Биологические основы старения и долголетия - Виленчик Михаил Маркович

Вот факты, которые тоже служат доказательством этого заключения, а также логически связанного с ним предположения о том, что нарушение репарации ДНК может быть причиной не только старения, но и развития болезней центральной нервной системы или отдельных симптомов ее дегенерации.

В последние годы была исследована способность к репарации ДНК фибробластов кожи и лимфоцитов периферической крови людей, страдающих болезнями, в патогенезе которых наследственные изменения имеют лишь косвенное значение. Точнее, такие изменения лишь предрасполагают к развитию этих болезней, но не являются их причиной. К числу таких болезней, кроме болезни Альцгеймера, можно отнести хорею Геттингтона, боковой амиотрофический склероз, болезнь Паркинсона.

Все эти заболевания составляют группу нейрологических, или нейродегенеративных, поскольку в их основе лежит разрушение нервных клеток и тканей центральной нервной системы. И еще одно свойство объединяет все эти болезни. Как правило, они развиваются у пожилых и старых людей. Есть также основания полагать, что дегенеративные изменения, наблюдаемые при этих болезнях, могут развиваться и при нормальном, физиологическом старении, но в более позднем возрасте. Следовательно, мы видим новое доказательство того, что снижение способности к репарации ДНК нарушает надежность существования клеток (особенно нервных) и ускоряет процесс старения организма в целом.

Одним из ранних симптомов у некоторых больных пигментной ксеродермой, при которой нарушена репарация ДНК, является развитие дегенеративных процессов в центральной нервной системе и обусловленное этими процессами нарушение ее функции. Признаки нейродегенерации у одних пациентов развиваются раньше, у других — позднее. Так вот, клетки, полученные из кожи 1-й группы, оказываются более чувствительны к летальному действию УФ-излучения по сравнению с аналогичными клетками больных 2-й группы. Но увеличение чувствительности к УФ-излучению клеток больных пигментной ксеродермой определяется тяжестью нарушения репарации ДНК. Следовательно, такое нарушение находится в прямой корреляции с тяжестью нейродегенеративных процессов.

Далее, клетки больных, страдающих другой наследственной болезнью — синдромом Кокейна с поражением нервной системы (демиелинизирующее заболевание), тоже обладают увеличенной чувствительностью к УФ-облучению. А клетки больных атаксией телангиэктазией, у которых также обнаруживают ранние симптомы нейродегенерации, обладают увеличенной чувствительностью к другому виду излучения, повреждающему ДНК, — рентгеновскому. Кроме того, к такому облучению высокочувствительны и клетки людей, страдающих следующими болезнями, при которых основные симптомы определяются дегенеративными процессами в центральной нервной системе: синдром Геттингтона, болезнь Паркинсона, атаксия Фридриха, боковой амиотрофический склероз и некоторые другие. Сходная закономерность просматривается и в отношении хронических мышечных заболеваний: мышечной дистрофии Душенна, при которой наблюдается мышечная дегенерация, и других синдромах.

Вероятно (хотя это пока не доказано), если не при всех, то по крайней мере при ряде этих заболеваний гибель клеток возбудимых тканей, в том числе клеток центральной нервной системы, определяется той же причиной, что и повышение их радиочувствительности, т. е. нарушением репарации ДНК и(или) усилением повреждения ДНК этих клеток такими генотоксическими агентами, как

Кстати, независимо от молекулярных механизмов увеличения радиочувствительности клеток рассматриваемых больных приведенная закономерность может стать основой для использования метода культивирования клеток и исследования их радиочувствительности с целью ранней диагностики дегенеративных процессов, особенно если они являются симптомом наследственного заболевания. Ведь определение радиочувствительности клеток крови или фибробластов кожи относительно простой, а главное — не приносящий пациенту какого-либо вреда прием.

Таким образом, совокупность всех рассмотренных нами фактов позволяет с большой вероятностью представить последовательность развития молекулярно-клеточных изменений при целом ряде болезней пожилого и преклонного возраста, при которых наблюдаются симптомы, в определенной степени (хотя и не полностью) аналогичные симптомам "нормального" старения. Естественно, получается, что молекулярно-клеточные механизмы развития таких болезней оказываются частично сходными и при сравнении их друг с другом. Если это так, то открывается новый подход для понимания и природы старения и патогенеза дегенеративных болезней пожилого возраста, а также для разработки новых, причем общих путей торможения этих процессов. Возвращаясь к наиболее распространенному и поэтому наиболее изученному из этого класса болезней, вспомним, что основной симптом болезни Альцгеймера, поражающий людей в пожилом и преклонном возрасте, — нарушение памяти (деменция), и этот симптом определяется утратой специфических нейронов. Но нарушение памяти и гибель нейронов происходят и в процессе нормального старения, а выше дегенеративные изменения при старении мы связали с повреждением структур клетки, прежде всего ее ДНК, которые приводят к нарушению всего белоксинтезирующего аппарата клетки. Теперь мы пришли к заключению, что сходные нарушения могут инициироваться в нервных клетках головного мозга при болезни Альцгеймера (как, возможно, и при других нейродегенеративных заболеваниях).

Когда мы говорили об изменении репарации ДНК, то отмечали, что речь идет о нарушении залечивания повреждений ДНК, вызванных рентгеновским излучением или химическими веществами. (Кстати, в опытах с культивируемыми клетками доноров, страдающих болезнью Альцгеймера, использовали алкилирующие вещества, обладающие сходным с ионизирующим излучением действием и потому называемые радиомиметиками.) Но ведь старение обусловлено повреждениями, возникающими спонтанно, а такие повреждения, возможно, репарируются иначе, чем радиационные. Однако проведенные нами широкие сравнительные исследования повреждений ДНК, возникающих спонтанно и под влиянием ионизирующего излучения в клетках человека и других млекопитающих, показывают, что многие из них сходны. О части из этих результатов было рассказано в III главе; там же было отмечено, что результаты исследований других авторов подтверждают это заключение.

Подсчитано, что среди спонтанных повреждений ДНК существенную часть составляют такие, которые возникают вследствие "ошибок" метилирования ДНК. А эти повреждения могут быть идентичны тем, которые вызываются алкилирующими химическими агентами. В частности, под влиянием этих агентов и спонтанно может происходить алкилирование гуанина по определенному кислородному атому гуанина ДНК. И в обоих случаях "последствия" от этого повреждения устраняются с помощью фермента, деметилирующего такой гуанин ДНК.

Нарушение репарации ДНК должно ускорять "естественный" процесс накопления повреждений ДНК с возрастом. Это должно приводить к нарушениям структуры и функций хроматина (его "уплотнение", гетерохроматизация), следствием которых может быть и нарушение синтеза белка, и дальнейшее нарушение способности к репарации ДНК, обнаруживаемые в процессе старения.

При болезни Альцгеймера в клетках головного мозга также наблюдается гетерохроматизация хроматина. А это должно уменьшать доступность ферментов к ДНК, а следовательно, и снижать две функциональные способности ДНК — синтез на ней РНК (транскрипцию) и залечивание повреждений ДНК (репарацию ДНК). Действительно снижение транскрипции можно считать одним из существенных молекулярных механизмов развития болезни Альцгеймера. Такое предположение подкрепляется и тем, что при этом заболевании в коре головного мозга общее содержание РНК, количество мРНК существенно снижены.