Тривалий час вчені вважали, що процеси старіння неможливо зупинити або контролювати будь-яким способом. Проте, ряд досліджень, проведених протягом останніх десятиліть, завершився низкою важливих відкриттів в області геронтології.
Старіння організму проявляється поступовим зниженням його базових функцій на рівні фізіології, а саме:
- ослабленням імунних сил;
- зменшенням м’язової маси;
- порушенням діяльності мозку і нервової системи в цілому;
- захворюваннями серця і судин.
Фахівцям вже давно відомо, що ті ознаки старіння організму, які проявляються об’єктивно і видно «простому оку», є результатами дегенеративних клітинних і молекулярних змін. Що стосується характеру цих змін, його суть вдалося визначити не так давно, більш того, він підлягає подальшому вивченню і уточненням. Зараз вченими виділено кілька ознак старіння організму, позначених на клітинно-молекулярному рівні. Всі вони є типовими і загальними для організмів, що відносяться до різних біологічних видів:
- геном стає нестабільним;
- теломери стають коротшими;
- відбуваються серйозні зміни на епігенетичному рівні;
- міжклітинна комунікація також зазнає вікові зміни;
- порушується гомеостаз білків;
- у стовбурових клітинах відбувається виснаження внутрішніх ресурсів;
- запускаються процеси старіння на рівні клітин в цілому;
- спостерігаються мітохондріальні порушення та ін.
Є очевидні взаємозв’язки між тим, як людина харчується і яку тривалість життя він має. На сучасному етапі в світі проводять, як мінімум, кілька різних досліджень, мета яких — підбір раціону харчування, оптимального для осіб похилого та старечого віку. Більш того, схеми здорового і повноцінного харчування, активно розробляються фахівцями різних профілів, можуть уповільнити процеси згасання живого організму.
Нутригеронтологія є новою науковою областю, покликаною вивчати молекулярні механізми, що ведуть до старіння, і знаходити способи уповільнення дегенеративних процесів шляхом пошуку оптимального і корисного раціону харчування.
Білковий гомеостаз і його втрата
Підтримання білкового гомеостазу на клітинному рівні обумовлено двома процесами, кожен з яких має різний напрямок:
- коректна збірка білків з їх стабілізацією в подальшому;
- білкова деградація з порушенням структури білків.
При збоях в тому чи іншому процесі відбувається агрегація (склеювання) білків, в результаті чого виникають нейродегенеративні патології.
Важливим видом білків, що виробляються нашим організмом, є БТШ (або білки теплового шоку). Завдяки їм структура білків, порушена в результаті впливу негативних факторів, відновлюється. Те ж саме відбувається після теплового або хімічного стресу. У літніх людей вироблення БТШ знижується, що вкорочує життєвий цикл.
Також у нас є дві головні протеолітичні системи, а саме:
- аутофагосомна (її ще називають лізосомальною);
- протеасомна.
Їх функції з віком теж значно зменшуються. Відомо, що при активації аутофагосом процеси старіння клітин будуть уповільнені. Це стосується, як мінімум, декількох живих організмів. Наприклад, гриби містять речовину, яка називається спермідин. Також спермідин є в зернових і бобових культурах. При його регулярному вживанні черви, мушки і миші живуть набагато довше.
Про стабільність геному
Протягом життя людського організму в ДНК відбувається поступове пошкодження їх структур. Саме це є базовою ознакою старіння. На жаль, наш геном не може постійно залишатися стабільним і цілісним, так як на нього завжди впливають як зовнішні, так і внутрішні негативні фактори. Пошкодження на генетичному рівні часто порушують роботу найважливіших клітинних шляхів на рівні біохімії. При цьому сильної небезпеки піддаються саме стовбурові клітини. Встановлено, що раціон харчування надає набагато більший вплив на стабільність геному, ніж було прийнято вважати раніше.
