Эффект теломер: как взять старение под контроль?

В 2009 году нобелевская премия по физиологии и медицине была присуждена американским ученым Элизабет Блэкберн, Кэрол Грейдер и Джеку Шостаку «За открытие фермента теломеразы и механизмов защиты хромосом теломерами». Это привело к  совершенно новому пониманию того, как генетическая информация передается от материнской клетки к дочерней без потерь, чем определяется продолжительность жизни клеток, как наш организм постоянно восстанавливает утраченные участки хромосом.

Уже сейчас каждый из нас способен повлиять на поддержание и рост теломер посредством простых и доступных рекомендаций, а следовательно продлить себе жизнь. Дальнейшие исследования в области теломерной теории могут помочь найти новые пути борьбы со старением и создать лекарственные препараты, избавляющие людей от неизлечимых болезней.

Многие ученые склоняются к тому, что старение организма происходит из-за накопления ошибок в ДНК. Дезоксирибонуклеиновая кислота (ДНК) упакована в структурные элементы клеточного ядра — хромосомы. ДНК является одновременно хранилищем и передатчиком генетической информации для любого живого организма. Соответственно, при ее поломках генетический код перестает правильно функционировать, что неизбежно приводит к клеточному повреждению и гибели. Специалисты до сих пор пытаются разобраться в том, почему это происходит и у каких именно клеток. Ведь интересен тот факт, что у молодых низкодифференцированных клеток эти сбои случаются в разы реже, чем у старых. Скорее всего, ответы на эти вопросы нужно искать в теломерах.

В 1961 году Леонард Хейфлик обнаружил, что клетки могут делиться ограниченное число раз, по достижению некого предела они умирают. Оказалось, что связано это с укорочением защитных участков хромосом, которые называются теломерами. Для того, чтобы понять, что они из себя представляют, достаточно посмотреть на шнурки ваших ботинок. Наконечники шнурков как раз и символизируют собой теломерные участки. Если колпачки короткие, то шнурки быстро растреплются и придут в негодность. Переводя данную аналогию на хромосомы, можно сказать, что короткие теломеры не могут обеспечить защиту ДНК от структурных нарушений и клеточной гибели. Согласно данной теории теломеры являются как маркером старения, так и основной его причиной.

Очень легко проследить тенденцию укорочения теломер с возрастом: у новорожденных длина теломер в клетке равняется примерно 10000 пар нуклеотидов (п. н.), в возрасте 35 лет  —  7 500 п. н., а у пожилых людей в возрасте 65 лет длина в среднем составляет 4 800 п. н. 

Теломераза — это фермент, который создает в теломерах новые участки ДНК, таким образом восстанавливая их. Благодаря теломеразной активности клетка может беспрепятственно делиться и обновляться, поддерживая тем самым «молодость» организма. Многие исследования демонстрируют, что длинные теломеры и большое количество теломеразы замедляют клеточное старение, в то время как обратная ситуация способствует его ускорению.

На длину теломер влияют многие факторы, такие как психологическое состояние, сон, питание и окружающая среда. На многое человек способен повлиять самостоятельно, тем самым замедляя укорочение теломер, а в некоторых случаях даже удлиняя их.

Во время переживаний мы испытываем различные физиологические ощущения: учащается сердцебиение, повышается давление и потоотделение, появляются проблемы с пищеварением и сном. Это связано с тем, что организм начинает в большом количестве вырабатывать гормоны стресса — кортизол и адреналин. Таким образом, стресс губительно воздействует не только на головной мозг, но и на все тело.

Сегодня существует много научной литературы, показывающей, как теломеры реагируют на острый хронический стресс. Например, Элисса Эпель и Элизабет Блэкберн провели исследование, в котором принимали участие матери, чьи дети были рождены с серьезными патологиями. Оказалось, что чем дольше эти женщины ухаживали за своими больными детьми и чем больший психологический стресс они испытывали, тем короче были их теломеры. Кроме того, уровень фермента теломеразы у них был почти в два раза ниже по сравнению с контрольной группой.

Длительный стресс подавляет иммунную систему, делая ее более уязвимой для различных инфекций, бактерий и вирусов. Ученые долго пытались установить, почему люди, подверженные хроническому стрессу чаще испытывают недомогание и заболевают. Оказывается, все дело в теломерах. Когда организм подвергается атаке, клетки иммунной системы начинают активно делиться, но теломераза не успевает компенсировать утраченные концевые участки. Таким образом клетка стареет и теряет важные белковые структуры, необходимые для эффективной иммунной реакции.

