Что делать, чтобы не стареть?
Что делать, чтобы не стареть?
Если вы читаете эту главу, значит, мы можем вас поздравить — скоро вы поймете, чем эта книга отличается от всех остальных книг о старении, которые бывают весьма увлекательными, стройно доказывающими ту или иную теорию, полны интересными примерами и обескураживающими вычислениями. Но книги лучших геронтологов всегда оставляют открытым самый главный вопрос — «Ну и что?». То есть ваш рассказ был чудесен, увлекателен, но к чему все это? Что делать-то, чтобы не стареть? В ответ — либо молчание, либо набор очень правильных банальностей: поменьше пить, не курить, не ходить «налево», не забывать о физической нагрузке. Замечательно! То есть смысл обычной книги про старение — рассказать про то, как автору было интересно заниматься этой проблемой и при всем при этом ничем не помочь стареющему читателю. Нечего удивляться после этого, что геронтологические исследования так плохо финансируются.
Авторы этой книги не являются профессиональными геронтологами. Мы трудимся в сферах биофизики, биохимии и молекулярной биологии, то есть в чистом виде экспериментаторы. Это значит, что для нас бессмысленна любая теория, гипотеза, которую нельзя проверить экспериментом. Дело в том, что биология еще настолько молодая наука, что мы в подавляющем количестве случаев не можем ничего доказать строго. Системы, с которыми работают биологи, настолько сложны и плохо изучены, что у любого факта, результатов любого опыта может быть несколько объяснений, порой — взаимоисключающих. Физики-теоретики и математики тут, наверное, схватились за голову — и это вы называете наукой? Если толком ничего нельзя доказать, то какие вообще могут быть критерии правильности вашей работы?
На самом деле все очень просто: гипотеза должна что-то предсказывать. То есть, сформулировав предположение, вы на ее основе утверждаете, что такие-то эксперименты должны дать такие-то результаты. Далее ставятся соответствующие опыты, и если результаты совпадают с предсказанными, то вы правы, и можно двигаться дальше в доказательстве вашей схемы. Вот так устроена современная биология и опирающаяся на нее «доказательная медицина».
А теперь сформулируем, что предсказывает схема, которую мы вам изложили в предыдущих главах.
1) Отдельные клетки и организмы могут умирать не спонтанно, а следуя заложенной в них генетической программе.
2) Старение, судя по всему, является одной из таких программ медленного самоубийства. При этом у некоторых видов живых существ ее нет — они не стареют. Хотя все организмы в итоге умирают: вечная молодость еще не означает вечную жизнь! Людям не повезло — у нас программа старения есть и пока работает.
3) Есть все основания полагать, что старение млекопитающих, в том числе и людей, устроено через медленное отравление собственного организма какой-то «гадостью», которую этот организм сам и производит.
4) Лучшие кандидаты на роль этой «гадости» — активные формы кислорода (АФК), причем не все, а именно те, что вырабатывают «электростанции» наших клеток — митохондрии.
Эксперимент напрашивается сам собой — так давайте уменьшим производство АФК в митохондриях клеток нашего организма и посмотрим, не замедлится ли старение? Сказано — сделано!
1.7.1. Антиоксиданты для тушения очага старения
Итак, мы решили уменьшить количество митохондриальных АФК и посмотреть — не станем ли мы от этого дольше сохранять молодость. А теперь нам придется объяснить вам, какая огромная работа необходима для этого эксперимента и почему до самого последнего времени он был принципиально невозможен.
Мы предположили, что митохондрии медленно убивают нас, выполняя команды какой-то генетической программы. Если это действительно так, то, казалось бы, вернейший путь к победе над старостью — это найти те гены, в которых записана программа старения, и отключить их. Бывает, что в гене достаточно заменить одну букву (нуклеотид), и он перестанет работать. Проблема в том, что к человеку такой метод применять нельзя, так как его последствия необратимы. Как получаются генетически модифицированные животные? Берутся, скажем, мыши — родители, над ними, а точнее — над их половыми клетками, проводятся определенные манипуляции, и у их потомства «выключается» тот или иной ген. Перенося эту технологию на человека, мы для начала получим генетически модифицированных детей (!), у которых нет выбранного нами гена во всех клетках его организма. А если мы ошиблись? Вернуть этот ген мы уже не сможем. А вдруг он не только участвует в программе старения, но и выполняет какую-то еще важную, пока неизвестную функцию?
Ни один биолог в мире сейчас не возьмется предсказать все последствия удаления одного отдельно взятого гена у человека. А если так, то никаких экспериментов по генетической модификации здоровых людей проводить нельзя!
Конечно, выше описан самый радикальный способ вмешательства в генетику человека. Есть и другие — например, заразить человека вирусом, который умеет вставлять свои гены внутрь ДНК определенных тканей человека или сделать генетически модифицированные стволовые клетки и ввести их ему. При этом, правда, не удастся добиться изменения генов в 100% клеток организма, а все риски сохранятся. То есть если что-то пошло не так, то обратного пути не будет, как и в случае с генетически-мо-дифицированными детьми.
Чтобы окончательно убедить вас в невозможности генной модификации людей, заметим, что, если верны наши предположения о программе старения, проводить эту крайне рискованную процедуру придется на здоровых молодых людях, в надежде, что они будут медленнее стареть. Даже если найдутся самоотверженные добровольцы, которых понадобятся тысячи, какой ученый в здравом уме сумеет взять на себя ответственность за подобный эксперимент?!
