серьезных заболеваний (сердечно-сосудистым, сахарному диабету 2-го типа, инсульту[23], остеоартриту[24], гипертонической болезни[25]). Общий уровень в крови липопротеидов[26] и триглицеридов[27] – маркер предрасположенности к атеросклерозу, коронарной болезни сердца[28], инфаркту миокарда[29], панкреатиту[30]. Отклонение от нормы уровня холестерина[31] и холестерина в составе липопротеидов низкой плотности[32] – предрасположенность к атеросклерозу, коронарной болезни сердца. Превышение над нормой количества глюкозы в плазме крови натощак (≥ 6,1) и через 2 часа после приема внутрь 75 г глюкозы[33] (≥ 11,1) говорит о сахарном диабете 2-го типа. Величина артериального давления сигнализирует о вероятности сердечно-сосудистых заболеваний, риске инсульта, коронарной болезни сердца.
Исследования, выполненные в ведущих лабораториях мира в последние годы, позволили выявить более тонкие изменения, по которым можно оценить скорость старения организма. Поскольку не все они успели найти клиническое применение, отнесем их к группе экспериментальных (рис. 1).
Рис. 1. Группы экспериментальных биомаркеров старения.
Изменения на клеточном уровне
Прежде чем раскрыть сложную и многогранную тему молекулярных и клеточных биомаркеров старения, хотелось бы напомнить читателю, как устроена живая клетка, и ввести ключевые понятия, которые встретятся далее в книге.
Кирпичиком жизни на Земле является клетка. Именно она несет в себе все отличительные свойства живого – способность самовоспроизведения, обмена веществ, хранения и передачи наследственной информации. Живая клетка больше всего похожа на крупный химический завод, в котором параллельно осуществляется множество химических процессов. Чтобы один процесс не мешал другому (а некоторые из них могут быть взаимоисключающими), пространство клетки разделено на изолированные отсеки – органеллы[34]. Например, функцию клеточного дыхания[35] (выработки энергии для жизненных процессов) выполняют органеллы, называемые митохондриями, за хранение инструкций для создания белков отвечает ядро; адресную доставку, созревание и сортировку наномашин внутри клетки, поглощение и перемещение веществ в клетку и из клетки совместно выполняют эндоплазматическая сеть[36] и аппарат Гольджи[37]; функцию утилизации устаревших конструкций берут на себя лизосомы. Барьерную функцию между отсеками, а также между клеткой и внешней средой выполняют мембраны, тонкие пленки, в основном состоящие из жиров, холестерина и некоторого количества специализированных белков. Что же производит этот необычный «завод»? Он делает все необходимые для жизни самой клетки детали и осуществляет их сборку.
Важнейшим продуктом жизнедеятельности клетки являются макромолекулы – органические полимеры, составленные из повторяющихся простых блоков. Например, белки (или протеины) состоят из чередующихся между собой 20 различных аминокислот. В зависимости от длины и состава последовательности аминокислот каждый белок обладает своей особой функцией. Общее количество функций белков огромно. Например, белок гемоглобин переносит кислород, белки коллаген и эластин придают упругость стенке сосуда, кератин – защищает покровы тела от механического повреждения. Есть белки, которые служат переносчиками сигналов между клетками (пептидные гормоны, цитокины) или играют роль приемников таких сигналов (рецепторы). Однако наиболее разнообразны белки-ферменты, которые ускоряют каждый свой аспект метаболизма (образование или расщепление того или иного сахара, аминокислоты, макромолекулы). В отсутствие ферментов биохимические процессы в клетке шли бы в тысячи раз медленнее, если вообще были бы возможны. Иногда ферменты собираются в большие нанофабрики, такие как рибосомы (заведующие сборкой новых белков, согласно инструкциям, поступающим из клеточного ядра), протеасомы (фабрики по утилизации просроченных или избыточных белков), сплайсосомы (наномашины для доработки инструкций – матричных РНК).
27
Триглицериды – природные органические соединения, состоящие из глицерина и жирных кислот.
33
Глюкоза – виноградный сахар, моносахарид, играющий ключевую роль в энергетическом метаболизме клеток.
34
Органеллы – внутриклеточные структуры, выполняющие различные функции для поддержания деятельности клетки.
35
Совокупность биохимических реакций, протекающих в клетках живых организмов, в ходе которых происходит окисление углеводов, липидов и аминокислот до углекислого газа и воды с запасанием выделяющейся энергии в молекуле АТФ.
36
Органелла клетки, представляющая собой разветвленную систему из окруженных мембраной уплощенных полостей, пузырьков и канальцев и служащая для транспорта белков, синтеза и транспорта липидов и стероидов, формирования ядерной оболочки, запасания внутриклеточного кальция.
37
Эта органелла представляет собой образованную мембраной систему плоских цистерн, вакуолей и мелких пузырьков. В аппарат Гольджи поступают синтезированные на мембранах эндоплазматической сети белки и липиды, к ним могут присоединяться полисахариды. Дозревшие таким образом макромолекулы используются самой клеткой или выводятся из нее (так, например, выделяется слизь и пищеварительные ферменты). Аппарат Гольджи образует лизосомы, необходимые для внутриклеточного переваривания устаревших частей клетки, вирусов и бактерий.