Во время переживаний мы испытываем различные физиологические ощущения: учащается сердцебиение, повышается давление и потоотделение, появляются проблемы с пищеварением и сном. Это связано с тем, что организм начинает в большом количестве вырабатывать гормоны стресса — кортизол и адреналин. Таким образом, стресс губительно воздействует не только на головной мозг, но и на все тело.

Сегодня существует много научной литературы, показывающей, как теломеры реагируют на острый хронический стресс. Например, Элисса Эпель и Элизабет Блэкберн провели исследование, в котором принимали участие матери, чьи дети были рождены с серьезными патологиями. Оказалось, что чем дольше эти женщины ухаживали за своими больными детьми и чем больший психологический стресс они испытывали, тем короче были их теломеры. Кроме того, уровень фермента теломеразы у них был почти в два раза ниже по сравнению с контрольной группой.

Длительный стресс подавляет иммунную систему, делая ее более уязвимой для различных инфекций, бактерий и вирусов. Ученые долго пытались установить, почему люди, подверженные хроническому стрессу чаще испытывают недомогание и заболевают. Оказывается, все дело в теломерах. Когда организм подвергается атаке, клетки иммунной системы начинают активно делиться, но теломераза не успевает компенсировать утраченные концевые участки. Таким образом клетка стареет и теряет важные белковые структуры, необходимые для эффективной иммунной реакции.

Краткосрочный стресс, с которым можно легко справиться, наоборот, приносит пользу, а именно укрепляет здоровье клеток. В медицине это называется гормезисом. При «малых дозах» стресса организм активирует синтез некоторых белков, необходимых для адекватного клеточного ответа и восстанавливает поврежденные участки ДНК.

Люди воспринимают стресс по-разному. Существует два совершенно противоположных стресс-ответа: реакция угрозы и реакция вызова. Реакция угрозы характеризуется боязнью поражения, возможного стыда и позора. С физиологической точки зрения такая реакция вызывает сужение кровеносных сосудов, сердцебиение учащается, в кровь выбрасывается большое количество гормона кортизола, кисти рук и стоп холодеют. Очевидно, что для теломер это губительно. Чувство угрозы — не единственный способ реагировать на стресс. Человек может воспринимать стресс как вызов. Для реакции вызова характерна уверенность в себе, возбуждение и надежда на лучший исход событий. В данном случае сосуды, наоборот, расширяются, кровь насыщается кислородом, усиливается кровоснабжение сердца и мозга, что в итоге придает организму сил и энергии. Таким образом, если позитивно относиться к жизненным трудностям, воспринимать их как призыв к действию, а не как опасность, вы можете помочь своему организму эффективнее справляться со стрессом и более того, сможете защитить свои теломеры от преждевременной деградации.

Существует множество статей, показывающих, что пессимистичный настрой связан с короткими теломерами. Вредные привычки мышления, такие как враждебность, злость и пессимизм приносят психологические страдания, что на клеточном уровне обусловлено укорочением теломер. Но не стоит переживать — с этим можно справиться.

Ученые установили, что проявление враждебности и нетерпеливости к окружающим вредит теломерам. Например, исследование, в котором принимали участие британские госслужащие, показало, что у мужчин, имеющих высокий показатель враждебности, вероятность наличия коротких теломер и высокого уровня теломеразы (свидетельствует о том, что фермент не справляется со своей задачей) была на 30% выше, чем у тех, кому данный тип поведения не свойственен. Кроме того, уровень кортизола и давление у этих испытуемых практически не повысились, что говорит о том, что стрессовая реакция вышла из-под контроля из-за частого использования.

На теломерах пагубно сказывается и низкая сосредоточенность на текущем занятии. Исследование показывает, что у женщин, которым наиболее свойственно «витание в облаках» теломеры в среднем короче на 200 п. н. Этот результат был получен независимо от того, какой стресс испытывали эти женщины в повседневной жизни.

