Старение органов чувств
Изменений в органах чувств происходит великое множество – в осязании, зрении, слухе, обонянии, вкусе. Изменения в осязании нередко остаются незамеченными – возможно, потому, что они происходят очень постепенно и играют не такую большую роль в повседневной жизни и общении. Ухудшение обоняния и вкуса тоже постепенно, но более заметно, особенно когда мы грустим, например, что больше не можем наслаждаться любимой едой. Впрочем, хуже всего – потеря остроты слуха и зрения. Зрение и слух жизненно важны и для работы, и для игры, и для общения. Ухудшение зрения и слуха с возрастом мы ощущаем очень остро.
Мы отмечаем потерю эффективности всех органов чувств, но эта потеря чаще связана не с чувствительностью внутри рецептора, а со способностью отличать один рецептор от другого. Например, в случае с осязанием каждый отдельный рецептор может сохранять прежнюю чувствительность, а вот количество рецепторов сокращается.
Этот принцип практически универсален, и его часто неправильно понимают. Например, слуха можно лишиться двумя разными способами. Из-за потери чувствительности рецепторов мы теряем возможность слышать тихие звуки. А если мы лишимся способности отличать разные рецепторы друг от друга, то, слыша речь, не сможем разобрать слова.
Осязание
С осязанием все довольно просто: с возрастом мы теряем рецепторы. Мы рождаемся с заранее определенным количеством рецепторов. Это значит, что количество рецепторов на 1 мм2 кожи уменьшается, когда мы взрослеем, и общая площадь кожи увеличивается. Впрочем, с возрастом мы начинаем еще и терять рецепторы. Любой конкретный рецептор, например определяющий легкие прикосновения, может оставаться таким же чувствительным, как и всегда, но наша способность точно определить точку контакта уменьшается из-за потери рецепторов. Мы по-прежнему понимаем, что к нам прикоснулись, но не уверены, где и что именно нас коснулось. Точнее всего такая потеря чувствительности измеряется тестом на «различение двух точек»: способность отличить, коснулись вас однажды, или же это два одновременных прикосновения на небольшом расстоянии друг от друга. Впрочем, субъективно мы скорее замечаем потерю чувствительности, когда уже не можем на ощупь идентифицировать, например, типы ткани или содержимое карманов или сумок. Короче говоря, мы с возрастом все хуже определяем предметы на ощупь.
Данные говорят[36], что количество осязательных рецепторов к 70 годам уменьшается более чем на 80%, так что осязание у нас работает хуже, чем в молодости. Если внимательнее присмотреться к коже, то можно заметить, что количество нервов часто практически не меняется, а вот количество рецепторов на нерв и проводимость с возрастом очень заметно снижается. В старости мы медленнее замечаем и хуже понимаем, к чему прикоснулись.
Все эти изменения, скорее всего, объясняются клеточным старением. Периферические нервы делятся редко, так что клеточное старение в них маловероятно, но вот клетки, из которых состоят миелиновые оболочки периферических нервов, которые обеспечивают быструю передачу сигналов, стареют – как и клетки самих периферических рецепторов. Периферические рецепторы, определяющие легкое прикосновение, боль, температуру или давление, заменяются при нормальном использовании и, таким образом, подвержены клеточному старению из-за укорочения теломер.
Обоняние и вкус
С возрастом мы постепенно теряем возможность различать запахи и вкусы. Как и в случае с периферическим обонянием, это побочный эффект старения клеток-рецепторов – обонятельных рецепторов в носу и вкусовых сосочков во рту. Мы практически не теряем способности реагировать на резкие стимулы – горький вкус и неприятные запахи, – но вот чувствовать тонкие различия вкуса или запаха уже не можем, что особенно заметно при приеме пищи. Еда становится менее заманчивой и менее приятной.
Потеря эффективности всех органов чувств чаще связана не с чувствительностью внутри рецептора, а с возникающей неспособностью отличать один рецептор от другого.
