"Во всём виноваты гены" — так часто говорят. А можно ли переписать сценарий своей жизни? Молодая наука эпигенетика отвечает утвердительно на этот вопрос, ведь окружающая среда, образ жизни могут влиять на включение тех или иных генов человека, животных и даже растений. Эпигенетика ("над-генетика") изучает изменения активности генов, не затрагивающие структуру ДНК.
Подробнее об этом, а также о том, как бороться со старением, нам рассказал известный геронтолог, президент Европейской ассоциации геронтологии и гериатрии (2011-2015 гг.), член-корреспондент РАН, заслуженный деятель науки РФ, директор Санкт-Петербургского Института биорегуляции и геронтологии, профессор Владимир Хацкелевич ХАВИНСОН.
— На эпигенетику сегодня возлагаются большие надежды, в том числе и в плане борьбы со старением. Наш генетический текст состоит из четырех букв в разных комбинациях, и благодаря эпигенетическим механизмам возможно различное прочтение этого текста. Самое удивительное — что мы можем при жизни на этот текст влиять; эпигенетические переключатели могут даже обезвредить уже мутировавшие гены. Расскажите подробнее о том, что такое эпигенетика?
— Всё живое на Земле содержит ДНК или РНК. Именно ДНК управляет процессом жизни, от растений до человека, и именно состояние экспрессии генов, то есть активности генов, и определяет развитие патологии, ускоренное старение и так далее. Поэтому возникает принципиальный для всего живого вопрос: можем ли мы повлиять на экспрессию генов?
Пептиды представляют собой цепочки аминокислот. До 50 аминокислот — это полипептиды, выше 50 — это уже белки. Ультракороткие пептиды — от двух до четырех аминокислот.
Именно эти две информационные молекулы — ДНК и белки (пептиды) —, пересекаясь, запускают или останавливают жизнь. Поэтому эпигенетика – это, прежде всего, взаимодействие пептидов или белков с ДНК, с определенными генами. Каждый пептид или каждое вещество взаимодействуют с конкретным геном. Пептиды или белки – это такая уникальная группа информационных молекул, прицельно регулирующих экспрессию генов; по сути дела, эпигенетически регулирующих их активность, и в этом их огромная ценность.
Задача эпигенетики – именно так отрегулировать экспрессию генов, чтобы человек или любое живое существо могло достигнуть своего видового предела (то есть увеличение длительности жизни до 40%, для человека это 110-120 лет). Это цель и геронтологии, которой я занимаюсь более 30 лет.
Родоначальником эпигенетики в нашей стране является Борис Федорович Ванюшин – член-корреспондент РАН, сотрудник МГУ, блестящий ученый. У него несколько статей в журнале Nature было опубликовано в свое время, а недавно у нас с ним вышла совместная глава в одной из книг по эпигенетике, изданной в Германии.
Эпигенетика – это сумма факторов, влияющих на экспрессию (активность) генов. Это могут быть и излучения, это может быть стресс и т.д. То есть всё, что воздействует извне, – это и есть эпигенетика. И образ жизни, и питание, и недосыпание влияют на активность наших генов.
Очень важен уровень нашей культуры. Чем выше уровень культуры, тем больше шансов прожить долгую жизнь. У нас в Санкт-Петербурге (кстати, это самый "старый" город в России) 25% населения – это люди пожилого возраста. Это примерно миллион двести тысяч людей. Неудивительно, ведь Санкт-Петербург – это культурная столица России. Кстати, в плане продления жизни и эпигенетического влияния на наш организм первое место, в свете доказательной медицины, занимает ограничение калорийности питания за счет углеводов и жиров.
— Как раз об этом я тоже хотела вас спросить. Наибольший вклад в старение нашего организма вносят еда и кислород. Голодание помогает продлить жизнь и помолодеть, или это миф?