Для того, щоб організм нормально синтезував ДНК, нам необхідно регулярне вживання:
- вітамінів групи В (особливо В3, В9 і В12);
- магній;
- Цинк.
Навіть якщо дефіцит цих речовин в організмі є незначним, це може призвести до загрози геномної стабільності, внаслідок чого відбувається спонтанне пошкодження хромосом.
Сучасні рекомендовані дозування вітамінних комплексів і вітамінів в цілому призначені для профілактики нестачі потрібних речовин, а не для того щоб мінімізувати пошкодження на рівні ДНК. Позначені вітаміни є особливо важливими для осіб похилого віку. Після закінчення 50 років людині слід вживати продукти, багаті вітамінами В12 і В9.
Про теломери та їх довжину
Під теломерами слід розуміти хромосомні ділянки на їх кінцях. Кожен етап клітинного поділу скорочує довжину теломер. Відомо про зв’язок теломерів зі специфічними мультибілковими комплексами. Такий комплекс отримав назву шелтеріна. Саме він перешкоджає процесам злипання, а також блокує репараційним системам доступ до ДНК. Оскільки репарація обмежена, пошкодження, що відбуваються на рівні теломер, мають стійкість, отже, можуть провокувати зупинку ділення клітин або їх апоптоз. Для того, щоб запобігти серйозні пошкодження на рівні клітин і підтримувати довжину теломер в оптимальному стані, людина потребує вітамінів групи В (а саме, В3 і В9). Не менш благотворний вплив на довжину теломер надає і регулярне вживання жирних кислот омега-3.
Зміни на рівні епігенезу
Зміни на рівні епігенезу, що відбуваються в клітинних структурах нашого організму протягом усього його життя, зачіпають ряд найважливіших процесів:
- ДНК-метилювання;
- зміни в структурі хроматину;
- модифікацію гістонів.
В результаті здатність ДНК до репарації слабшає, а хромосоми стають нестабільними. Проте, тут є велика відмінність від клітинних мутацій, так як процеси епігенезу є оборотними. Зараз вже доведена можливість регулювання активності ферментів, які беруть участь у створенні «міток епігенезу» і підтримці їх функцій.
Був проведений цікавий досвід: вчені внесли зміни в модифікації гістонів, тим самим збільшивши термін життя декількох лабораторних мишей. Це були прогероїдні тварини з прискореними процесами старіння. Також в ході дослідження фахівцям вдалося значно поліпшити розумові здібності у старих тварин. До речі, свіжі фрукти і овочі містять велику кількість корисних компонентів, що роблять позитивний вплив на ферментну активність. Саме ці ферменти відповідають за епігенетичне конструювання в організмах живих істот.
Суть вікових мітохондріальних порушень
Мітохондрії невипадково прийнято називати “головними енергостанціями клітин”, так як їх завдання полягає в окисленні поживних компонентів і їх подальшому перетворенні в енергію (АТФ). При окислювальних процесах в мітохондріях відбувається утворення радикалів кисню в їх активній формі, або АФК, що ушкоджують структури клітин. Раніше фахівці вважали, що одна з причин старіння — високе продукування АФК, що виникає в результаті пошкодження мітохондрій. Однак результати досліджень, проведених нещодавно, викликають сумнів у попередній гіпотезі. Незалежно від того, який рівень АФК в клітинах, мітохондріальні порушення призводять до того, що в клітинних структурах виникає апоптоз, а запальні реакції стають інтенсивнішими.
Вікові мітохондріальні дисфункції виникають виходячи з декількох причин:
- нові мітохондрії утворюються вже не так інтенсивно, так як ДНК пошкоджені, а теломери вкорочені;
- у ДНК мітохондрій відбувається накопичення мутагенних факторів, так як у внутрішньому середовищі накопичується велика кількість АФК. Також і репараційні системи мітохондрій демонструють вже більш обмежену ефективність, якщо порівнювати з клітинними ядрами.
