Обри ди Грей - Отменить старение

тив ИСГ, т.е. разбивать кандалы КПГ в артериях, восстанавливая их эластичность и способность адекватно растягиваться при систолических выбросах крови, можно будет впоследствии существенно расширить рынок, исподволь рекомендуя врачам поощрять его “неофициальное” применение многими тысячами немолодых людей с возрастным уплотнением артерий.

Еще одна болезнь, которая пока не слишком эффективно лечится, но, по всей видимости, существенно облегчалась бы расщепляющими КПГ средствами, – это диастолическая сердечная недостаточность (ДСН). Более распространенная систолическая ее форма связана с ослаблением желудочков сердца, которые теряют способность выталкивать в артерии достаточно крови для адекватного обеспечения организма кислородом и питательными веществами. Однако примерно у трети пациентов с сердечной недостаточностью эта насосная функция совершенно нормальна, а проблема заключается в недостаточной растяжимости желудочков для заполнения их нужным количеством крови. В результате даже при практически полном их опорожнении во время систолы организм не получает того, что ему причитается. В обоих случаях результат один и тот же (в первую очередь кислородное голодание тканей), но, поскольку причины разные, лекарства, прекрасно справляющиеся с систолической сердечной недостаточностью, не помогают страдающим от ДСН пациентам. Хотя снижение растяжимости сердца может быть обусловлено разными факторами, во многих случаях оно связано именно с накоплением в нем КПГ. А значит, расщепляющая эти сшивки терапия – единственный способ восстановления его растяжимости. Более того, испытания, демонстрирующие ее способность повышать эластичность затвердевших просто от возраста тканей сердца означает потенциальную применимость такого подхода для улучшения состояния и остального “практически здорового”, но неуклонно стареющего человечества.

Алагебриум быстро продемонстрировал свои возможности, делая все то, на что способен ФТБ, и даже больше. В исследованиях его добавки к питьевой воде подопытных животных восстанавливали эластичность их сердца и артерий в той же степени, какая достигалась только при инъекциях ФТБ, и переносился при этом легче. У него обнаружились и уникальные способности. Например, ФТБ расщеплял некоторые КПГ, накопившиеся в почках диабетических грызунов, но этого было недостаточно для восстановления их функции. Лечение тех же животных алагебриумом не только повышало растворимость в почках коллагена, но и ослабляло их фиброзное поражение, облегчая отфильтровывание белков крови и предупреждая их выделение с мочой (протеинурию).

Причем грызуны были лишь первыми в череде млекопитающих, которым помогал алагебриум. Специалисты “Алтеона” вскоре доказали его способность омолаживать сердце и кровеносные сосуды у собак и мартышек. С точки зрения перспектив алагебриума как средства борьбы со старением эти исследования были гораздо информативнее всех предыдущих по двум причинам. Во–первых, они проводились на животных, у которых шло “нормальное” старение, – в отличие от грызунов с тяжелым диабетическим статусом. Во–вторых, собаки и приматы живут намного дольше грызунов, поэтому с возрастом у них накапливаются такие же патологические изменения сердечно–сосудистой системы, как и у стареющего человека. Следовательно, и с теоретической, и с клинической точки зрения они являются лучшей моделью наших с вами стариковских недугов.

Как и у пожилого человека, желудочки сердца старой собаки растягиваются, принимая кровь, хуже, чем у молодого животного. В результате ее объем в них уменьшается, а давление одновременно возрастает. Иными словами, старые собаки страдают от слабой ДСН. Когда таким животным в течение месяца давали умеренные дозы алагебриума, эластичность их сердца возросла примерно на 42%, что выразилось в увеличении объема крови, способной заполнить их желудочки без какого–либо повышения в них давления. Улучшение стало еще более заметной, когда количество поступающей в желудочки крови увеличили специальными лекарствами. До применения алагебриума такое вмешательство только подчеркивало разницу в диастолической функции между молодыми и старыми животными, а через несколько недель терапии этим средством податливость желудочков в обеих возрастных группах почти сравнялась 18.

Результаты, полученные на наших близких родственниках обезьянах, были еще более впечатляющими 19. В 2001 исследователи из “Алтеона”, работавшие вместе с кардиологами из Национального института старения (НИС), а также со специалистами НИС, которые изучали на приматах эффекты старения и ограничения калорийности рациона, опубликовали данные по действию алагебриума на сердечно–сосудистую систему макак–ре- зусов. Подопытные животные были старыми, но по обезьяньим меркам “здоровыми”, в частности не страдавшими диабетом.