Так что же делать? Мы знаем, что внутри нас работает смертоносная программа, ведущая обратный отсчет нашей жизни, а сделать ничего нельзя? Не все так уж плохо. Гены сами по себе ничего делать не умеют. Они — лишь код, считывая который клетка синтезирует главные молекулы жизни — белки. Белки выполняют самые разные функции — с их помощью происходят всевозможные биохимические реакции, передаются сигналы от одной системы к другой, белки служат основным строительным материалом для всех клеточных структур. В том числе и для наших любимых митохондрий. То есть наша зловредная программа заставляет какие-то белки митохондрий работать «во вред» и производить активные формы кислорода. С этим, пожалуй, современными средствами ничего сделать нельзя. Но можно попробовать перехватить эти активные радикалы кислорода до того, как они наделали бед.
Хорошо известны вещества, которые умеют обезвреживать АФК: антиоксиданты. Их существует великое множество, они бывают природные: витамин С, витамин Е, коэнзим Q, флавоно-иды зеленого чая, резвератрол из красного вина. Бывают и синтетические: N-ацетилцистеин, идебенон, тролокс и др. В 60-70-х годах XX века, когда ученые открыли вредоносность свободных радикалов и активных форм кислорода, начался настоящий бум антиоксидантов. Какие только магические свойства им не приписывали и куда только их не добавляли! Отголоски этого бума вы можете ощутить и сейчас, посмотрев на полки магазинов: «Новейшая антиоксидантная косметика!», «Биологически-активные добавки на основе антиоксидантов!», «Бальзам-ополаскиватель с антиоксидантами зеленого чая!» и так далее.
Двоим авторам этой книги сейчас около 40 лет, и витамин С мы периодически принимаем с младых ногтей. Должны честно признаться, что мы уже ощутимо постарели по сравнению с тем, какими мы были 17 лет назад на 5-м курсе биологического факультета МГУ. Как и все остальные люди, принимавшие антиоксиданты. В чем же дело? Активные формы кислорода вредные? — Вредные. Антиоксиданты с ними борются? — Борются. А почему эффекта нет? Потому что живой организм очень сложен, это вам не «сферическая лошадь в вакууме»!
В стародавние времена человеческое тело воспринималось естествоиспытателями как бурдюк, наполненный кровью. Ткнешь его чем-нибудь острым — польется кровь, и если ее не остановить, то человек умрет. Хочешь человека полечить — дашь ему какое-нибудь снадобье, оно смешивается внутри с кровью, лечит ее и человеку становится лучше. Довольно скоро древние эскулапы выяснили, что не все так просто. Внутри человека есть разные органы. У них разные функции и свойства, и что, например, воздух для легких — это хорошо, а пузыри воздуха внутри сердца могут означать смерть. Тогда, следуя прежней логике, бурдюками стали считать органы. Относительно недавно, в середине XIX века, было обнаружено, что органы и ткани состоят из отдельных живых клеток. И очень многие вещества, путешествующие по крови и органам, внутрь клеток не попадают.
Клетки могут жить своей жизнью, выполнять разные функции, умирать, «сходить с ума», превращаясь в раковые и т.п. Короче, все дело — в клетках. И согласно древней научной традиции, «бурдюками» были объявлены они. До сих пор очень многие биологи и почти все медики для простоты считают клетки маленькими налитыми водой пузырьками, внутри которых, конечно же, есть какие-то структуры, но это все не очень важно. Есть внутри свободные радикалы — добавляешь антиоксидант и клетке должно стать лучше. К глубокому сожалению, все не так.
Старение — это не взрыв, а скорее
МЕДЛЕННОЕ, ДЕЛИКАТНОЕ ТЛЕНИЕ ВНУТРИ ОРГАНИЗМА. Если ТОЧНЕЕ — ВНУТРИ КЛЕТОК, ЕСЛИ ЕЩЕ СОВСЕМ ТОЧНО — ВНУТРИ
митохондрий. Залить этот тлеющий
ОЧАГ СТАРЕНИЯ МОЖНО ТОЧНЫМИ ДОЗАМИ
антиоксиданта. Как же доставить антиоксидант туда и только туда?
Внутренность клетки строго структурирована. Там практически почти нет «свободной» воды. Как и у тела, у клеток есть отдельные органы. Чтобы не путаться, их называют «органеллы». Некоторые из органелл наглухо изолированы мембранами от остального пространства клетки. И даже эти органеллы не являются «бурдюками» с протоплазмой, а представляют собой упорядоченные и очень слаженно функционирующие структуры.
Все это мы вам рассказываем не только для того, чтобы похвастаться, с какой бесконечно сложной штукой мы имеем дело. Просто, как мы уже писали в начале этой книги, разобраться в проблеме старения и путях ее решения невозможно без современного взгляда на биологию. А в нем нет места концепции «бурдюков».
Так вот, митохондрия и есть такая изолированная органелла. И если вы хотите нейтрализовать образуемые ею активные формы кислорода, то и антиоксидант нужно доставить точно по адресу — во внутреннюю мембрану митохондрии. А там с точностью до нескольких нанометров расположить его рядом с белками, осуществляющими дыхание и образующими АФК. Потому что задача — не позволить свободному радикалу кислорода развязать цепную реакцию в мембране митохондрии, т. е. грубо говоря, «поджечь» мембрану.
Конечно, если как следует накачать клетку антиоксидантом, то, в конце концов, эти молекулы достигнут и митохондрий. И даже как-то будут бороться с АФК. Но есть ряд моментов, делающих такой подход невозможным.
а) Необходимо давать очень большие дозы антиоксиданта, которые уже могут обладать нехорошими побочными эффектами. Для всех биологически активных веществ есть такое понятие как передозировка, а для антиоксиданта она означает смену знака его эффекта с анти- на прооксидантный.