У свою чергу, білок SIRT-1 стимулює процеси мітохондріогенезу зі збільшенням антиоксидантного захисту клітин. В результаті запуску процесу аутофагії відбувається видалення тих мітохондрій, які виявилися пошкоджені. Також робота мітохондрій може бути поліпшена і іншим способом. Вже відомо про захисні клітинних реакціях, що провокуються м’якими токсинами, тому клітина стає більш стійкою до несприятливих факторів.
Проблема клітинного старіння
Згодом у людини відбувається виснаження життєвих ресурсів стовбурових клітин, так само як і комунікації між ними. Саме ці процеси прийнято вважати головними “винуватцями”, що обумовлюють так званий фенотип старіння у вигляді:
- крихкості кісткової тканини;
- зменшення м’язової маси;
- погіршення роботи імунітету та ін.
Клітини старіють і зупиняють поділ. Як результат, з’являються перші ознаки, що свідчать про старіння всього організму. При клітинному старінні теломери стають коротшими, а структури ДНК пошкоджуються. Також відбувається і порушення поділу клітин. При цьому в старіючих клітинах починається накопичення специфічних молекулярних структур у вигляді металопротеїназ і протизапальних цитокінів. У свою чергу, ці елементи негативно впливають і на інші клітини, прискорюючи процеси їх зношування. Відома велика роль протизапальних цитокінів і металопротеїназ у розвитку запальних процесів різного характеру.
Оскільки стовбурові клітини поступово втрачають свої життєві ресурси, у людини падає і рівень імунної опірності організму з супутніми дефектами процесів імунної активації. Як підсумок-імунний захист стає слабкою, протизапальні реакції посилюються, з запуском сигнального шляху запалення NF-kB.
Проте, можливість відновити імунні сили організму цілком реальна, якщо людина стане регулярно вживати здорову і повноцінну їжу. Наприклад, якщо люди похилого віку починають отримувати більше вітаміну Е, це посилює роботу Т-клітин. Коли разом з їжею в організм надходять триптофанові амінокислоти і клітковина, це робить благотворну дію на мікрофлору кишечника.
Кишкова мікрофлора має здатність до вироблення особливого виду молекул. Вони допомагають регуляторним Т-клітинам ділитися та диференціюватися. Відома найважливіша роль регуляторних Т-клітин в контролі запальних і аутоімунних процесів.
При аналізі популяцій фахівцям вдалося виявити чіткий зв’язок між харчуванням і тим, який склад має мікрофлора кишечника. У свою чергу, від її складу залежить рівень захворюваності та ризик виникнення запальних реакцій у шлунково-кишковому тракті в осіб літнього та старечого віку. Таким чином, якщо допустити можливість маніпуляції складом мікрофлори кишечника, теоретично реально отримати ще один дієвий метод, що сприяє збільшенню нашого життєвого циклу.
Підведення підсумків
Завдяки подальшим біогеронтологічним дослідженням вже в недалекому майбутньому стане можливою розробка комплексу заходів, основне завдання якого полягає в тому, щоб максимально збільшити тривалість людського життя, тим самим продовживши молодість і зберігши здоров’я. Безумовно, адекватні і корисні рекомендації по раціону харчування займуть в цих розробках перше місце.
Оскільки про етіологічні фактори старіння світу науки, на жаль, ще відомо мало, слід дотримуватися корисних типів харчування — таких як середземноморський і окінавський. Загальна суть і того, і іншого напрямку в харчуванні така: слід ввести в раціон морепродукти, рибу, свіжі фрукти і овочі. Молочну продукцію рекомендується вживати в помірній кількості. Червоне м’ясо потрібно обмежити, так само як і солодощі. Останні дані сучасних досліджень впевнено підтверджують позитивний зв’язок між поліпшенням стану здоров’я, тривалістю життя і дотриманням, наприклад, середземноморської дієти. Що стосується жителів острова Окінава, що дав назву другому, не менш корисному дієтичному напрямку, відомо, що тривалість життя у них найвища на планеті.