— Нет, это не миф. Но голодание голоданию рознь. Правильное голодание – это ограничение калорийности питания, а не бездумный отказ от еды. В вопросах голодания уровень культуры, уровень образованности людей тоже очень важен. Вы знаете, что во всех религиях практикуются посты, и это очень правильно, это благотворно влияет на организм. Кстати, среди долгожителей практически нет людей с избыточным весом. Это отмечено как в России, так и во всем мире в целом.
Для человека еще очень важна физическая активность, а гиподинамия губительна. Однажды я побывал на острове Хайнань в Китае, где проживает максимальное количество столетних людей. У них там есть особое правило: сколько раз в день ты поел, столько раз в день нужно позаниматься физкультурой. Это могут быть просто легкие упражнения или прогулка на свежем воздухе. Кроме того, у большинства людей там очень четкий график питания — завтрак, обед, ужин — который они неукоснительно соблюдают. На острове есть целая аллея, посвященная местным столетним жителям; это впечатляет.
Если говорить о физической нагрузке, то она должна быть адекватна возрасту. Если вам, скажем, за 50-60, то не нужно геройствовать и покорять крутые горнолыжные склоны: в этом возрасте и суставы, и координация уже не те; поэтому такие подвиги часто заканчиваются переломами конечностей. Скандинавская ходьба, например, менее травмоопасна и очень полезна для укрепления всего организма. Как бы мы ни старались, но износ организма неизбежен, и это нужно учитывать.
А насчет кислорода, о чем вы спрашиваете, есть очень интересный факт. Мы проводили исследования в горах Кавказа. Там есть такие аулы, скажем, на высоте 500 метров над уровнем моря и выше. И оказалось, что люди, которые жили выше всех, достоверно жили дольше. Почему? Всё дело в гипоксии — пониженном содержании кислорода в той местности. Недостаток кислорода является фактором, улучшающим или увеличивающим длительность жизни. Только не нужно путать гипоксию в горах (со свежим воздухом и мягким климатом) с гипоксией в душном и многолюдном метро; последнее отнюдь не полезно.
Под руководством В.Х.Хавинсона в течение последних 20 лет созданы 13 лекарственных препаратов. Результаты научных исследований профессора опубликованы в ведущих отечественных и зарубежных журналах, представлены в иностранных монографиях, на них получены 215 зарубежных и отечественных патентов. Пептиды Хавинсона — новый класс веществ, позволяющих восстанавливать функции органов. Их применяют для восстановления регенерации тканей, нарушенной при воздействии различных факторов, в том числе и при старении.
— Как еще мы можем при жизни повлиять на свои эпигенетические механизмы?
— О питании и физкультуре я уже упоминал. Важно также раз в полгода-год проходить обследование организма: ультразвуковое, гормональное, биохимическое и т.д. Я вообще считаю, что будущее медицины — за профилактикой. Своевременное обследование позволяет выявить начальные проявления патологии и, по возможности, устранить их.
Важен и правильный режим дня. Почему так важно ложиться спать не позднее полуночи? Потому что с 12 до трех часов ночи в эпифизе мозга вырабатывается мелотонин, который регулирует эндокринную и иммунную систему, а нарушение секреции мелатонина приводит к различным сбоям в организме. В одной диссертации изучали долгожителей Санкт-Петербурга, и те люди, которые питались ритмично (завтрак, обед, ужин) достоверно жили дольше — более 90 лет. И это не наши фантазии, это статистика.
Мы рождаемся с геномом, который не меняется в течение жизни — меняется активность тех или иных генов. И эти эпигенетические влияния мы можем усиливать или ослаблять, в том числе и медикаментозно.
На работу эпигенетических механизмов влияет даже микроклимат в вашем коллективе. Если там, где вы работаете, все постоянно ругаются и выясняют отношения, то это приводит к хроническому стрессу, а он, в свою очередь, провоцирует угнетение иммунитета. Тимус — центральный орган иммунной системы — угнетается, и на этом фоне чаще возникают опухоли. У нас было исследование по раку молочной железы у женщин. Все больные заполняли специальную анкету, и оказалось достоверно, что у многих пациенток возникновению рака молочной железы предшествовал хронический стресс: разводы, смерть близких и др., то есть длительные переживания.