Обоняние явно ухудшается с возрастом, но точные измерения сделать трудно: как подсчитать что-то настолько субъективное, как запах? Тем не менее, большинство исследований показывает, что потеря обонятельной чувствительности происходит у многих людей к 70 годам, а к 80 лишь обостряется. Эти изменения коррелируют с заметным уменьшением числа обонятельных рецепторов. Рецепторы, конечно, восстанавливаются – особенно у молодых млекопитающих, – но скорость восстановления снижается с возрастом, так что обонятельная площадь в носовой полости уменьшается, как уменьшается и количество рецепторов в ней. Примерно такой же процесс – правда, не такой резкий и менее заметный – происходит и со вкусовыми сосочками на языке. Например, у молодых взрослых рецепторов вполовину меньше, чем у детей, и мы продолжаем терять их с возрастом. Впрочем, наша способность различать пять основных вкусов – сладкий, кислый, горький, соленый и умами – ухудшается намного меньше, чем способность чувствовать запахи. Поскольку запахи играют большую роль в наслаждении пищей, мы ощущаем заметную субъективную потерю способности получать удовольствие от еды или отличать тонкий вкус от самого простого.
Постепенная потеря вкусовых и обонятельных рецепторов и способности их восстанавливать, скорее всего, вызвана клеточным старением. На данный момент утрату этих чувств невозможно вылечить, но удлинение теломер в оставшихся рецепторах выглядит многообещающим клиническим методом.
Слух
Даже в век СМС-сообщений и электронной почты слух остается одним из важнейших средств поддержания общения. В нашей культуре использование звука для функционирования является практически обязательным требованием – не считая разве что языка жестов и письма. Когда мы стареем, то начинаем слышать хуже; один из известнейших штампов – изображение старика, который прикладывает руку к уху и переспрашивает: «Что?» Пресбикузис – старческая глухота – встречается практически у всех, хотя, конечно, по тяжести она может различаться. Что интересно, самое распространенное возрастное ухудшение слуха связано со способностью слышать не очень тихие, а высокочастотные звуки, из-за чего становится трудно различать согласные звуки в чужой речи, слышать щебет птиц или звонок телефона в соседней комнате.
Итак, с возрастом нам становится труднее понимать речь – как людей, стоящих рядом с нами в комнате, так и персонажей кино или телешоу. Тугоухость мало влияет на низкочастотные звуки – гласные, – но вот с согласными возникают немалые трудности. Дело не в том, что мы не слышим, что нам говорят. Нам просто становится труднее различить, допустим, слова песком и пешком, огород и оборот или холод и голод, и, соответственно, труднее понять смысл произнесенной фразы.
Потеря способности различать высокочастотные согласные вызвана тем, как работают наши слуховые рецепторы. Звук состоит из коротких стоячих волн (см. график), вызывающих сигналы слуховых рецепторов (обозначены черными кружками). Высокочастотные звуки вызывают сигналы в большем числе рецепторов, низкочастотные – в меньшем числе. Старея – и теряя часть слуховых рецепторов, обозначенных белыми кружками, – мы теряем способность различать высокочастотные звуки, в том числе и согласные звуки в речи.
От потери способности слышать высокочастотные звуки (и понимать речь) страдают практически все пожилые люди, но многие из нас с возрастом сталкиваются и с другими, менее специализированными видами тугоухости и глухоты. Потеря слуха может вызываться самыми разными причинами – потерей большого количества слуховых рецепторов, повреждением нервов, атеросклерозом, диабетом, гипертонией, травмами, повреждениями от лекарственных средств и т. д. Многие из этих причин, например атеросклероз, напрямую связаны с клеточным старением, но другие, например травмы и повреждения от лекарственных средств, не имеют к старению никакого отношения. Потеря рецепторов, впрочем, напрямую вызвана старением клеток, потому что слуховые рецепторы не обновляются и не функционируют так, как должны. Опять-таки, единственным эффективным методом вмешательства видится удлинение теломер оставшихся клеток.