Сначала определялась исходная эластичность их артерий и сердца (по степени его растяжимости во время диастолы). Потом обезьяны в течение трех недель через день получали дозы алагебриума. После этого на протяжении девяти месяцев с интервалом в несколько недель перепроверялась эластичность сердечно–сосудистой системы.

Как ни странно, заметных изменений систолического и диастолического давления не отмечалось. Однако через три недели после лечения ткани сердеч-

варительным, и большинство специалистов, учитывая несомненные успехи, достигнутые в опытах на животных, предпочло толковать любые сомнения в пользу эффективности лекарства. Систолическое и общее артериальное давление снизилось в обеих группах, вероятно, в связи с необычно сильным “плацебо–эффектом”, т.е. верой в пользу принимаемых таблеток, которая, как уже давно известно, сильно влияет на состояние гипертоников. В любом случае, объективный вывод заключался в отсутствии заметного действия алагебриума на давление в сосудах. В то же время оценка по двум разным показателям эластичности артерий говорила о ее улучшении у получавших лекарство людей по сравнению с плацебо–контролем. Однако один из методов измерения был раскритикован с технической точки зрения, и сам характер сопоставления групп делал его результаты неубедительными.

Впрочем, обобщение данных дальнейших испытаний позволило прийти к более определенным выводам. К разочарованию “Алтеона” они наводили на мысль о том, что алагебриум никогда не будет официально одобрен для клинического использования. Эти ранние клинические испытания 21,22,23,24 охватывали более тысячи пациентов с ИСГ, ДСН, систолической сердечной недостаточностью (иногда в сочетании с компенсаторным разрастанием левого желудочка) и даже с эректильной дисфункцей, а также несколько здоровых индивидов. Результаты достаточно четко указывали на безопасность алагебриума и его способность расщеплять КПГ, однако такой эффект был явно недостаточен для заметного функционального улучшения. Изменения диастолической податливости сердца не впечатляли; особой пользы от повышения эластичности артерий не наблюдалось; влияние собственно на гипертонию, если и отмечалось, то минимальное. Зачастую главная цель испытаний оставалась недостигнутой, а улучшение касалось в основном второстепенных показателей, слабо связанных с клиническим исходом патологии (развитием ишемической болезни, инфарктом миокарда, инсультом). Более того, наблюдаемое улучшение не демонстрировало четкой зависимости от дозы лекарства. А это нелогично, поскольку, учитывая химический характер расщепления КПГ, добавка в систему одного из реагентов (алагебриум) должна ускорять процесс. Значит, чем больше в организме лекарства, тем – теоретически – свободнее ткани от межбелковых сшивок, эластичнее сердце и артерии.

Накопленные на сегодняшний день результаты исследований, по крайней мере, на животных, как будто четко указывают на расщепление алагебриумом КПГ. Остается вопрос, почему эта, казалась бы, явная польза не ведет у людей к существенному улучшению сердечно–сосудистой функции, наблюдавшемуся у других видов млекопитающих.

Некоторые специалисты считают, что алагебриум на самом деле не расщепляет КПГ, а подавляет их образование, т.е. действует именно так, как и

предполагалось изначально Ульрихом и его коллегами. Такая точка зрения, хотя и выглядит правдоподобной, опровергается неоспоримым фактом: лекарство не просто замедляет развитие у грызунов диабетических осложнений и предупреждает обусловленное сшиванием белков снижение эластичности сердечно–сосудистой системы у нормально стареющих собак и мартышек. Оно обращает вспять патологические процессы. А агент, который только подавляет сшивание белков, снижал бы скорость образования новых сшивок и дегенерации тканей, но не давал бы быстрого восстановительного эффекта, наблюдавшегося при использовании алагебриума.

То, что после его отмены ткани животных снова на глазах повышают свою жесткость, тоже, очевидно, противоречит гипотезе о чисто ингибиторных свойствах лекарства. В самом деле, скорость восстановления межбелковых сшивок явно намного выше, чем темпы их исходного многолетнего накопления. А значит, расщепление альфа–дикетоновых мостиков в КПГ ведет к появлению сохраняющих связь с белками высокореактивных карбонильных групп, которые быстро “склеиваются”. Присутствующий в организме алагебриум тут же снова их расщепляет, и в результате процесс в целом развивается по принципу “шаг назад – два шага вперед”, что выражается в улучшении клинических показателей. Однако удаление из этой системы лекарства означает быстрый возврат к исходному сшитому состоянию.

