Эффективность подобных методов в основном кратковременная, нет достаточных данных об увеличении продолжительности жизни в результате их применения, хотя они содержали рациональное зерно и эксперименты по использованию тканевой (основанной на феномене активации клеток продуктами распада клеток того же типа, что вполне объяснимо, так как смерть клетки должна компенсироваться увеличением активности и/или размножением других клеток) и гормональной терапии продолжаются [86].
Нужно отметить, что в нашей стране интерес к применению экстрактов половых желез вылился в серьезные исследования, связанные с возможностью регуляции процессов старения, продолжение которых в наше время привело к разработке достаточно эффективных методов продления жизни.
Начало этих исследований можно отнести к работам професора А. Пеля. В созданном им в С.-Петербурге Институте опотерапии (термин, применявшийся для обозначения использования препаратов (вытяжек или экстрактов) или употребления в пищу тех органов, на которые хотели оказать лечебное воздействие) больным для восстановления сил и продления их жизни вводился препарат спермин, выделяемый из семенной жидкости животных [131]. Позднее в начале 20 в. под руководством и при участии С. И. Метальникова [76] исследовались процессы старения в культурах клеток простейших, а также обсуждались возможности регуляции старения на клеточном уровне. А. В. Догель [49] по результатам своих исследований симпатической нервной системы сделал вывод, что ее перерождение в старости ведет к ослаблению трофических влияний нервной системы на ткани и в них наступает расстройство обмена веществ. Н.А. Белов [22] разработал системный подход к организму, где важная роль принадлежит регуляторным взаимодействиям между его частями. Э. Бауэр [20] считал, что старение является следствием ограничения роста, что в свою очередь следует из свойств молекул белка. Следствием же его представлений об организме как неравновесной системе являлось важность процессов регуляции для поддержания его устойчивости. И.И. Шмальгаузен в своих ранних работах [130] также обосновывал старение процессами, регулирующими рост. Он считал, что жизнь можно продлить гормональными воздействиями.
В это же время началось складываться представление о важной роли центральной нервной системы в развитии практических всех патологий (возникшее во многом как ответ на теорию целлюлярной патологии Р. Вирхова). Его зарождение связано с работами И. М. Сеченова, повлиявших на С.П. Боткина, который в свою очередь привлек для изучения этой проблемы И.П. Павлова [53]. Его собственные исследования, а также работы его учеников (А.В. Тонких, Л.А. Андреева, Д.И. Соловейчика, А.Д. Сперанского, М.К. Петровой и др.) заложили основы представления об организме как о саморегулирующейся системе, о неравномерности изменения нервной регуляции с возрастом [51]. М.К. Петрова [94], обобщая результаты многолетних экспериментов школы Павлова по изучению возрастной физиологии, сделала вывод о ведущей роли нервной системы в генезе старения.
В тесной связи (благодаря методологическим установкам С.П. Боткина) с экспериментально-физиологическим направлением исследований связи нервной деятельности и патологических процессов (в том числе связанных со старением) развивались клинические исследования. Основным сторонником этого направления был выдающийся отечественный клиницист Г.Ф. Ланг. Хотя основной темой его исследований была гипертония (он является автором нейрогенной теории гипертонической болезни), но также он уделял внимание и механизмам возникновения атеросклероза, сахарного диабета и других болезней [72]. Его учеником В. Г. Барановым была создана ленинградская школа эндокринологов [53].
Еще одним вариантом активации функций организма и, соответственно продления жизни, еще со времен средневековья считалось употребление человеческой крови (она считалась переносчиком жизненного тепла). Делались тогда и попытки переливания крови, но безуспешные [40]. С другой стороны, в начале 20 в. была популярна теория о том, что бессмертие одноклеточных организмов может быть объяснено их возможностью конъюгировать друг с другом (в современном понимании - осуществлять обмен генов).