б) Вообще-то активные формы кислорода необходимы для жизни. В небольших количествах. Например, с их помощью клетки иммунной системы убивают вредоносных микробов. Кроме того, микроколичества свободных радикалов служат для передачи ряда сигналов от одной клетки к другой, они участвуют в некоторых полезных химических реакциях. Если мы «зальем» весь организм антиоксидантом, то все эти жизненно необходимые процессы рискуют быть задушенными.
в) Достичь таких колоссальных доз антиоксиданта внутри клетки, скорее всего, не удастся. Дело в том, что существующие антиоксиданты — это либо природные вещества, либо их близкие аналоги. Такие соединения знакомы нашему организму, он умеет определять, когда их становится многовато, и у него есть специальные системы, которые связывают, расщепляют и выводят из организма избыток таких веществ.
Поэтому, несмотря на то, что уже с 60-х годов известна ключевая роль активных форм кислорода в старении, решить эту проблему с помощью антиоксидантов не удалось. Это не значит, что антиоксиданты совершенно бесполезны. Ни в коем случае! Есть ряд состояний, когда в клетке и даже в ткани вокруг нее происходит настоящий взрыв продукции свободных радикалов. Например, при инфаркте миокарда. И тогда крайне полезно «залить этот пожар» мощным антиоксидантом — например, коэнзимом Q. На его основе сделано много лекарственных препаратов, показанных людям с сердечными патологиями. Но старение — это не взрыв. Это медленное, деликатное тление изнутри. Причем совсем изнутри. Изнутри митохондрий. Так как же доставить антиоксидант туда и только туда?
1.7.2. Ионы Скулачева: история термина
Как вы помните из предыдущей главы, митохондрия работает как электростанция и в процессе дыхания «заряжает» свою внутреннюю мембрану, как конденсатор (плюс снаружи, минус внутри). Внутренняя мембрана митохондрий является очень хорошим изолятором, потому что не пропускает обычные заряженные частицы. Но если заряженную частицу (ион) окружить объемистыми водоотталкивающими органическими остатками, то мембрана перестанет быть для иона непреодолимой преградой. Идея применить подобные вещества — «проникающие ионы» для изучения митохондрий родилась на рубеже 1960-1970-х гг. Автор этой книги и его группа из МГУ совместно с группой Е.А. Либермана из Института биофизики обнаружили, что проникающие положительно заряженные ионы, т.е. катионы, способны избирательно проникать в митохондрии и там накапливаться. Минус — внутри митохондрий, вы помните? Именно эти опыты привели к открытию «митохондриального» электричества. Оказалось также, что проникающие катионы — удобный инструмент для исследования биологических мембран; вскоре их стали активно использовать исследователи по всему миру, и в 1974 г. известный американский биохимик Д. Грин назвал их «ионами Скулачева».
А в 1970 году С.Е. Севериным, Л.С. Ягужинским и В.П. Скула-чевым было высказано предположение, сыгравшее затем решающую роль в разработке антиоксидантов нового поколения. Авторы предположили, что проникающие сквозь мембрану катионы могут использоваться как «молекулы-электровозы» для накопления в митохондриях незаряженных веществ, присоединенных к этим катионам. Другими словами, для доставки чего-нибудь полезного в митохондрию необходимо прицепить это «что-то» к иону Скулачева и вся конструкция неизбежно окажется в митохондрии.
Правда, такому веществу, если оно добавлено снаружи клетки, надо будет еще преодолеть ее внешнюю оболочку — плазматическую мембрану. Но и тут удача на стороне ионов Скулачева — плазматическая мембрана клеток тоже заряжена, причем минус — внутри клетки, а плюс — снаружи. То есть ионы Ску-лачева будут активно затягиваться внутрь клетки, чтобы потом отправиться в митохондрии.
Вы наверняка уже догадались, к чему мы ведем. Если нам нужен антиоксидант внутри митохондрии — давайте пришьем его к иону Скулачева и получится митохондриально-адресованный антиоксидант. Знакомьтесь: вещество SkQ1
Левая часть формулы — это мощнейший антиоксидант из хло-ропластов растений — пластохинон (отсюда буква Q в названии вещества — по-английски хинон пишется как quinone). Далее идет деция — «связка» строго определенной длины, позволяющая точно расположить антиоксидант внутри мембраны. Сверху — органический ион децилтрифенилфосфония, который является классическим «ионом Скулачева» (рис. 6.1).
А на рисунке 6.2 показано, как выглядит колба с этим бурым стеклообразным веществом.
Само по себе оно очень странное, плохо растворимое как в воде, так и в масле. Не слишком стабильное, боится света. Оно хорошо чувствует себя только там, где ему предназначено место — внутри биологических мембран. Точнее, на границе между мембраной и водной фазой. В начале наших исследований мы никак не могли научиться с ним работать. К примеру, берешь пробирку, наливаешь в нее разбавленный раствор SkQ1, через минуту отбираешь раствор обратно, анализируешь его — SkQ1 исчез! По лабораториям нашего проекта пошел слух о страшной нестабильности вещества. А ведь мы не просто изучаем его свойства, мы делаем лекарство от старости. Но как бы выглядело такое лекарство: запаянная ампула, хранящаяся в жидком азоте; ее достают из жидкого азота и размораживают в очень специальном термостате; после этого у бедняги-пациента есть всего несколько секунд, чтобы ее выпить! Представляете, во сколько все это обошлось бы несчастному?
К счастью, дело оказалось не в низкой стабильности. SkQ1 не исчезал. Он перестал обнаруживаться, потому что налипал на стенки пластиковой пробирки. Там ему было комфортней всего: жирным телом — на пластике, а заряженной головкой — в воде. Сейчас мы уже научились бороться с этой проблемой, и растворы SkQ1 хранятся годами.
