Культура человеческих клеток, в которой произошло максимально возможное число делений (справа), содержит вариант белка фибронектина (бурые пятна), выявленного при помощи моноклональных антител, полученных М. Портер из Медицинского колледжа Бэйлора. В культуре молодых клеток (слева) нет такой формы фибронектина

Успехи нейробиологии, иммунологии и молекулярной биологии сделали возможным анализ молекулярных изменений, происходящих при старении. «Произошли значительные сдвиги в составе исследователей»,— говорит К. Финч из Университета Южной Калифорнии, один из организаторов состоявшейся недавно в Санта-Фе конференции, посвященной механизмам старения. По словам Т. Джонсона из Колорадского университета в Боулдере, организовавшего вместе с Финчем эту встречу, она знаменовала признание «аутсайдерных» направлений: «Пять лет назад еще не существовало молекулярной биологии старения: теперь же не меньше половины всех обсуждений было об использовании современных биотехнологических подходов».

Некоторым почтенным теориям дали отставку. «Никто уже не верит, что существует единственный ген, контролирующий старение,— это очевидная перемена по сравнению с представлениями десятилетней давности»,— отмечает Финч. По мнению Джонсона, на сегодняшний день нет экспериментальных данных, подтверждающих другую правдоподобную гипотезу, а именно о накоплении в клетке случайных ошибок в генах и белках до тех пор, пока не случится неизбежная катастрофа. В самом деле, стареющие клетки (т.е. клетки, прекратившие деление в культуре) сохраняют способность к репликации ДНК. «Сейчас мы больше не ищем единственную причину,— говорит Джонсон. — Старение развивается в результате действия многих факторов».

Прежние теории уступают место новым. Теперь уже ясно, что многие изменения, связанные со старением, обусловлены генетически запрограммированными процессами. В раковых клетках, способных к неограниченному размножению, обычно не появляется изменений в экспрессии генов, как в нормальных клетках. На генетическую программу можно влиять. Например, известно, что ограничения в питании увеличивают продолжительность жизни. По данным А. Ричардсона из Университета шт. Иллинойс, у крыс это увеличение сопровождается усилением экспрессии некоторых генов в клетках печени. Однако при реализации генетических программ присутствует и случайный компонeнт. П.Хорнсби из Медицинского колледжа Джорджии показал, что некоторые клетки быка при каждом новом делении с некой фиксированной вероятностью теряют способность к экспрессии определенного гена. (Как сказал Хорнсби, клетки забывают, что им полагалось делать.)

Связанные со старением изменения деятельности некоторых генов могут играть роковую роль. Например, П. Свердлов из Виргинского университета показал, что в человеческих клетках, приближающихся к утрате способности делиться в культуре, снижается содержание связанной формы белка, называемого убикитином. Одна из функций этого белка состоит в «маркировании» отслуживших свой срок других белков для последующего их разрушения. Свердлов полагает, что в стареющих клетках нарушается система связывания убикитина, в результате чего накапливаются поврежденные белки.

Еще один ключ к пониманию процесса старения заключен в механизме, обеспечивающем прекращение размножения клеток в культуре. А. Спиринг, Дж. Смит и их коллеги из Медицинского колледжа Бэйлора в Хьюстоне нашли вещество (и сейчас пытаются его выделить), которое присутствует только в стареющих клетках и подавляет синтез ДНК. Им удалось получить мутантную линию клеток человека, способных к неограниченному размножению, но производящих ингибитор, который может действовать на другие клетки.

Весьма интересные результаты получены в исследованиях, посвященных белку фибронектину, который участвует в фиксации положения и поддержании формы клетки. М. портер из Медицинского колледжа Бэйлора обнаружила вариант фибронектина, присутствующий только в стареющих клетках. Ее данные согласуются с результатами других исследований, согласно которым изменения транскрипции генов в старых клетках часто затрагивают фибронектин. По-видимому, измененный белок не способен к выполнению своей функции.

Несмотря на все эти многообещающие направления, остается много неясного. Вновь и вновь возникает вопрос: являются специфические изменения работы генов причиной или следствием старения клеток и имеют ли они отношение к старению целого организма. Здесь подходящими объектами для изучения могут быть деструктивные заболевания нервной системы, такие как болезнь Альцгеймера, которая, возможно, отчасти обусловлена генетически. К. Миллер из Университета Южной Калифорнии применил моноклональные антитела для идентификации небольших групп нейронов, дегенерирующих при таких заболеваниях; эти исследования, возможно, помогут разобраться в механизме неврологических нарушений.

Если важные изменения при старении действительно запрограммированы генетически, то для чего? Быть может, это оказалось выгодно в ходе эволюции? Джонсон обнаружил у червя Caenorhabditis elegans ген, названный им age-1, который уменьшает продолжительность жизни, но компенсирует это увеличением плодовитости. Особи, мутантные по гену age-1, живут на 70% дольше, чем нормальные, но производят в 5 раз меньше потомства. Возможно, подобные гены есть и у других видов.

Не исключено, что изменения иммунной системы человека при старении тоже имеют полезные аспекты. М. Векслер из Медицинского колледжа Корнеллского университета обнаружил, что у пожилых людей только четверть всей популяции T-лимфоцитов в полной мере сохраняет способность к пролиферации в ответе на внешний стимул, чем объясняется большая подверженность пожилых людей инфекционным заболеваниям. Однако это же позволяет иммунокомпетентным клеткам более тщательно следить за собственными тканями организма (похоже, так оно и есть на самом деле), благодаря чему уменьшается вероятность рака.

При всей важности генетических программ старения ясно, что повреждения клеток могут вызываться и естественно встречающимися химическими веществами. Для некоторых тканей это особенно существенно. В настоящее время пытаются создать лекарства против таких повреждений. Уже выпускается препарат ретин-А (третиноин), уменьшающий морщинистость кожи. Этот факт не обошли своим вниманием предприниматели, присутствовавшие на конференции в Санта-Фе, которые особенно заинтересовались новыми данными о фибронектине. И если деятели с Уолл-стрита опоздали сделать ставку на поиски эликсира молодости, которые вел Эрнандо де Сото в XVI в., то сейчас они не хотят упустить такую возможность с его последователями из научных лабораторий.