Также считалось, что могут конъюгировать между собой и подвижные элементы крови [76]. Отсюда следовал логический вывод, что конъюгация клеток крови разных людей может привести к продлению их жизни. Исследование этой возможности связано с работами российского врача, философа (основателя теории систем) и революционера А. А. Богданова (1873 - 1928) [58,84]. Богданов считал, что старение вызывается случайными нарушениями деятельности отдельных органов, которые ослабляют отдельные звенья (части системы) организма. Причем самым критичным к таким нарушениям является самое слабое звено. Следовательно, воздействуя на него, можно эффективно замедлить процесс старения. Самым слабым звеном он считал подсистему, связывающую другие системы организма - кровеносную систему. В качестве воздействия на нее он выбрал обмен кровью между двумя людьми с целью осуществления конъюгации элементов крови. Для реализации своей концепции Богданов, будучи одним из видных революционеров и располагавший достаточными возможностями, основал Институт переливания крови в 1926 году. Но, вскоре он погиб, проводя эксперимент на себе.
Его ученик, известнейший советский геронтолог, академик А.А. Богомолец (1881 - 1946), восприняв его основные идеи, несколько модифицировал их [25,51,122]. По его мнению, ведущая роль в старении принадлежит не только крови, а вообще всей соединительной ткани организма. Также он модифицировал и метод борьбы со старением. Им стала активация функций соединительной ткани путем ввода антител к этой ткани. При этом распад части клеток в результате иммунного ответа ведет к активации других клеток этой ткани. По сути этот механизм подобен клеточной терапии [110], и подобно последней эффективность метода Богомольца для продления жизни совершенно не очевидна. В последующее время этот метод был замещен гормональной терапией и иммуностимуляцией [86].
"Блажен, кто вырваться на свет
Надеется из лжи окружной.
В том, что известно, пользы нет,
Одно неведомое нужно."
|
И.В.Гете, "Фауст".
|
1.5. ПЕРИОД КИБЕРНЕТИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ
1.5.1. Формирование современной геронтологии
Формирование современной, научной геронтологии, включающей в себя исследование процессов старения и поиск методов продления жизни на основе экспериментальных фактов и всесторонне обоснованных научных теориях, произошло в 50-е гг. 20 в. [61]. Это стало результатом создания современной биологии, что, в свою очередь, стало следствием возникновения молекулярной биологии - открытия ДНК, механизма биосинтеза белков и т. д. Необходимо отметить, что эти открытия произошли во многом благодаря развитию экспериментальной техники, играющей ведущую роль и в геронтологических исследованиях. Открытие молекулярных законов жизни и обобщение множества экспериментальных данных привели к тому, что постепенно разнообразные теоретические представления о механизмах старения стали "фокусироваться" вокруг теорий, согласно которым старение является следствием процессов, происходящих на молекулярных уровнях организации живой материи. В частности свидетельством тому является последний конгресс Международной ассоциации биомедицинской геронтологии, где большинство докладов было посвящено свободно-радикальной теории старения [6]. При этом характерно, что наиболее развитые современные теории старения, признавая ведущую роль молекулярных процессов, в то же время большое внимание уделяют его системным и эволюционным аспектам, а также использованию аналитических и кибернетических моделей [см., например, 35,57].
На протяжении всего данного периода постепенное развитие знания о механизмах старения на основе обобщения (включая широкое использование математических методов) все возрастающего объема экспериментальных данных и результатов клинического применения методов продления жизни неуклонно приближало ученых к разгадке феномена старения и разработке эффективной терапии старения. Однако, очень большая сложность биологических систем, многообразие взаимосвязанных факторов, влияющих на старение, препятствовало и все еще препятствует быстрому прогрессу в этом направлении, совершению качественного скачка в разрешении проблемы старения. Тем не менее рост геронтологического знания привел к тому, что в этот период геронтология оформилась как вполне самостоятельная наука со своей проблематикой и институализированным научным сообществом со специализированными исследовательскими центрами, периодическими изданиями, научными конференциями и т. п. Другим важным результатом стал тот факт, что в последнее время стало меняться отношение общества к проблеме продления жизни. Примером могут служить публикации в американском журнале "Тайм" в 1988 и 1996 гг. В первой из них, озаглавленной "Старость в радость", проводится мысль о том, что главная цель сегодняшней геронтологии состоит не столько в увеличении верхнего предела человеческой жизни, а в том, чтобы сделать жизнь пожилых людей эмоционально насыщенной и менее тягостной в физическом отношении [цит. по 33, с. 202]. Содержание же второй статьи передает ее подзаголовок на обложке журнала: "Сегодня наука ищет способы сохранить нас вечно молодыми" [238].