1.7.3. SkQ как прерыватель программы старения
Представьте, что вы биолог, сотрудник МГУ имени М.В. Ломоносова. На вас очки, белый халат поверх потертого свитера и джинсов, вы стоите посреди лаборатории, затерявшейся где-то внутри грандиозного университетского комплекса зданий на Воробьевых горах в Москве. В руках у вас колба с 10 граммами бурого стеклообразного вещества SkQ1, которое должно замедлять старение. Из железной клетки, стоящей на лабораторном столе, на вас с интересом смотрят две белые крысы, прикидывающие, покормят ли их чем-нибудь вкусным или предложат весело побегать в лабиринте. За окном слышен отдаленный вой сирены «Скорой помощи», везущей сквозь московские пробки безнадежного пациента в больницу. Ваши действия?
Мы живем не в голливудском фильме, поэтому точно НЕ стоит:
> немедля глотать содержимое этой колбы целиком, чтобы стать бессмертным Макклаудом;
> сжигать содержимое этой колбы целиком вместе с собой, чтобы унести в могилу секрет бессмертия, который природа хранила от человека столько веков;
> срочно звонить своему знакомому в Сеул, чтобы тайно продать эти 10 граммов чудо-вещества транснациональной корпорации за миллиард долларов;
> бросаться в погоню за «Скорой помощью» на своих «Жигулях», чтобы спасти хотя бы одного умирающего;
> накормить лабораторных крыс SkQ1, чтобы на следующий день обнаружить, что они за это время не постарели, и дальше отправиться на тех же «Жигулях» в Стокгольм за Нобелевской премией.
Вместо этого, как и положено ученому в очках, свитере и джинсах, надо убрать колбу в холодильник, засыпать корма крысам и... подумать.
Откуда взялось это вещество? Из предположения, что оно может замедлить процесс старения человека. Наша цель — проверить это предположение. Как это сделать? Ну... надо накормить веществом побольше людей и смотреть, как они стареют. То есть позвонить в газету «Московский университет» (или даже «Московский комсомолец»?) и дать объявление — требуются добровольцы для пожизненного эксперимента по замедлению старения. Наверняка найдется сотня-другая отчаянных людей, которые будут не прочь попробовать. Опять же, к сожалению (а скорее — к счастью), мы живем не в романе Булгакова и так делать нельзя.
Задумаемся, а как вообще новое вещество может попасть внутрь человека? Основных вариантов два: мы отправляем себе в рот либо еду и питье, либо лекарства. Всевозможные БАДы, о которых читатель наверняка наслышан, это Биологически Активные Добавки к пище, призванные компенсировать недостаток того или иного естественного вещества в рационе человека. В их состав может входить только то, что человек и так может найти в природе. Как мы уже знаем, SkQ1 — вещество не природное.
Оно «из головы выдумано», чтобы прерывать реализацию как раз вполне природной, естественной программы смерти от старости. Остается один вариант — лекарство.
И это очень правильный вариант. Потому что главный принцип создания любого лекарства — не навреди! В первую очередь разработчик должен доказать, что его препарат безопасен. Но у лекарства есть еще один важный параметр — показание к применению, проще говоря, болезнь, которую должно лечить это лекарство. Для SkQ1 этим показанием вообще-то является старение. Но такой болезни нет в медицинских справочниках. Старение — естественный процесс и, казалось бы, лечить его невозможно. Поэтому «в лоб» задача не имеет решения. SkQ1 нельзя применять как лекарство от старости просто из-за существующего в большинстве стран законодательства!
У ЛЕКАРСТВА ЕСТЬ ЕЩЕ ОДИН ВАЖНЫЙ ПАРАМЕТР — ПОКАЗАНИЕ К ПРИМЕНЕНИЮ, ПРОЩЕ ГОВОРЯ, БОЛЕЗНЬ, КОТОРУЮ ДОЛЖНО
лечить это лекарство. Для SkQI этим
ПОКАЗАНИЕМ ВООБЩЕ-ТО ЯВЛЯЕТСЯ СТАРЕНИЕ. Но ТАКОЙ БОЛЕЗНИ НЕТ В МЕДИЦИНСКИХ СПРАВОЧНИКАХ.
Так что же, вынуть колбу из холодильника и выкинуть? Не торопитесь. Если вещество замедляет процессы старения, то оно должно быть полезно при борьбе со старческими болезнями. Кроме того, не будем забывать о главном свойстве вещества — оно нейтрализует свободные радикалы, вырабатываемые митохондриями. Старение — старением, но для многих «классических» болезней уже доказано, что АФК из митохондрий играют ключевую роль в нанесении вреда организму. То есть можно попытаться доказать, что SkQ1 лечит какое-то определенное старческое заболевание, и таким образом превратить бурое вещество в колбе в нормальное лекарство, которое можно по рецепту врача купить в аптеке. А вот после этого надо очень внимательно следить за тем, что происходит с пациентами, принимающими SkQ1 в качестве лекарства. Согласно нашей гипотезе, у них должны медленнее развиваться разные признаки старения, реже возникать возрастные заболевания и т.д. Но формально все это — как бы приятный побочный эффект действия «нормального» лекарства от «нормальной» болезни.
Как ни странно, описанный выше сценарий — это единственный способ легально обеспечить человека чудо-веществом, прерывающим программу старения. Поэтому ученому придется сменить свитер и джинсы на приличный костюм, в котором он ездит на конференции, и отправиться... на поиски денег для его проекта.