Зрение
Большинство из нас считают зрение самым жизненно важным чувством. Зрение с возрастом меняется по-разному, хотя полная слепота очень редка. После 40 лет практически все начинают испытывать трудности при фокусировке зрения на близких предметах. Нам становится трудно читать и, например, вдевать нитку в иголку или насаживать крючок на леску. Обычно считается, что это изменение – пресбиопия – связана с возрастными изменениями хрусталика, но, возможно, оно вызывается изменениями в цилиарных мышцах, контролирующих форму хрусталика, а также в форме глазного яблока и связанных с ним структур (астигматизм). Сам хрусталик состоит из прозрачных клеток, которые преломляют свет, создавая сфокусированное изображение на сетчатке; он может фокусироваться либо на близких, либо на далеких предметах. У клеток хрусталика нет ни прямого кровоснабжения, ни митохондрий, но они остаются метаболически активными. Эти клетки производят основной прозрачный белок, кристаллин, но обновляются ли эти белки во взрослом хрусталике, пока не очень ясно.
Цилиарные мышцы контролируют форму хрусталика человеческого глаза, позволяя ему фокусироваться и на близких, и на далеких предметах. По поводу того, почему нам с возрастом становится труднее фокусироваться на близких предметах, есть разные мнения.
Общего согласия по поводу главной причины возрастной пресбиопии пока нет, но, возможно, дело в постепенном накоплении клеток на внешних слоях хрусталика, что делает его менее эластичным и меняет его форму. После 20 лет хрусталик становится круглее, из-за чего цилиарным мышцам приходится прилагать больше усилий, чтобы сфокусировать взгляд. Если эта простая модель точна, то клеточное старение само по себе, скорее всего, значительной роли не играет, так что для борьбы с пресбиопией придется и дальше использовать проверенный временем подход – очки и контактные линзы. С другой стороны, вполне возможно, что эпигенетические изменения косвенным образом влияют на обновление белков хрусталика или формы самого хрусталика. Точно так же возможно и то, что клетки цилиарных мышц стареют, ослабляя их, и мышцы уже не могут так же эффективно фокусировать хрусталик, так что эти клетки могут быть хорошей точкой для медицинского вмешательства, если мы научимся удлинять теломеры. Вопрос, можно ли с помощью теломеразной терапии облегчить течение пресбиопии, пока остается открытым.
Менее очевидное возрастное изменение зрения – постепенная потеря контрастной чувствительности, которая происходит, когда сетчатка уже не может различать мелких деталей. Это может вызываться различными факторами, но одна из главных причин – скорее всего, потеря ганглионарных клеток сетчатки. Ганглионарные клетки отвечают за первоначальную обработку визуальной информации в сетчатке, еще до отправления ее в мозг. Ганглионарные клетки настроены на разные частоты, так что с уменьшением численности этих клеток мы в определенной степени теряем способность различать мелкие детали. Представьте, что вместо современного телевизора с высоким разрешением вам дали старый кинескопный – это примерно то же самое. Что интересно, определенная часть этих клеток также отвечает за реакцию зрачка на свет и модуляцию наших циркадных ритмов; и то, и другое с возрастом начинает доставлять проблемы – скорее всего, именно из-за постепенной потери этих клеток.
Пресбиопия – это самое распространенное возрастное изменение зрения, но не его больше всего боятся. Резкая потеря реального зрения, а не просто его остроты, может стать результатом разнообразных заболеваний, в том числе макулодистрофии, глаукомы, катаракты, диабетического поражения глаз и т. д. Некоторые из них явно связаны с изменениями в сосудистой системе – о них речь пойдет в следующей главе, – но причины других находятся внутри глаза.