Для того, чтобы оградить себя от лишних переживаний, а также защитить свои теломеры от деградации, есть несколько простых рекомендаций, которые предложили Элизабет Элен Блэкберн и Элисса Эпель в своей книге «Эффект теломер: революционный подход к более молодой, здоровой и долгой жизни». Они помогут более гибко реагировать на происходящее вокруг нас и поступать адекватно ситуации:

• Систематизируйте свое время, старайтесь не выполнять несколько дел одновременно. «Однозадачность» помогает исключить отвлекающие факторы и целиком погружает в текущий момент.
• Старайтесь избегать навязчивых мыслей. Они не только не помогут решить проблему, но и глубже погрузят в болезненные, совершенно не плодотворные размышления.
• Не подавляйте нежелательные мысли. Негативные мысли, спрятанные в глубинах подсознания, только увеличивают уровень стресса, что приводит к хроническому нервному возбуждению и депрессии.
• Осознание собственных мыслей способствует стрессоустойчивости. Медитативные практики и некоторые ритмичные физические упражнения, например, бег, помогают привести мысли в порядок.
• Постарайтесь отыскать цель в жизни. Человек, знающий смысл своего существования, легче принимает важные решения и строит планы.
• Относитесь к себе менее критично. У людей, с высоким уровнем сострадания вырабатывается меньше кортизола в ответ на стресс.
• Просыпайтесь с приподнятым настроением. Ученые утверждают, что у женщин, которые просыпаются с чувством радости, в иммунных клетках содержится больше теломеразы, а утренний скачок кортизола менее выражен, чем у людей, начинающих свой день с чувства тревоги или страха.
• Существует черта характера, полезная для теломер. Оказалось, что такое человеческое качество, как добросовестность, может привести к увеличению продолжительности жизни. В ходе одного исследования преподаватели должны были оценить добросовестность своих студентов. Оказалось, что длина теломер выше у тех учащихся, которых преподаватели охарактеризовали  более добросовестными.

Систематическая физическая нагрузка в умеренных количествах снижает уровень окислительного стресса — состояния, при котором в организме накапливается большое количество свободных радикалов (молекулы, лишившиеся одного электрона). Они необходимы для многих биохимических процессов и постоянно образуются в организме в процессе дыхания.

Таким образом физкультура помогает защищать клетки нашего тела, снижая воспаление и поддерживая иммунную систему, а также поддерживать длину теломер. Исследование с близнецами, которое позволило отмести все сомнения, связанные с наследственностью, показало, что длина теломер у активных близнецов выше, чем у их «ленивых» братьев и сестер. Кроме того, ученые установили, что у людей, ведущих сидячий образ жизни, теломеры короче.

Умеренные кардио, а также интенсивные интервальные тренировки увеличивают активность теломеразы в два раза. С другой стороны, силовые тренировки помогают набрать мышечную массу и укрепить костную ткань, а все это необходимо для здоровой жизни.

Во время физических нагрузок активируется аутофагия — это процесс, при котором клетка частично «поедает» сама себя, избавляясь от старых и поврежденных участков, а переработанный клеточный материал используется для восстановления и дальнейшего функционирования. Кроме того, физические нагрузки увеличивают экспрессию гена теломеразы, что непосредственно влияет на саму длину теломер.

Однако важно помнить, что чрезмерные нерегулярные нагрузки могут, наоборот, неблагоприятно повлиять на здоровье и, как следствие, на длину теломер. У спортсменов, которые «перегибают палку», может развиться синдром перетренированности. При таком физиологическом состоянии теломеры в мышечных клетках  укорачиваются.

Доказано, что недосыпание и другие расстройства сна приводят к сокращению теломерных участков. Проще говоря — чем дольше мы спим, тем длиннее у нас теломеры. Известно, что семичасовой сон — это пороговое значение с точки зрения здоровья теломер, исключение составляют примерно пять процентов населения планеты. Если спать меньше, теломеры оказываются под ударом. Однако, важна не только продолжительность сна, но также его качество и режим. Например, одно исследование показало, что у врачей, дежуривших по ночам, нарушена регуляция активности теломеразы.

Чтобы обеспечить себе комфортный и здоровый сон, существует несколько простых шагов, которые помогут чувствовать себя бодро и энергично изо дня в день, а ваши теломеры при этом будут защищены от вредных воздействий.