Итак, мы выяснили, что для того чтобы проверить простую гипотезу — а не замедляет ли SkQ1 процесс старения человека? — нам нужно сделать из SkQ1 какое-то лекарство. Это крайне ответственное решение, поскольку а) лекарства — они, как говорит М.М. Жванецкий, «для внутреннего употребления», т.е. надо исключить возможность любых неприятных побочных эффектов, б) в современном мире создание нового лекарства стоит уйму денег и занимает очень много времени. Правда, если вам сопутствует успех и лекарство выходит на фармацевтический рынок, то оно может принести гигантские прибыли, что, в свою очередь, привлекательно для потенциальных инвесторов. То есть теоретически возможно найти рискового человека, готового вложить десяток-другой миллионов долларов и ждать возврата своих денег лет 10-15. Но далеко не каждый ученый рискнет взять на себя ответственность за подобный проект.
Мы решили попробовать. Правда, мы не бросились сломя голову создавать лекарство, а сначала потратили несколько лет на проверку нашей гипотезы в опытах с животными. С ними все проще, и для исследований не нужно регистрировать никаких лекарств. Можно просто давать им вещество, растворенное в воде. И стареют они не десятки лет, а в случае мышей и крыс всего 2-3 года. Собственно, схема эксперимента довольно проста — с «младых когтей» начинаем давать животным SkQ1 и смотрим, с какой скоростью они стареют по сравнению с контрольной группой, которой SkQ1 не досталось. Однако такой опыт все равно занимает несколько лет, и пока он шел, мы проводили другие исследования свойств этого необычного вещества — митохондриально-адресованного антиоксиданта SkQ1 . Подробнее результаты этих экспериментов «первой волны» описаны во второй части книги, разделы II.7.1-11.7.3. Здесь же мы приведем лишь краткое резюме. В двух словах: всё более-менее, как иногда все же бывает в биологии, подтвердилось. Ионы Скулачева SkQ1
а) проникали сквозь искусственные и биологические мембраны,
б) накапливались в митохондриях, эффективно защищая их от свободных радикалов,
в) спасали клетки от апоптозной гибели, вызываемой свободными радикалами,
г) защищали отдельные органы: сердце, мозг, почки — от все того же окислительного повреждения,
д) продлевали жизнь самым разным животным, включая млекопитающих, а также грибам и растениям и, что самое важное — задерживали развитие у них целого букета старческих болезней.
Не можем удержаться, чтобы не привести самый первый яркий результат проекта. Он был получен в С.-Петербурге в лаборатории главного геронтолога-экспериментатора нашей страны В.Н. Анисимова, президента Российского геронтологического общества. Опыт был поставлен на линии мышей SHR, живущей относительно недолго — около двух лет. При зтом животные содержались в т.н. конвенциональном виварии. В нем не проводились процедуры стерилизации воздуха, воды и еды и, как следствие, мыши были подвержены естественным инфекционным заболеваниям, свойственным этим грызунам. И опытные, и контрольные животные просто жили своей жизнью и в конце концов умирали от старости. Единственное отличие — в опытных группах в питьевую воду мышей начиная с самого раннего возраста подмешивались небольшие количества SkQ1. Результаты двух независимых опытов суммированы на рис. 7 (проф. В.Н. Анисимов настоял на запуске повторного опыта, когда через полгода после начала работы увидел, насколько отличаются опытная (с SkQ) и контрольная группы).
Этот результат был впоследствии повторен на других линиях мышей и крыс, в других условиях — подробнее см. вторую часть, разделы 7.2 и 7.3. Здесь же мы хотим обратить внимание на формы кривых с SkQ. Сами эти кривые отражают, какой процент мышей был жив в каждой группе в каждый момент времени. Как видите, SkQ не удалось как-то принципиально увеличить максимальную продолжительность жизни мышей SHR — процентов на 10-15, что вполне может быть в пределах погрешности эксперимента. Но! Заметьте, как резко увеличилось количество (процент) мышей, доживших до преклонного возраста (500-600 дней). Практически в 2 раза. Расчеты показывают, что SkQ удвоил среднюю (медианную) продолжительность жизни этих животных. Причина такого продления жизни становится очевидна, если просто взглянуть на фотографии контрольных животных и мышей, получавших SkQ с раннего детства (рис. 7). В весьма преклонные 630 дней (ориентировочно это соответствует 70-80 годам у человека) контрольные животные «выглядели на свой возраст» — они лысели, горбились из-за искривления позвоночника, они гораздо чаще болели инфекционными заболеваниями, теряли усы (это признак, означающий, что мышь уже не способна к размножению). Потрясающий результат заключается в том, что ничего из вышеперечисленного не происходило практически ни с одной из мышей, получавших SkQ! С помощью достаточно простого анализа сотрудники проф. Анисимова отслеживали способность мышей к размножению (анализировали регулярность т.н. эстральных циклов самок). К 500-м дням жизни более половины контрольных самок имели нерегулярный цикл, в то время как подавляющий процент животных в SkQ-шных группах сохранял этот цикл, а, следовательно, и способность к размножению. Это значит, что, не продлив принципиально максимальную продолжительность жизни, SkQ в 2 раза увеличил период молодости животных. Если это спроецировать на человека (надо понимать, что это очень смелое предположение — мы все-таки не мыши, хотя тоже млекопитающие), то получается, что SkQ не увеличит максимально возможную продолжительность жизни — долгожители будут жить до 100-120 лет, как и сейчас. Но вот в 60-70-80 лет, они будут выглядеть и чувствовать себя как 30-40-летние. Продлится период молодости и, соответственно, сократится старость. Ясно, что такой вариант гораздо предпочтительней просто увеличения срока жизни за счет продления старости. Эффекты SkQ, обнаруженные в теперь уже далеком 2008 году группой В.Н. Анисимова, впоследствии подтвердились в других лабораториях. Теперь мы даже
знаем многие биохимические и физиологические механизмы, лежащие в основе этих эффектов. Подробнее об этом читайте во второй части книги, а самые последние результаты — на сайте книги в интернете — www.vitascope.ru
Параллельно с работой по исследованию геропротектор-ного действия SkQ была неожиданно решена и еще одна важная задача, которую в нашей команде формулировали следующим образом: «а что, собственно, лечим?» Как вы помните, у лекарства должно быть четко определенное показание к применению — болезнь, которую оно призвано лечить. SkQ1 задумывался как лекарство от всех старческих болезней разом. Но ни один врач и тем более Министерство здравоохранения даже разговаривать не будет с изобретателями панацеи. Нам ни в коем случае нельзя было ошибиться с выбором первого показания к терапевтическому применению нашего вещества.