В монографии «Пептиды, геном, старение» Владимир Хавинсон выдвигает гипотезу, что механизм ДНК должен работать по единому принципу как на Земле, так и на других планетах в нашей Вселенной; ведь и там, и там мы находим одинаковые элементы: углерод, водород, кислород, азот и т.д. Аминокислоты, которые есть у нас, найдены и на астероидах.
— Эпигенетические механизмы одинаковы у всех живых существ или мы, люди, в этом плане особенные?
— В прошлом году я выступал с лекцией в Каролинском институте в Швеции. Тема моего доклада звучала так: «Единый механизм пептидной регуляции экспрессии генов и синтеза белков в живой природе». О чем это? Мы с коллегам изучили 17 видов организмов (от растений и насекомых до обезьян и людей), и оказалось, что эпигенетический механизм везде один и тот же. Это поразительно! Единый механизм пептидной регуляции экспрессии генов и синтеза белков в живой природе, то есть единый механизм жизни.
Идею такого эксперимента подсказал Борис Федорович Ванюшин, которого я упоминал в самом начале. Он предложил изучить влияние пептидов на ДНК пшеницы и табака, и, к нашему огромному удивлению, мы получили значительное усиление экспрессии некоторых генов пшеницы, табака. Более того, это может привести к повышению урожайности в 3-5 раз, вы представляете? То есть именно регуляция активности генов, эпигенетический подход к растениям в перспективе может позволить увеличить урожайность.
Проводились интересные эксперименты и на пчелах: пчелы, которым вводили пептид мозга, собирали меда в полтора раза больше, чем остальные. Они быстрее летали, с более высокой точностью находили нужный цветочек и т.д.
Или взять, скажем, млекопитающих. В нашем опыте с профессором Ильей Борисовичем Безпрозванным из США введение мышам пептидов мозга и сосудов привело к восстановлению функции нейронов при болезни Альцгеймера. Это блестящий результат, увидеть который мы даже не ожидали. Вот что такое сила эпигенетического воздействия!
Кстати, за каждое заболевание отвечает не один ген, а группа генов: до 10-15 генов. Я думаю, что в будущем в обиход людей войдет генетический паспорт. Это такое исследование, которое показывает, к каким заболеваниям у вас есть генетическая предрасположенность. Скажем, гены предрасположенности к инфаркту, инсульту, к болезни Альцгеймера или к диабету, как, например, в моем случае.
На сегодняшний день в мире проживает более тысячи человек в возрасте 110–114 лет. Рекорд книги Гиннесса: 122 года прожила француженка Жанна Кальман, а в России достоверно известная максимальная длительность жизни была зафиксирована у Варвары Семенниковой (Якутия) – 117 лет.
— А в плане каких-то эпигенетических исследований вы сотрудничаете с международными организациями, с иностранными учеными? Как вообще продвигается эта работа?
— Мы сотрудничаем с учеными из пятнадцати стран: США, Италия, Франция, Германия, Япония, Австралия и другие.
Недавно в Италии (Университет г. Пескара) мы провели эксперименты по влиянию пептидов на стволовые клетки и получили блестящие результаты. В любом организме, от растений до человека, есть собственные стволовые клетки. Их примерно 30% в каждом органе, в каждой ткани. Это как раз тот ресурс, тот резерв, который заложен природой. Вот почему верхний предел жизни человека 110-120 лет. Если бы все стволовые клетки дифференцировались, можно было бы прожить дольше. Поэтому активация стволовых клеток, причем это касается и растений, и всех видов животных, и человека, — очень важное направление. Не пересадка стволовых клеток, а активация собственных. И вот мы в Италии получили важные результаты по этому направлению и совместно их опубликовали.