• Не ограничиваете себя во сне. Из-за недостатка времени многие добровольно сокращают продолжительность своего сна. А ведь это один из немногих аспектов, на который человек самостоятельно может повлиять.
• Избегайте перед сном просмотра телевизора, использования планшетов или смартфонов. Синий свет, исходящий от экранов гаджетов, подавляет действие мелатонина — основного гормона сна.
• Обеспечьте себе плавный переход от бодрствования ко сну. Для этого некоторые люди по вечерам читают книги, другие слушают успокаивающую классическую музыку.
• Обзаведитесь берушами. Посторонний шум у большинства людей вызывает раздражение и чувство угрозы, что, очевидно, мешает засыпанию.
• Установите привычку ложиться спать и просыпаться примерно в одно и тоже время. Циркадные ритмы управляют жизнедеятельностью человека. Постоянство работы биологических часов поможет организму вовремя выполнять свои функции.
• Доказано, что храп и апноэ (остановка дыхательных движений во время сна) губительно воздействуют на теломерные участки. Если вы страдаете от этих недугов — обратитесь к специалисту. Существуют современные методы лечения, которые эффективно и без какого-либо дискомфорта помогают избавиться от этого заболевания.

Оказывается, для теломер не так уж и важно, сколько вы весите — не выявлено явной зависимости длины теломер и избыточного веса, конечно, если речь не идет об ожирении. Главную роль для них играет состояние обмена веществ.

Неправильная работа систем, вовлеченных в метаболизм в организме может вызвать диабет — хроническое заболевание, которое характеризуется повышенным уровнем глюкозы в крови. Это приводит к серьезным сердечно-сосудистым заболеваниям, сосудистым нарушениям и даже к потере зрения.

Метаанализ, в котором приняли участие более 7000 человек показал, что короткие теломеры — признак развития сахарного диабета в будущем. Исследование продемонстрировало, что у мышей, при сокращении теломер по всему организму бета-клетки перестают вырабатывать инсулин.

У людей, не страдающих сахарным диабетом, тоже есть причины следить за своим рационом. Из-за избытка брюшного жира в тканях возникает хроническое воспаление, которое грозит укорочением теломер. Однако не стоит изнурять себя диетами. Помешательство на подсчете калорий вызывает стресс, что, как мы уже выяснили, вредит организму. До сих пор нет убедительных свидетельств того, что ограничение калорийности пищи продлевает человеку жизнь и удлиняет ему теломеры. Исследование, проведенное Джанет Томиямой, профессором психологии Калифорнийского университета, показало, что у людей, которые на протяжении долгого времени придерживаются строгого рациона, теломеры оказались ничуть не длиннее, чем у контрольной группы. Кроме того, у этих респондентов длина теломер в мононуклеарных иммунных клетках оказалась даже чуть короче.

Главные враги наших клеток — окислительный стресс, воспаление и инсулинорезистентность. Для того, чтобы обеспечить защиту от них, авторы вышеуказанной книги предлагают соблюдать следующую диету:

• Придерживайтесь средиземноморской диеты. Употребление в пищу большого количества свежих овощей и фруктов, цельных злаков, фасоли и других бобовых, а также рыбы и морепродуктов укрепит ваши теломеры.
• Ешьте пищу, богатую витаминами. Витамины С и Е приводят к снижению окислительного стресса, так как они обладают антиоксидантным действием.
• Ешьте продукты, богатые омега-3 жирными кислотами. Они участвуют в образовании клеточных мембран и могут преобразовываться в противовоспалительные гормоны. Кроме того, последние научные данные указывают на то, что они замедляют сокращение теломер.  Красная рыба, орехи, семена льна и листовая зелень содержат омега-3 в изобилии.
• Избегайте потребление переработанного и красного мяса. В 2015 году Всемирная организация здравоохранения назвала их возможными причинами возникновения онкологических заболеваний.
• Откажитесь от продуктов и напитков с добавлением сахара. Синди Леунг из Калифорнийского университета в Сан-Франциско обнаружила, что две банки сладкой газировки в день забирают у нас 4,6 лет жизни, если судить по длине теломер.

Как и вся генетическая информация теломеры передаются из поколения в поколение. Действительно, дети наследуют длину теломер еще в материнском утробе. Во-первых, если в момент зачатия у материнской яйцеклетки короткие теломеры, они могут быть переданы ребенку. Во-вторых, из-за слабого здоровья или хронического стресса матери в процессе внутриутробного развития теломеры ребенка также могут пострадать от воздействия кортизола. Поэтому очень важно заботиться о своем организме во время беременности: избегать стрессов, сбалансированно питаться, не пользоваться химическими чистящими средствами у себя дома и проводить время с пользой для себя и своего ребенка.

Фото: www.keranews.org