Помощь, как это часто бывает в русской истории, пришла из Сибири. А точнее, из знаменитого новосибирского Академгородка. Там работы с SkQ1 были поручены группе профессора Натальи Гориславовны Колосовой из Института цитологии и генетики РАН. Дело в том, что в ее распоряжении была уникальная линия крыс OXYS, которые стареют гораздо быстрее обычных крыс. Это позволяет здорово сократить продолжительность эксперимента. Все-таки ждать обещанного три года — это многовато для старта инвестиционного проекта. У крыс OXYS уже к трехмесячному возрасту развиваются тяжелые старческие патологии зрения — катаракта и дистрофия сетчатки. А к полутора годам они просто слепнут. Конечно, крысы сами об этом сказать не могут, но факт их слепоты можно зафиксировать опытным путем — например, регистрируя электрический импульс, который должен возникать на сетчатке глаза животных в ответ на вспышку света (рис. 8).
Как видите, к 24 месяцам жизни у этих крыс электрический сигнал с сетчатки практически исчез (по сравнению с трех месячными молодыми животными), а прием SkQ1 с пищей полностью предотвратил это исчезновение, и сетчатка продолжала генерировать импульсы в ответ на вспышку света.
С другой стороны, опытный офтальмолог может увидеть помутнение хрусталика (признак катаракты) и нарушение структуры глазного дна (признак дистрофии сетчатки — ретинопатии) при помощи офтальмоскопии — то есть неинвазивного, прижизненного осмотра животного. Это было сделано с крысами OXYS, принимавшими с полуторамесячного возраста SkQ1 с пищей. Каково же было наше приятное изумление, когда ни к трем, ни к десяти, ни даже к двадцати четырем месяцам эти старческие глазные болезни у крыс OXYS вообще не развились!
Пожалуй, это был самый яркий, да к тому же еще и самый первый эффект SkQ1 на развитие старческих болезней, обнаруженный нами у животных. Кроме того, он давал возможность сделать один «ход конем». А что если для лечения катаракты и дистрофии сетчатки можно не кормить животных, а капать SkQ1 им прямо в глаза? С точки зрения фармакологии это гораздо более доступный и простой способ применения вещества. Да и процесс разработки такого лекарства занимает меньше времени, чем разработка любой «таблетки» — все-таки местное применение, нет воздействия нового вещества на весь организм, меньше нужно тестов на безопасность и т.п. Мы подготовили несколько вариантов «глазных капель» на основе SkQ1, отправили их в Новосибирск, скрестили пальцы, сжали кулаки и закусили губы, ожидая результатов эксперимента. И нам опять повезло! Через пару месяцев раздался звонок из Новосибирска. «Владимир Петрович, — начала свое сообщение Наталья Гориславовна, — результаты просто неприличные... ». Оказалось, что закапывание капель с SkQ1 в глаза пожилым животным приводило... к уменьшению катаракты и восстановлению нормального состояния глазного дна у взрослых крыс OXYS, которые уже начали слепнуть.
На рис. 8 приведены результаты этого эксперимента. Видно, что оптимальная концентрация SkQ1 в глазных каплях (0,25 микромоль, т.е. 155 микрограмм на литр) за полтора месяца излечивала катаракту и ретинопатию у крыс OXYS.
«Цикл из 5 статей в «Биохимии» ОБ
ИЗЛЕЧЕНИИ СТАРЧЕСКИХ БОЛЕЗНЕЙ С ПОМОЩЬЮ SkQ, читался как роман, а последнюю ЧАСТЬ О ВОЗВРАЩЕНИИ ЗРЕНИЯ СОБАКАМ Я НЕ МОГЛА ЧИТАТЬ БЕЗ СЛЕЗ».
Президент
Шведской Королевской академии наук профессор Барбара Кэннон
Вот так в результате счастливого стечения обстоятельств возник «подпроект» внутри нашего проекта — создание глазных капель на основе нового вещества SkQ1 с небывалой функцией — прерывателя программы старения.
Надо упомянуть еще об одной работе, которая укрепила нашу решимость сделать первым лекарством на основе ионов Скулачева именно глазные капли. Мы рассказали результаты экспериментов в Новосибирске на нашем семинаре проекта в МГУ. Опять же по счастливому стечению обстоятельств на этом семинаре присутствовала профессор Лариса Федоровна Сотнико-ва — ветеринар-офтапьмолог (редкая профессия!) из Московской ветеринарной академии им. К.И. Скрябина. Она крайне заинте-
ресовалась результатами новосибирских коллег и предложила провести у себя в академии клинические исследования препарата на своих четвероногих пациентах — собаках, кошках и лошадях, страдающих от различных глазных болезней. Руководство проекта поддержало это предложение, и Лариса Федоровна со своими коллегами развернула широкомасштабные исследования препарата.