Возрастная макулодистрофия – одна из главных причин слепоты, особенно у пожилых людей. Она печально знаменита тем, что атакует «центр визуального внимания», центральную ямку сетчатки, так что у людей просто не получается разглядеть то, на чем они пытаются сфокусировать зрение, даже если их периферийное зрение сохранилось в более-менее нормальном состоянии. Из-за этого они не могут читать, видеть лиц и вообще делать что-либо, что связано с визуальными деталями. Люди с макулодистрофией могут видеть периферийные предметы, и это помогает им передвигаться и выполнять многие повседневные действия, но заболевание постепенно прогрессирует. У пожилых людей риск высок и постоянно возрастает. Макулодистрофия наблюдается примерно у каждого десятого пожилого человека в первое десятилетие после ухода на пенсию (в возрасте 65-75 лет), а вот в следующее десятилетие – уже у каждого третьего. Макулодистрофия начинается с осаждения желтого пигмента (формирования друз) в желтом пятне. Источник этого пигмента пока не выяснен – возможно, соседние клетки, возможно, клетки иммунной системы, – но можно предположить, что он производится и модулируется клетками, и эти функции при старении клеток нарушаются. Если дело действительно в этом – если отложения вызываются эпигенетическими изменениями стареющих клеток, – то можно с уверенностью сказать, что нынешние методы лечения неэффективны: так и есть, потому что они занимаются лечением симптомов, а не причин. Можно ли предотвратить или вылечить возрастную макулодистрофию с помощью удлинения теломер, пока не ясно, но, скорее всего, работа в этом направлении будет эффективнее нынешних видов терапии.
Катаракта – это заболевание хрусталика, которое чаще развивается с возрастом; является причиной примерно половины всех случаев слепоты в мире. Одной из основных причин катаракты считается просто старение, но также обнаружены ее связи с диабетом, травмами, воздействием ионизирующего излучения (особенно ультрафиолетового), генетикой, болезнями кожи, курением и некоторыми лекарствами. Когда катаракта прогрессирует, хрусталик становится все менее прозрачным, и в конце концов зрение полностью теряется. Само слово – метафора, обозначающая белую (а не прозрачную) воду в водопаде. Катаракта, похоже, связана с увеличением содержания воды в белках хрусталика. Сами белки денатурируются и с возрастом начинают деградировать. Предполагалось, что белки хрусталика в течение жизни не меняются – и, соответственно, не ремонтируются и не обновляются, – но недавние исследования показывают, что это слишком упрощенный взгляд[37]. Механизмы пока неясны, но белки хрусталика постепенно все же обновляются, даже у взрослых, и это, судя по всему, результат изменения паттерна экспрессии генов. Хрусталик – даже взрослого человека – это динамический орган, который обычно сохраняет способность к транспортировке и замене кристаллиновых белков. Когда хрусталик лишается этой способности, возникает катаракта. Можно ли предотвратить или вылечить катаракту с помощью нормализации эпигенетических паттернов и возвращения к нормальному обновлению белков? Пока неизвестно, но на клинические испытания возлагается немало надежд.
Глаукому иногда называют «безмолвным вором зрения», хотя быстро наступающая закрытоугольная форма обычно вызывает боль, так что «безмолвной» ее назвать трудно. После катаракты глаукома – вторая в мире по частоте причина слепоты. Глаукому обычно вызывает повышенное давление в передней камере глаза – пространстве между роговицей и хрусталиком. Оно отталкивает хрусталик назад и повышает давление внутри глазного яблока, а это постепенно приводит к ухудшению кровоснабжения глаза.
Результатом может стать гибель клеток сетчатки, визуальных рецепторов и зрительного нерва, что в конце концов вызывает слепоту. Причина проблемы лежит в ресорбции жидкости – водянистой влаги – из передней камеры. Жидкость продолжает производиться, и если ее ресорбция недостаточна, то поднимается давление, и развивается глаукома. В современной медицинской терапии больше всего внимания уделяется либо уменьшению производства водянистой влаги, либо увеличению ее оттока с помощью различных механизмов. Существует по крайней мере два основных типа глаукомы, открытоугольная и закрытоугольная, но точные клеточные механизмы и их связь с клеточным старением остаются неисследованными. Впрочем, в нескольких случаях гены из теломерного региона оказались связаны с некоторыми формами глаукомы. У более типичных форм глаукомы ее связь со старением определенно говорит о том, что эпигенетические изменения являются одной из причин болезней, и они будут реагировать на теломеразную терапию.
