Жизнь без старости

Митохондрии птиц образуют АФК медленней, чем митохондрии млекопитающих того же размера, имеющих гораздо меньшую продолжительность жизни [171,172]. Подобные соотношения наблюдаются также между летучей мышью (вес 8 г, живет до 34 лет) и землеройкой (вес 25 г, живет 1–2 года) [29,30]. В лабораториях Р.С. Сохала [167], Г. Бархи [11,12] и М. Бранда [171] было независимо показано, что продолжительность жизни теплокровных тем короче, чем выше скорость генерации АФК при обратном переносе электронов через комплекс I дыхательной цепи сердечных митохондрий. Такой корреляции не наблюдалось, если измеряли генерацию АФК при прямом переносе электронов через тот же участок цепи [171] (о механизмах переноса электронов по дыхательной цепи см. Приложение 3). Особенно обстоятельной оказалась работа группы из Кембриджа (Англия), где исследовали 12 видов различных млекопитающих (от мыши до бабуина и коровы) и птиц (от перепелки до голубя [336]) (рис. II.6.5.2). 11 видов легли на прямую, описывающую продолжительность жизни как обратную функцию от скорости генерации митохондриальных АФК. И только один вид оказался явным исключением из правила. Это был голый землекоп, живущий по крайней мере в 10 раз дольше мыши, но образовывавший АФК быстрее, чем мышь. Однако это тот случай, когда исключение лишь подтверждает правило. Дело в том, что голый землекоп был единственным нестареющим существом в исследованной выборке видов. Как уже отмечалось в предыдущем разделе, у землекопа программа старения, по-видимому, блокирована где-то после АФК, что и объясняет его выпадение из описанной корреляции: АФК образуются, но уже не в состоянии передать смертоносный сигнал дальше по цепочке событий, совокупность которых приводит к старению [442].

Рис. II.6.5.2 Обратная корреляция (а) натуральных логарифмов максимальной продолжительности жизни млекопитающих и птиц и (б) скорости образования перекиси водорода в их сердечных митохондриях при переносе электронов вспять по дыхательной цепи. А — мышь Mus musculus, B — крыса, C — белоногая мышь Peromuscus leocopus, D — голый землекоп, E — дамарский землекоп, F — морская свинка, G — бабуин, H — бразильская летучая мышь, I — мелкая коричневая летучая мышь, J — корова, K — японский перепел, L — домашний голубь. (По А. Дж. Лэмберту и др. [171]).

C этой точки зрения интересно сопоставление голого землекопа и летучей мыши. Оба имеют рекордную продолжительность жизни для столь мелких млекопитающих (более 30 лет), но у летучей мыши АФК образуются в митохондриях медленней, чем у короткоживущей обычной мыши M.musculus или землеройки, а у голого землекопа — быстрее. Создается впечатление, что программа старения у летучих мышей прервана до АФК, а не после АФК, как у голого землекопа[20].

Факты и соображения, изложенные выше, позволяют предполагать, что концентрация АФК в митохондриях должна с возрастом повышаться у стареющих организмов. Совсем недавно это было прямо подтверждено на дрозофиле М. Мерфи и сотрудниками [57], разработавшими элегантный метод измерения митохондриальных АФК in vivo с помощью проникающих катионов. Существенно, что на людях получены указания на увеличение с возрастом генерации АФК при обратном переносе электронов в мышечных митохондриях. Генерация H2O2 митохондриями скелетных мышц молодых людей (средний возраст 23,5 года) была почти втрое ниже, чем у пожилых (67,3 года), причем этот эффект блокировался ротеноном, ингибитором комплекса I [41]. Повышенная продукция АФК в митохондриях стареющих организмов происходит не только за счет дыхательной цепи. Так, количество моноаминоксидазы А, локализованной во внешней митохондриальной мембране, растет в сердце крыс в 7,5 раза за 24 месяца жизни. Этот фермент окисляет кислородом катехоламины, серотонин и некоторые другие амины с образованием Н₂О₂. Конечно, такой процесс лимитируется низкой концентрацией перечисленных субстратов окисления, но размах эффекта возраста так велик, что вряд ли оправданно сбрасывать его со счетов [219].

2) Антиоксидантная защита митохондрий значительно снижается при старении. Ключевую роль в этом эффекте играет падение уровня белка SIRT3 — фермента-деацетилазы, стимулирующего важнейшие антиоксидантные системы митохондрий — восстановление глютатиона и супероксиддисмутазу 2 [269,339,353,28].

и супероксиддисмутазы) и меньший уровень окисленности липидов. Максимальная продолжительность жизни белоногой мыши — более 8 лет против 3,5 лет лабораторной мыши [337,65,336,308]. Соотношение генерации АФК митохондриями и продолжительности жизни для белоногой мыши, как и для лабораторной, отлично ложится на прямую, коррелирующую эти параметры для других животных (рис. II.2.6.4).

3) Снижение уровня митохондриальных АФК замедляет старение. Такой эффект был достигнут тремя различными способами.