I.7.1 Антиоксидант SkQ1 как чистящее средство для самого грязного места в клетке
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 грандиозная работа на самом деле необходима для этого эксперимента и почему до самого последнего времени он казался 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 подход 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. То есть, 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 еще какую-то другую, причем позитивную, 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 модификацией 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-модифицированными 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 другие важнейшие 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 E, коэнзим Q, флавоноиды зеленого чая, резвератрол из красного вина), и синтетические (N-ацетилцистеин, идебенон, тролокс и др.). В 60-70-х годах ХХ 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. В мире ежегодно продается антиоксидантов на 30 млрд. долларов.
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 в 17 лет на 1-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 одному органу хорошо (например — воздух для легких), может означать смерть для другого (например, пузырьки воздуха внутри сердца). Тогда, следуя прежней логике, бурдюками стали считать органы.
Через некоторое время (кстати, довольно недавно — на рубеже XIX и XX веков) до биологов дошло, 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, имеются 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. 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 которых наглухо изолированы мембранами от остального пространства клетки. И даже эти органеллы не являются «бурдюками» с протоплазмой, а представляют собой упорядоченные и очень слажено 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 нашем подходе к проблеме старения 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?
