Кислород. Молекула, изменившая мир

 Рис. 13. Древнейшая связь между метаболизмом и воспроизведением. LUCA (последний общий предок всех организмов) мог получать энергию за счет энергии ультрафиолетового света, расщепляющего воду с образованием кислорода (и свободных радикалов в качестве промежуточных продуктов). LUCA умел связывать кислород с помощью гемоглобина и восстанавливать его с помощью цитохромоксидазы. Чем больше интенсивность ультрафиолетового излучения, тем больше образуется кислорода и, следовательно, больше энергии для воспроизведения. Однако свободные радикалы повреждают ДНК и снижают вероятность успешного воспроизведения. Таким образом, жизнеспособность первых клеток зависела от способности обнаруживать свободные радикалы и реагировать на них. Эта сенсорная система до сих пор лежит в основе более сложных механизмов защиты, таких как иммунитет

Если первые сенсорные системы, определявшие «состояние здоровья» клеток, действовали путем обнаружения свободных радикалов, по-видимому, на тех же механизмах основана работа более современных систем защиты, таких как иммунная система. Думаю, что это так. Я часто задавал себе вопрос, почему окислительный стресс является общим знаменателем таких стрессовых состояний, как облучение, отравление тяжелыми металлами, инфекция и старение. Теперь я начинаю понимать. Хотя наши реакции на различные виды стресса в ходе эволюции стали более сложными и автономными, все зависит от окислительного стресса, как работа службы «Скорой помощи» зависит от службы «03», которая определяет необходимость экстренной медицинской помощи и перенаправляет соответствующий сигнал. Давайте подумаем о том, как устроена иммунная система — невероятно сложный механизм, способный распознавать и уничтожать миллиард различных антигенов, причем большинство из них характерно для гипотетических микробов, с которыми иммунной системе никогда не придется встретиться. Однако простые лекарства могут подавить работу всего механизма, что позволяет, например, осуществлять операции по пересадке тканей и органов. Лекарства вмешиваются в работу «сенсоров здоровья клетки» (операторов службы «03»). Блокируя работу одного такого сенсора, фактора NFκВ, с помощью глюкокортикоидов или циклоспорина, можно на месяцы или годы остановить отторжение пересаженного органа, хотя пересадка является для организма чрезвычайно сильным стрессом[98]

.

Именно эти идеи лежат в основе теории «двойного агента», о которой в рассказывал в предыдущей главе. Окислительный стресс — не только патологическое явление. Это важнейший сигнальный механизм, который опосредует клеточный ответ на самые разные типы повреждения, в частности помогает справиться с инфекцией. Он вызывает мощное воспаление (устраняющее инфекцию) и стрессовый ответ (помогающий нашим собственным клеткам противостоять нападению). Этот механизм чрезвычайно важен для реализации наших сексуальных возможностей (усиливает вероятность выздоровления в молодости), что пересиливает все недостатки, возникающие в старости, когда мы больше не можем иметь детей. С годами окислительный стресс усиливается, поскольку наши митохондрии выделяют все больше и больше свободных радикалов. Организм воспринимает это как угрозу и реагирует на нее. Однако в отличие от инфекции эту угрозу устранить нельзя: нет лекарства, позволяющего исправить поврежденные митохондрии. Начинается хроническое воспаление, которое вносит вклад в процесс разрушения нашего тела и разума.

Таким образом, если рассуждать в свете эволюционных изменений, можно заключить, что свободные радикалы кислорода действительно являются причиной и старения, и старческих заболеваний. Теория «двойного агента» помогает объяснить, почему пищевые добавки антиоксидантов не влияют на продолжительность жизни: они не могут остановить повреждение митохондрий, а клетки остаются нечувствительными к высоким дозам антиоксидантов, которые сглаживают мощный ответ генов на повреждение. Таким образом, окислительный стресс усиливается, вызывая возрастные заболевания, и антиоксиданты не могут обратить этот процесс, а лишь замедляют его до какой-то степени.

Можем ли мы предотвратить развитие старческих заболеваний? Выбор «виновных» генов в качестве терапевтических мишеней не дает результата, поскольку это совершенно нормальные гены и их негативное действие связано исключительно с окислительным стрессом. Так что лучший способ восстановить их положительное действие заключается в устранении окислительного стресса. Несмотря на неудачи с антиоксидантами, теоретически это кажется возможным. Продолжительность жизни не является постоянной величиной. Во время каменноугольного периода жизнь каким-то образом справлялась с высоким содержанием кислорода в атмосфере. Иногда люди доживают до 100 лет в полном здравии, что показывает, что болезнь — не обязательный атрибут старости. Как таким глубоким старикам удается избежать болезней? Если теория «двойного агента» верна, нужно обратить внимание на два фактора: инфекционные заболевания и митохондрии.