Второе объяснение связано с неспособности исследователей обнаружить альфа–дикетоновые сшивки в человеческом организме. Причина почти наверняка в нестабильности таких структур. Трудность при создании расщепляющих КПГ средств не в недостатке химикатов, способных разрывать тот или иной тип сшивок. Непросто выбрать среди агентов такой, который бы не разрушал при этом нормальных, функциональных белков. Стандартные методики измерения уровня КПГ в организме подразумевают воздействие на образец ткани сильной кислотой. Она оставляет нетронутыми самые стойкие КПГ типа пентозидина, без следа разрушая более слабые сшивки.

Уже давно подозревалось, а в недавно окончательно подтвердилось, что грубость такого анализа серьезно искажала результаты исследований КПГ. В последнее десятилетие стали применяться новые методики выявления в тканях КПГ–сшивок, включающие трудоемкий процесс чуть ли не поочередного расщепления нормальных химических связей, оставляющий в конечном итоге только патологические их типы, в частности КПГ. Используя этот подход, исследователи доказали, что КПГ, считавшиеся ранее самыми обильными, просто наиболее устойчивы к химической ковровой бомбардировке, традиционно применявшейся для выявления подобных сшивок. Как выяснилось, легко выявлявшиеся КПГ (типа пентозидина) на самом деле достаточно редки и вносят сравнительно небольшой вклад в общее затвердение тканей, тогда как гораз-

до более распространенные сшивки (т.е. намного сильнее влияющие на функции живого организма) обычно оставались недоступными для тестирования.

На мой взгляд, это объясняет нашу сохраняющуюся до сих пор неспособность к количественному анализу молекулярных мишеней алагебриума. Предполагаемая структура альфа–дикетоновых сшивок такова, что они сравнительно легко разрушаются. В самом деле, если помните, Питер Ульрих с самого начала не считал их достаточно долговечными для использования в качестве объектов лекарственного воздействия.

Парадоксальная разница в функциональном влиянии алагебриума на людей, с одной стороны, и на лабораторных грызунов, собак и мартышек, с другой, могла бы объясняться просто гораздо большим, чем у человека, распространением альфа–дикетоновых сшивок у перечисленных подопытных животных. Очевидно, метаболические пути образования КПГ у каждого вида своеобразны. Например, как упоминалось выше, у диабетических крыс окислительный стресс гораздо сильнее, чем у людей с сахарной болезнью. А это должно влиять не только на пути образования КПГ, но и на то, какие конкретно сшивки возникают в конечном итоге. Вероятно, структур, формирующихся с участием свободных радикалов, в крысиных тканях накапливается гораздо больше, чем в человеческих.

Еще одна причина считать альфа–дикетоновые сшивки не такими важными для людей, как для подопытных животных, – просто наша гораздо большая продолжительность жизни. Стойкие КПГ типа пентозидина накапливаются с возрастом более или менее линейно. В результате, хотя у долгоживущих организмов повышение их концентрации идет медленнее, чем у недолговечных, абсолютные уровни таких КПГ к старости в первом случае будут выше просто из–за более продолжительного периода, отпущенного природой на их образование. Как видно из рис. 2, к 14 годам у “предельно старой” собаки обнаруживается примерно 40 условных единиц пентозидина на 1 мг коллагена, тогда как у мини–свиньи такого же возраста (но прожившей лишь половину своей жизни) – всего 15 единиц. Мартышка может дотянуть до 40 лет и к 10 годам накапливает лишь 5 единиц пентозидина. У человека с максимальной продолжительностью жизни за сотню образование этого КПГ идет еще медленнее. Однако к 60, когда межбелковые сшивки начинают серьезно влиять на наши шансы прожить каждый следующий год, кожа людей накапливает порядка 50 единиц пентозидина на 1 мг коллагена – больше, чем у любого из менее долговечных животных.

А теперь вспомним: в отличие от сверхпрочных КПГ типа пентозидина альфа–дикетоновые сшивки – именно те, что расщепляются алагебриумом – относительно нестабильны, следовательно, их уровень определяется динамическим равновесием между быстрым образованием и разрушением таких структур. Как и в случае любых КПГ, возрастное ослабление мета-

болического контроля за клеточным топливом, по–видимому, постепенно ускоряет первый процесс, однако и противоположный сохраняет свою интенсивность. А в результате повышение уровня таких нестабильных сшивок идет гораздо медленнее, чем рост концентрации пентозидина.

Суммарный итог всего этого следующий: к старости, когда индуцированное КПГ отвердение тканей достигает угрожающих жизни масштабов, роль их альфа–дикетоновых типов в этом процессе (а значит, и в ухудшении функций организма) у долгоживущих видов вроде нашего не так велика, как, скажем, у собак и мартышек (не говоря уже о мышах) – просто потому, что стойких КПГ мы успеваем накопить гораздо больше, чем эти животные. В результате агенты, разрывающие альфа–дикетоновые мостики, несмотря на свою неизменно высокую эффективность на молекулярном уровне, оставляют у человека – по сравнению с модельными организмами – удручающе много других межбелковых сшивок. Этим и объясняется низкая эффективность алагебриума с точки зрения омоложения тканей – восстановления их былой эластичности и функциональной компетентности.

