Иллюстрация. «Возраст». Дизайнер: @tsarcyanide, пресс-служба МФТИ
Биолог Алексей Беликов из Московского физико-технического института показал, что быстрое прогрессирование возрастных заболеваний обусловлено образованием порочных циклов, например, когда токсичные продукты биохимических реакций инициируют перезапуск тех же самых реакций. Статистика демонстрирует, что для всех основных возрастных заболеваний характерен экспоненциальный рост смертности с возрастом. Ученый из МФТИ показал, что причиной такого лавинообразного прогрессирования заболеваний являются бесконечно повторяющиеся циклы реакций, многократно усиливающие вред изначально некритичных изменений в организме. Предложены наиболее перспективные варианты терапии возрастных заболеваний, воздействующие на звенья порочных циклов. Результаты опубликованы в январском выпуске престижного научного журнала Ageing Research Reviews.
Алексей Беликов, научный сотрудник лаборатории разработки инновационных лекарственных средств и агробиотехнологий МФТИ, комментирует: «Возраст-зависимые заболевания человека практически невозможно предотвратить, хотя проводится поиск так называемых геропротекторов. Основной же целью терапии на данный момент является препятствование дальнейшему прогрессированию заболеваний. Рассмотрев механизмы развития возраст-зависимых заболеваний, можно сделать вывод, что к моменту постановки диагноза воздействовать на пусковые факторы уже бесполезно. Наиболее эффективным представляется разрывать изученные порочные циклы, блокируя их звенья. Многие из таких медикаментов уже находятся в разработке».
В ходе своего исследования Алексей Беликов сфокусировался на пяти наиболее распространенных заболеваниях, которые принято относить к возрастным, то есть имеющим большую вероятность поражения людей преклонного возраста. Ученый рассмотрел статистику летальных исходов от атеросклероза, гипертонии, сахарного диабета двух типов, болезней Альцгеймера и Паркинсона. Статистика смертности является наиболее мощным и наименее предвзятым инструментом для изучения заболеваний, поскольку учитывает естественное развитие болезни в разнообразных условиях жизни людей и имеет большую выборку.
Экспоненциальный рост, или рост в геометрической прогрессии мы можем наблюдать, рассматривая ядерные реакции, процесс кристаллизации льда, рост популяции бактерий, сход лавин и т. п. Характерной особенностью экспоненциального роста является то, что на каждом следующем шаге результат увеличивается в начальное число раз, что описывается функцией — f(x) = ax. Например, если количество исходного вещества a, то в следующем цикле мы будем иметь а * а = а2, а в третьем цикле а * а * а = а3. При детальном анализе развития возрастных заболеваний оказалось, что такой экспоненциальный рост наблюдается, когда на молекулярном или клеточном уровне единичные реакции продуцируют патогенные продукты, а эти продукты, в свою очередь, заново запускают те же самые реакции, многократно преумножая себя и способствуя лавинообразному развитию заболевания.
Ученый из Московского Физтеха пошагово рассмотрел процесс возникновения каждого из пяти возрастных заболеваний и выделил молекулярные и клеточные реакции, которые образуют порочные циклы. Он отметил, что даже вещество или фактор, самостоятельно не несущие смертельной опасности, могут запустить порочный цикл реакций. Тогда количество и эффект токсичного компонента цикла многократно и безостановочно увеличивается. Таким образом, изначально некритичное количество безобидного вещества приводит к фатальному эффекту на организм.
Например, в нервных клетках мозга присутствует небольшое количество белка α-синуклеина, который участвует в передаче нервного импульса. Иногда ген, кодирующий белок α-синуклеин, мутирует или дублируется/утраивается в геноме. Эти изменения приводят к слипанию молекул α-синуклеина и образованию так называемых токсичных олигомеров. Олигомеры, в свою очередь, присоединяют новые молекулы α-синуклеина, за счет чего растут и образуют фибриллы. Время от времени фибриллы распадаются снова на олигомеры, и каждый из них снова начинает присоединять α-синуклеин и расти, пока не образует новую фибриллу, которая также распадается на олигомеры и т.д. Таким образом, возникает цепная реакция, и количество токсичных олигомеров α-синуклеина растет экспоненциально, предвосхищая экспоненциальный рост смертности от болезни Паркинсона. Разрушить образовавшиеся олигомеры практически невозможно, однако можно попытаться остановить их дальнейший рост и, соответственно, прогрессирование заболевания.
Алексей Беликов добавляет: «Все рассмотренные в статье порочные циклы основаны на тех исследованиях возраст-зависимых заболеваний, что были проведены к настоящему моменту. Последующие исследования могут дополнить или даже в корне изменить наши представления о наборах реакций, составляющих эти циклы. Но сам принцип циклов с положительной обратной связью как основы экспоненциального прогрессирования возраст-зависимых заболеваний останется».