Также мы с коллегами из США проводим исследования по влиянию пептидов на стволовые клетки костного мозга, есть проекты по изучению теломеразы с учеными из Швейцарии и др. Кооперация с зарубежными учреждениями, с теми коллегами, которые ведут себя добросовестно по отношению к своим партнерам, очень важна. Недавно было подписано соглашение между Российской академией наук и Академией наук США. Это прекрасное решение, которое позволит быстрее получать необходимые знания и компетенции.
Такие вузы как Санкт-Петербургский Политехнический университет, МГУ, Санкт-Петербургский государственный университет демонстрируют высочайший уровень подготовки молодых специалистов, который часто даже превосходит зарубежный. Я думаю, что Россия — это прекрасная страна для создания высокой науки и воспитания талантливых кадров, но без международного сотрудничества сегодня, конечно, никак.
«Если бы человек вздумал соорудить вечный двигатель, он столкнулся бы с запретом в виде физического закона. В отличие от этой ситуации, в биологии нет закона, который утверждал бы обязательную конечность жизни индивида». Ричард Фейнман, «Радость познания».
— Известный американский физик Ричард Фейнман, который, помимо физики, изучал еще и биологию, говорил, что смерть не является непреложным законом. Совершенно точно нельзя изобрести вечный двигатель, говорил он, а смерть не входит в круг таких физически непреодолимых вещей. Действительно, есть же более чем вековые долгожители (например, алеутский морской окунь и др.), которые умирают лишь оттого, что становятся слишком большими и не могут себя прокормить; и кажется, что нет у них никакой программы на умирание. Что вы думаете об этом?
— Это абсолютно неверно. Всё живое имеет рождение, развитие и смерть. У нас недавно была подготовлена докторская диссертация, опровергающая этот миф о вечной жизни. В работе И.Ю. Попова изучались и черепахи, и всевозможные моллюски, и голый землекоп – грызун, у которого замедленное старение. Всё стопроцентно рождается, развивается и умирает. Если бы этого не происходило, то Земля бы нас просто не выдержала, понимаете? По-видимому, на сегодняшний день этот процесс рождения, развития и смерти абсолютен. Он может проходить быстрее, может медленнее. Действительно, черепаха может жить 200-300 лет, моллюски тоже очень долго живут и т.д. Но недавняя работа, о которой я говорю, развеяла миф о том, что кто-то может избежать смерти.
Я четыре года возглавлял Европейскую ассоциацию геронтологии и гериатрии, посещал все мировые конгрессы, конференции и так далее. И этот вопрос там тоже обсуждался, велись исследования в разных странах, и все фундаментальные ученые были едины в своем мнении: есть рождение, развитие, смерть, и никто еще не придумал, как смерти можно было бы избежать. Что будет дальше — мы не знаем. Можно ли будет повлиять на этот процесс, используя, например, космические перелеты, когда замедляется течение времени? Вообще в вопросе старения гравитация, по-видимому, играет очень важную роль. Это тот единый механизм, который держит всё живое и определяет реализацию нашей генетической программы.
Но повторюсь, на сегодняшний день, на нашем этапе знаний, процесс рождение-развитие-смерть един и неизбежен.
Беседовала Янина Хужина
ССЫЛКИ ПО ТЕМЕ:
● Монография В.Х.Хавинсона "Пептиды, геном, старение" (РАН, 2020 г.)
● Кузник Б.И., Хавинсон В.Х., Давыдов С.О., Степанов А.В. Белки молодости и старости. // Монография. – Beau Bassin: Palmarium Academic Publishing. – 2017. – 274 c. ISBN 978-620-2-38014-0.
● Vladimir Khavinson, Phil Micans, Alexander Maryanovich. Peptides in the Epigenetic Control of Ageing. // Great Britain: Profound Health Ltd. (Publishing). – 2017.
● Захарченко М.П., Хавинсон В.Х. Радиация, экология, здоровье. (2-е издание, дополненное и переработанное) // СПб.: Крисмас+. - 2011.