Алагебриум и не только

Итак, какое же место остается у алагебриума в нашем противовозрастном арсенале? Очевидно, отсутствие его четкой клинической пользы в случае человека означает, что это средство не может играть существенной роли в омоложении наших тканей. Однако оно доказало правомерность исходной гипотезы: можно расщеплять КПГ внутри организма и омолаживать его, даже спустя многие годы после того как обменные процессы начали свою грязную работу по сшиванию белков. Требуются лишь новые поколения агентов, которые разрушали бы более обильные типы КПГ, освобождая наши ткани от оков, которые реально снижают их эластичность. Такие лекарства приносили бы людям такую же пользу, какую получают подопытные животные от алагебриума, т.е. уже продемонстрированную в отношении диабета, ИЗГ, ДСН и, в конечном итоге, собственно процесса старения.

Важно подчеркнуть, что никакое единственное средство не спасет нас от появления межбелковых сшивок. Как было показано, гликирование ведет к образованию множества КПГ с различной структурой. Лекарство, расщепляющее любой конкретный тип сшивок, скорее всего, оставит большинство других нетронутыми. Ни одна молекула не способна атаковать сразу все различные по природе химические связи. Следовательно, как и в случае рассмотренных в гл.8 амилоидов, понадобится разработать целый спектр средств, каждое из которых будет действовать в лучшем случае на небольшую группу близких по структуре сшивок. Однако даже необходимость в

большом количестве таких лекарств не означает, что мы не сможем практически остановить отрицательное действие КПГ на наши артерии, сердце и другие органы еще до того, как вооружимся инструментами для расщепления всех типов этих молекулярных оков организма. “Инженерная” школа противовозрастной биотехнологии основана на принципе, согласно которому для вмешательства в процесс старения не обязательно решать все проблемы сразу. Можно “омолаживаться на ходу”, занимаясь возникающими задачами по очереди.

Для понимания правомерности такого подхода достаточно вспомнить, что возрастные молекулярные повреждения начинаются еще во внутриутробном периоде, однако лет до 30 мы остаемся достаточно молодыми. Значит, накопление ущерба до уровня, нарушающего работу организма, требует нескольких десятилетий жизни. Пока этот порог не достигнут, любая форма возрастного поражения сама по себе для нас безвредна.

Следовательно, для восстановления достаточной эластичности органов можно расщеплять не все типы КПГ–сшивок, а только те, которые сильнее всего повышают жесткость тканей. С практической точки зрения омоложение произойдет, как только распадется определенная доля КПГ, и их общий уровень станет ниже порога, нарушающего наши функции.

Располагая средством, расщепляющим один конкретный тип сшивок, мы освободимся от их губительного влияния. Естественно, не раз и навсегда: курс лечения придется повторять с интервалом с несколько лет или десятилетий, принимая медикамент в течение недель или месяцев – достаточно долго для разрушения доли КПГ, достаточной для возвращения тканям юношеской эластичности. Сшивки тут же начнут снова накапливаться, однако мы вполне можем им это позволить – до очередного приближения к патологическому порогу. (Очевидно, такой сценарий предполагает химически инертное состояние расщепленных КПГ, чего алагебриум в случае альфа– дикетонов явно не обеспечивает. Если “обрывки” сшивок останутся высокореактивными и сразу же начнут “склеиваться”, лекарство придется принимать непрерывно.) Первый эффективный расщепитель КПГ не решит проблемы полностью. Вероятно, он будет одобрен как лекарство лишь благодаря своей способности ликвидировать самый обильный тип сшивок, не влияя на остальные. Они продолжат беспрепятственно накапливаться, однако общие темпы отвердения тканей снизятся. Следовательно, оно достигнет патологического порога в возрасте, намного превышающем тот, в котором наблюдается сейчас, когда нетронутые сшивки действуют на нас вместе с теми, которые окажутся разрушенными первым анти–КПГ–средством.

Да, потребуется определять разные типы КПГ и против каждого из них разрабатывать свои лекарства. Однако с инженерной точки зрения важно

учесть, что такая биомедицинская проблема возникнет уже тогда, когда первое поколение противовозрастных средств (в том числе и расщепляющих КПГ) уже существенно увеличит продолжительность нашей жизни. Первый же агент, освобождающий организм от обильных межбелковых сшивок, даст нам достаточно времени для выявления прочих типов КПГ и создания средств, позволяющих избавляться от них по очереди.

