Гипотез старения, связанных с мейозом тем или иным образом, довольно много. Именно в этом процессе можно найти ответ на вопрос, почему мы рождаемся молодыми. Но не только в нем.
Заведующий сектором эволюционной цитогеронтологии биологического факультета МГУ им. М. В. Ломоносова Александр Николаевич Хохлов сказал мне, что существует множество механизмов, которые обеспечивают то, что из ооцитов и сперматозоидов выбираются самые соответствующие требованиям «ювенильности зародышевой плазмы». Ведь по существу любой живой организм предназначен для эффективного сохранения содержащегося в нем генетического материала с последующим распространением своих копий в окружающей среде. Тут стоят две важные задачи, причем разделить их сложно. Поэтому в процессе эволюции человека механизмы для выполнения этих целей отточились до совершенства, как, впрочем, и других видов на планете. Именно поэтому репликация ДНК, несущей возрастные повреждения, во многих случаях становится невозможной.
При сперматогенезе «сбрасываются» почти все имеющиеся повреждения, а процесс оплодотворения происходит таким образом, что даже у минимально дефектных сперматозоидов нет шансов на успех. В оогенезе происходит так же, хотя эти слова тут не очень уместны и говорят только об удалении любых ооцитов с «испорченным» геномом. Для этого существует механизм атрезии или гибели большей части фолликулов[54] до окончания их роста. Ей подвергаются фолликулы либо с генетически неполноценными ооцитами, либо с теми, у которых нарушена последовательность прохождения профазы мейоза. В яичниках женщины много больших фолликулов погибает и не достигает овуляции. Также созревшая яйцеклетка очень быстро перезревает и уже через несколько часов теряет способность к оплодотворению. Возможно, что именно постоянная гибель ооцитов в эмбриогенезе и на протяжении жизни вплоть до самого репродуктивного старения и есть основное средство отбора «на ювенильность».
В процессе гаметогенеза и раннего эмбрионального развития происходит полная реконструкция ядерного аппарата транскрипции. Если «проблемное» оплодотворение все же случилось, то развитие прекращается и происходит лизис образовавшейся структуры. При возникновении зиготы из половых клеток даже с минимальными аномалиями нарушается процесс эмбрионального развития или появляется нежизнеспособное потомство[55].
Интересный факт: поздней осенью 2020 года родилась девочка из замороженного эмбриона, и это не первый раз, когда подобное случилось. Но вот то, что эмбрион хранился 27 лет, просто удивительно, так как именно это произошло впервые. Как объяснили эмбриологи, при экстракорпоральном оплодотворении (ЭКО) полученный эмбрион можно заморозить, хранить, а использовать намного позже. И в этом случае, хотя и прошло почти три десятка лет, ребенок все равно родился с обнуленным возрастом. Никаких признаков 27 лет календарного времени хранения не осталось. Поэтому этот метод можно использовать для передачи неизмененной генетической информации человека через века и даже тысячелетия.
Геронтологи должны более подробно изучить мейоз. Именно в нем видны механизмы суперрепарации ДНК, а это важная тема в вопросе долголетия человека.
Синдромы ускоренного старения
Все люди стареют с разной скоростью. И полезно посмотреть на те случаи, когда человек стареет очень быстро или мгновенно.
Если человек и все его клетки стареют, но ребенок всегда рождается с нулевым возрастом и обнуленным «счетчиком» биологического времени, то не может быть такого, чтобы природа не позволила ему сломаться. Ведь должен же быть при всем многообразии ее узоров и такой вариант!
Да, и он есть. К нему относят гетерогенную когорту больных прогерий. Это крайне редкая и одновременно неоднородная группа синдромов ускоренного старения. К ней относятся аутосомно-доминантные заболевания, синдром Хатчинсона – Гилфорда (или Гетчинсона – Гилфорда), или детская прогерия. Пару лет назад в мире было лишь 156 случаев этой болезни (официально подтвержденных). К подобным заболеваниям также относят синдром Вернера, или прогерию взрослых.
Пик интереса к данным патологиям был во всем мире в конце 1980-х. Чтобы вы почувствовали редкость подобных заболеваний, приведу следующий пример: когда я учился в аспирантуре АМН СССР, осенью 1991 года тоже решил выяснить, сколько пациентов с прогериями в нашей стране. И для этого я просмотрел все истории болезней, конечно, только главный лист, в архиве медико-генетического научного центра. Естественно, тогда архивов в виде компьютерных баз еще не было. И только на такой просмотр пыльных документов я затратил три полных дня. И как вы думаете, сколько я нашел случаев? Только одного пациента с синдромом Вернера. И это в стране, где было 296 млн человек.
Синдром Вернера, или прогерия взрослых – это очень редкое аутосомно-рецессивное заболевание. Сегодня создан международный банк данных этой патологии, который предоставляет собой центральное хранилище материалов в Вашингтоне. У таких людей наблюдается ускоренное развитие возрастзависимых заболеваний, при этом мы видим все типичные клинические признаки поздней старости: тяжелую гипертоническую болезнь, различные клинические формы атеросклероза, остеопороз, катаракту и гипогонадизм[56]. Такие люди седеют, а лицо быстро покрывается морщинами. Пациенты с взрослой формой прогерии умирают от острого инфаркта миокарда или злокачественных новообразований, и это происходит заметно раньше, чем у прочих людей.
Фото пациента с детской прогерией. Типичный внешний вид
Пациенты с синдромом Хатчинсона – Гилфорда – это совсем другая история. Такие дети внешне резко отличаются от здоровых. Они имеют очень характерный облик: большие глаза, заостренный нос и маленькую нижнюю челюсть. Ребенок перестает расти и очень резко отстает от своих сверстников по весу.
Причина детской прогерии – мутация в гене LMNA. Ген отвечает за синтез белка преламина А. Это соединение участвует в формировании внутренней оболочки ядра клетки. Если в LMNA появляется дефект, то вместо преламина А формируется его поврежденный аналог, называемый прогерином. Он не способен стать частью оболочки ядра, что ослабляет ее, и она в результате не может оказать ядру необходимую структурную поддержку, из-за чего клетки теряют способность нормально делиться. Если взять фибробласты[57] кожи больных с прогериями, то вместо 50 у молодого человека (так называемый предел Л. Хейфлика), клетки пациентов сделают до 12 делений.
Важно отметить, что при этом заболевании наблюдается аномальное укорочение концевых участков хромосом, которые защищают гены от повреждений, вызываемое концевой недорепликацией. Теломеры, колпачки, не несущие никакой важной информации, были открыты еще в 1930-х годах. Они образуются из специализированной линейной ДНК со специфическими повторами, которые состоят у человека из шести нуклеотидов TTAGGG и вместе с белками составляют единый нуклеопротеидный комплекс.
При старении теломеры человека, как и прочих видов, становятся все короче при каждом делении. Естественно, этот процесс не может продолжаться бесконечно. В какой-то момент они становятся слишком короткими, чтобы эффективно защищать ДНК от повреждений. Гипотезу концевой недорепликации при старении выдвинул Алексей Матвеевич Оловников, выдающийся российский геронтолог в 1971–1972 годах.
Вывод о теломерном механизме ограничения числа делений клетки в 1998 году подтвердили американские ученые, преодолевшие предел Хейфлика методом активации теломеразы. Оказалось, что улучшить состояние клеток с мутацией LMNA можно и после такого воздействия, причем это повлияло даже на различные маркеры клеточного старения.