К тому времени капли уже получили официальное название Визомитин, от «визо» — зрение, «митин» — от митохондрии. Вначале визомитин применялся только в безнадежных случаях. То есть, попросту говоря, на уже ослепших или обреченных на слепоту животных. Результаты не заставили себя ждать, и уже через несколько месяцев из Ветеринарной академии стали поступать сообщения о поразительном действии капель на глаза домашних питомцев. Мы были настолько потрясены полученными результатами, что озаглавили нашу общую с ветакадемией научную статью, в которой впервые было объявлено о положительном действии SkQ1 на глаза: «SkQ1 возвращает зрение животным, ослепшим от старческих болезней глаз». Эту статью в журнале «Биохимия» прочитала президент Шведской Королевской академии наук профессор Барбара Кэннон. Когда Владимир Петрович спросил ее мнение о нашей работе, она сказала, что весь цикл из 5 наших статей в «Биохимии» читался как роман, а последнюю часть о возвращении зрения собакам она не могла читать без слез. Не исключено, что этот эпизод повлиял на ее решение присоединиться к нашему проекту и провести исследование действия SkQ1 на уникальных генетически модифицированных мышах, выведенных в Стокгольмском Каролинском институте для изучения ускоренного старения.
Так или иначе, на данный момент капли Визомитин позволили вернуть зрение сотням домашних животных. Наш проект еще не закончен, но уже один этот результат оправдывает, на наш взгляд, все потраченные усилия и средства.
Успехи применения SkQ1 в виде глазных капель на животных позволили наконец начать клинические исследования на людях. Это тоже был крайне волнующий для нас момент. Считаным единицам биохимиков и молекулярных биологов суждено увидеть, как их разработки доходят до «конечного адресата» — человека. Все-таки современные ученые слишком специализированы, «бесконечно далеки от народа». Но, с другой стороны, мы никогда не забывали своей главной цели — проверить экспериментально, что старение человека можно замедлить при помощи митохондриальных антиоксидантов класса SkQ. А для этого рано или поздно нужно было начать клинические исследования на лю-дях-добровольцах.
Забегая вперед, скажем, что первые клинические исследования визомитина как средства от синдрома сухого глаза у людей увенчались успехом.
I. 7.4. Как мы взялись лечить неизлечимую болезнь — синдром сухого глаза
«Скажи, милая, а капельки от дурного глаза у вас есть?» «Не от дурного, бабушка, а от сухого!»
(Из разговора покупательницы наших капель с продавщицей в московской аптеке)
Говорят, что гериатры (так называют врачей — специалистов по старению), собравшись на товарищеский ужин, первый тост поднимают «за успех нашего безнадежного дела». Нам не нравится такой пессимистический подход. Куда симпатичней название, которое дал своей лучшей книге наш гениальный соотечественник Илья Ильич Мечников: «Этюды оптимизма». Мы попытаемся представить вам историю нашего первого клинического исследования в виде этюда о том, как, используя гипотезу о запрограммированности старения, нам удалось реально помочь пожилым людям в борьбе с одним из мучительных старческих недугов, считавшихся неизлечимыми.
Когда бывший сотрудник нашего института Миша Шерман, ныне американский ученый, узнал о наших намерениях лечить старость, он дал нам дельный совет: «Вылечите одну какую-нибудь неизлечимую старческую болезнь! Тогда, пожалуй, вам кто-нибудь поверит!»
К концу 2009 года (эх, если бы не мировой финансовый кризис, все было бы на год раньше) мы уже собрали достаточное количество доклинических данных (т.е. результатов опытов на животных), свидетельствующих о том, что глазные капли с SkQ1 могут лечить самые разные глазные болезни, связанные с возрастом и окислительным стрессом. В Новосибирске группа Н.Г. Колосовой провела прекрасные эксперименты по дистрофии сетчатки и катаракте, она же в сотрудничестве НИИ глазных болезней им. Гельмгольца обнаружила, что ее крысы OXYS в весьма раннем возрасте начинают страдать от синдрома сухого глаза, вызываемого дегенерацией слезной железы. В Москве в лаборатории выдающегося офтальмолога профессора В.П. Еричева были получены положительные результаты по лечению с помощью SkQ экспериментальной глаукомы у кроликов. И, наконец, в Московской ветеринарной академии была защищена диссертация по лечению с помощью глазных капель с SkQ такой страшной глазной болезни, как аутоиммунное воспаление тканей глаза — увеит. То есть мы были готовы начать клинические (т.е. на людях-добровольцах) исследования по любому из пяти вышеперечисленных показаний.
Государственные органы, выдающие разрешения на регистрацию нового лекарства, а также на проведение новых клинических исследований (в нашей стране это прерогатива Министерства здравоохранения и социального развития, в простонародье — Минздрава), крайне осторожно относятся к новым препаратам. И правильно делают — лекарства могут приносить баснословные прибыли, и слишком велик искус для легких на руку бизнесменов нагреть эти самые руки на не слишком эффективном или небезопасном препарате. Зная это отношение Минздрава, мы решили сначала посоветоваться с его экспертами, какую нам болезнь выбрать для начального этапа исследований или (как мы тогда по наивности рассчитывали) запустить в испытания все сразу? Про одновременный запуск нескольких испытаний нового препарата нам сразу предложили забыть. Для остальных нам задали очень простой вопрос — а при какой болезни препарат предполагает самый короткий курс лечения? Разумеется — при синдроме сухого глаза, когда эффекта можно достичь, просто заживив раны на роговице, на что не должно потребоваться больше трех—четырех недель.
Дополнительных сложностей нам добавила крайне низкая действующая концентрация SkQ в наших каплях. Помня, что вещество может концентрироваться в митохондриях в миллионы раз, мы добавили в капли наноколичества нашего антиоксиданта (как мы рассказали выше — на крысах они вполне сработали). К сожалению, стандартные методы контроля действующих веществ лекарственных препаратов, применяемые лабораториями Минздрава, не позволили достаточно уверенно детектировать SkQ в таких концентрациях.