Вконечном итоге мы придем к пожизненному курсу анти–КПГ–средств, напоминающему нынешнюю детскую вакцинацию. Будем получать несколько лекарств, расщепляющих различные сшивки, каждое в соответствии со своим циклом приема продолжительностью в несколько лет, десятилетий, а, возможно, и столетий – в зависимости от скорости образования

илокализации их мишеней в организме. Однако для первого существенного скачка к восстановлению юношеской эластичности наших тканей нужно будет лишь определить, какое из таких средств потребуется первым – какие из КПГ доставляют нам самые серьезные проблемы на протяжении нынешней жизни.

Вэтой главе мы обсуждали только КПГ, но аналогичная логика применима ко всему спектру инженерных противовозрастных стратегий. К этому вопросу мы еще вернемся в гл.14.

Знать врага в лицо

Сейчас впервые в истории мы можем приступить к разработке таких лекарств на рациональной основе. Прошло чуть больше десятилетия с того момента, как Питер Ульрих и химики из “Алтеона” занялись разработками, приведшими к появлению алагебриума, однако они шли к цели на ощупь. Они даже не знали наверняка, существуют ли в организме КПГ, на которые нацелено их средство. Они просто догадывались, исходя из результатов пробирочных экспериментов, что такие сшивки могут возникать в живых тканях и снижать их эластичность. Сейчас новые, уже упоминавшиеся мною ферментативные подходы позволяют нам медленно, слой за слоем демонтировать собственный организм на молекулярном уровне, определяя характер, локализацию и концентрацию различных типов КПГ–сшивок, вытаскивая наших не известных ранее противников, как говорится, “за ушко на солнышко”.

Исследователи, разработавшие и применившие эти трудоемкие методики для анализа стареющих человеческих тканей, снабдили нас приоритетными, уже взятыми под прицел мишенями. Одна из них – сложная структура под названием глюкозепан, обнаруженная только в 1999 25. Другой КПГ, обнаруженный этим новым способом и, возможно, заслуживающий особо-

го внимания, – К2Р, накапливающийся в хрусталике глаза и, не исключено, также в других тканях 26. Глюкозепан – самая обильная из известных на сегодняшний день сшивок в нашем организме, связывающая до 20% молекул важнейшего структурного белка коллагена у старых людей, не страдающих диабетом. Уровень этого КПГ примерно в сто раз выше, чем любого другого, выявленного ранее в коллагене или хрусталике. Лекарство, которое освободило бы нас от таких оков, снизило бы общий уровень межбелковых сшивок гораздо сильнее, чем алагебриум, а, следовательно, было бы намного эффективнее его с точки зрения восстановления эластичности и функциональности тканей.

Сейчас, даже продолжая пользоваться при разработке расщепляющих КПГ средств теми же дедовскими методами молекулярной инженерии, что и Ульрих со своими коллегами в начале 1990–х, мы в состоянии создавать химические “кусачки”, нацеленные на вполне конкретные КПГ с точно известной структурой, будучи при этом уверенными как в присутствии таких соединений в организме, так и в их существенной биомедицинской роли, т.е. в весомом вкладе данного типа сшивок в возрастное отвердение наших тканей.

Наше преимущество также в ускорении методов проверки высказываемых гипотез. Мы можем моделировать на компьютере действие различных анти–КПГ–средств и автоматически генерировать всевозможные вариации их главной молекулярной темы. Роботизация и механизация лабораторных процессов позволяют быстро и точно синтезировать тысячи ампул экспериментальных лекарств и испытывать их действие на известных виновниках снижения эластичности нашего сердца и других органов.

Точное знание химической структуры глюкозепана дает нам еще одно преимущество при разработке противоядия, о котором, безусловно, столько лет назад мечтал Ульрих. Как уже говорилось, главная сложность при разработке клинически применимых средств против КПГ не в дефиците веществ, способных расщеплять межбелковые сшивки: сильные кислоты, использовавшиеся в ранних исследованиях, даже слишком хорошо справляются с этой задачей. Проблема заключается в создании лекарств, которые действовали бы избирательно, не повреждая здоровые биомолекулы, увы, тоже уязвимые для многих расщепляющих КПГ агентов. Сейчас, точно реконструировав структуру глюкозепана, биохимики могут оценить, насколько узко специализированными должны быть создаваемые ими молекулярные ножницы.

К счастью, в данном конкретном случае особой специализации не требуется. Глюкозепан по своему строению настолько отличается от любых функциональных структур млекопитающих, что избирательно расщепляющее