Для разработки и наладки метода контроля качества нам пришлось покупать в Англии прибор (хроматографический масс-спектрометр особого типа за 300 тыс. фунтов стерлингов), чтобы обнаружить наш SkQ1 в наших же каплях. По счастливому стечению обстоятельств в то же время похожий прибор был закуплен лабораториями при Минздраве, в которых была подтверждена корректность нашей методики и заодно таки обнаружено заявленное количество SkQ в каплях Визомитин.
В результате в качестве первого показания к применению для проведения клинических исследований был выбран «синдром сухого глаза», что нас вполне устроило: болезнь неизлечимая, а имеющиеся лекарства помогают лишь симптоматически, облегчая страдания, но не влияя на причину болезни. Мы собрали соответствующую литературу и выяснили следующее. Во-первых, не существует адекватной модели этой болезни у молодых животных, которые болеют ею только в старости (с возрастом у них, как и у людей, уменьшается количество слезной жидкости и прочность слезной пленки, предотвращающей растекание слезы). Во-вторых, “лечат” болезнь, капая в глаз “слезозамени-тель” — раствор какого-нибудь вязкого полисахарида, смачивающий глазное яблоко, когда слез не хватает. Сначала капают раз в день, по мере развития болезни — два, три, четыре раза, а кончают 50 каплями за сутки, причем и эта доза не гарантирует от повреждения оболочки, окружающей глазное яблоко, что угрожает увеитом и слепотой. К счастью, болезнь развивается медленно, поскольку в основе ее — вялотекущий процесс возрастной дегенерации слезных желез, тянущийся годами. “Сухой глаз” — не редкость для офтальмологов. В США насчитывается более 9 млн. больных, в Японии — около 25 млн. Итак, мы начали испытания нашего вещества SkQ1 на людях — с пациентов, страдающих от “сухого глаза”1.
Независимо от нас в Японии биолог с редкой для этой страны фамилией Субота (через одно “б”) и его коллеги из Токио опубликовали в 2010 году две работы, посвященные попытке действительно вылечить «сухой глаз». В одной из них шестимесячных крыс ограничивали в пище на 35% в течение следующих шести месяцев. Годовалые животные контрольной группы ели без ограничений. Кроме того, были изучены молодые (двухмесячные) крысы, также не ограниченные в питании. Как показали результаты опыта, за год жизни у крыс происходят большие дегенеративные изменения в слезных железах. Уменьшается количество клеток-продуцентов слезной жидкости и уровень белков в ней, увеличиваются концентрации окисленного гуанозина и оксиноненаля (продукта перекисного окисления липидов), резко нарушается структура митохондрий в клетках слезных желез. Все эти неблагоприятные эффекты значительно ослабляются (а некоторые — полностью отменяются) ограничением в питании. По-видимому, слезные железы относятся к рано стареющим органам, причем их старение обусловлено окислительным стрессом (о замедлении программы старения и снижении окислительного стресса путем ограничения питания см. раздел II.7.4 во второй части). В том же 2010 году Субота опубликовал результаты опыта, поставленного им на самом себе. Дело в том, что с 1985 года сам японский исследователь страдал тяжелой формой синдрома «сухого глаза» и попытался вылечиться все тем же способом, ограничением питания, которое так помогло животным. В 2001 году он перешел на ограниченное питание. В течение первого года никаких изменений в лучшую сторону не произошло. Но в начале второго года жизни впроголодь наметился устойчивый рост слезообразования, который продолжился и на третий год (рис. 8.1).
Чтобы избавиться от болезненных явлений, Суботе приходилось капать слезозаменитель 50 раз в сутки до 2008 года, а в 2009 году — только два раза. Субота, окрыленный успехом, основал Японское общество борьбы с синдромом «сухого глаза» и заявил, что “в недалеком будущем этот тяжелый недуг будет рассматриваться как болезнь, поддающаяся лечению”.
В отдельном разделе второй части книги (11.7.4) мы специально рассмотрим сходство эффектов нашего SkQ1 и ограничения питания. Вот почему это сходство обнадеживало нас при планировании первых клинических испытаний SkQ1. Параллельно мы проверили действие SkQ1 на старение крысиных слезных желез. Результаты электронно-микроскопического исследования, проведенного у нас Л.Е. Бакеевой и В.Б. Сапруновой, показаны на рис. 8.2.
На этих микрофотографиях видна массовая деградация секреторных клеток у 22-месячной крысы по сравнению с 3-месячной. Деградации не наблюдается, если животное получало с пищей SkQ12.
А вот на рис. 9 показан один из результатов клинического исследования капель SkQ1, проведенного в московском Институте им. Гельмгольца на больных синдромом “сухого гла-за .
Видно, что в 60% случаев трехнедельный курс SkQ1 привел к полному исчезновению симптомов болезни. Контрольная группа больных получала весьма популярное средство - “слеза натуральная” одной западной фирмы (если честно, то вполне искусственная смесь, содержащая вязкие полимеры), которое оказалось эффективным только в 20% случаев. Характер зависимости эффекта SkQ1 от времени ясно показывает, что 60% за три недели — не предел и можно надеяться на еще больший процент при более длительном лечении. Однако уже ясно, что SkQ1 действует куда быстрее ограничения питания в опыте, поставленном на себе Суботой.
Судя по данным электронной микроскопии, в случае SkQ1, как и в случае ограничения питания, мы имеем дело с истинным лечением слезных желез, а не с попыткой заменить слезы чем-то искусственным. Последнее обстоятельство имеет важнейшее значение, так как слезы, безусловно, выполняют, помимо “смазки”, еще и множество других функций, жизненно важных для глаза. В настоящее время мы проводим более длительные клинические испытания капель SkQ1 (“Визомитин”) в 10 клиниках России и Украины.