Подробно состояние, основные достижения и концепции современной геронтологии рассмотрены в следующих главах книги. В данной же главе ниже будут кратко рассмотрены некоторые перспективные направления исследований, связанных с решением проблемы радикального продления жизни.
1.5.2. Необходимость автоматизации геронтологических исследований
Как уже отмечалось выше, старение является очень сложным феноменом, включающем большое количество взаимозависимых процессов. Так, по некоторым оценкам для корректировки старения нужно воздействовать на большое количество генов: от нескольких сотен [103] до нескольких тысяч [см. 48]. Помимо всего прочего это означает, что понимание роли одного из них (например, гена теломеразы) и воздействие не него в принципе не способно решить проблему старения, а приведет лишь к сравнительно незначительному продвижению в направлении ее решения. Вследствие подобной сложности необходимым предварительным условием корректировки структуры и функций организма на молекулярном уровне (корректировка на клеточном и организменном уровне в конечном счете все равно сводится к молекулярным изменениям) является преодоление гносеологических препятствий, связанных со сложностью познания процессов старения. Прорыва в этом направлении можно добиться используя компьютерные технологии, которые могут значительно увеличить аналитические возможности отдельного ученого или небольшого научного коллектива. С их помощью можно собрать воедино множество сведений о механизмах старения, которые должны включать себя как клинические и экспериментальные данные, так и теоретические концепции, и проанализировать их автоматическими средствами. Основой для реализации такого подхода является разработка соответствующих средств (т.е. компьютерных программ), которые должны обладать следующими возможностями:
1) формализации существующих теоретических концепций (концептуальных моделей), описывающих процесс старения, при помощи средств автоматизированного анализа систем;
2) построения на основе формализованных концептуальных моделей и соответствующих экспериментальных данных имитационных (кибернетических) моделей старения в различных живых системах;
3) верификации и исследования имитационных моделей;
4) обобщения и анализа полущенных результатов при помощи средств искусственного интеллекта (экспертные системы, нейронные сети и т.п.).
Другим важным условием реализации подобного подхода является организация совместной работы ученых-экспертов, с целью формализации их знаний. Это возможно эффективно реализовать посредством международной компьютерной сети Интернет. Поскольку для осуществления начальных этапов подобного подхода (получение и формализация знаний ученых-экспертов) имеются все необходимые технические условия, а адаптация соответствующих программных средств для нужд геронтологии представляется вполне реальной задачей, то можно ожидать, что такой подход способен принести достаточно значимые результаты в относительно короткие сроки даже при сравнительно небольшой затрате организационных усилий и финансовых ресурсов.
Результаты автоматизированного системного анализа механизмов старения помогут, во-первых, качественно улучшить планирование экспериментов для получения недостающих данных о старении, что позволит более эффективно использовать имеющиеся исследовательские ресурсы, и, во-вторых, определить "точки", где вмешательство в процесс старения может быть наиболее эффективно. Само же такое вмешательство может быть осуществлено на уровне регуляции генной активности низкомолекулярными веществами. Однако, весьма вероятно, что такой регуляции будет недостаточно, так как она позволяет лишь полностью реализовать существующий потенциал антистарения, который эволюционно ограничен, и необходимо будет осуществлять "перепроектировку" множества структурных и регуляторных генов средствами генной инженерии. Хотя в такого рода перепроектировку может быть вовлечены сотни и даже тысячи генов, тем не менее, при наличии необходимого количества биологических данных и мощных компьютеров, позволяющих создавать и исследовать высокоточные модели биологических систем, решение даже такой сложной задачи представляется вполне осуществимым.
Кроме методов генной инженерии для перестройки деятельности организма на клеточном и молекулярном уровнях могут быть использованы методы нанотехнологии [238,318]. Поскольку их применение представляется самым перспективным направлением, дающим наиболее высокие шансы для достижения "вечной молодости", эта проблема детально рассмотрена в следующем разделе.
1.5.3. Перспективы применения достижений нанотехнологии для решения проблемы продления жизни
Как уже указывалось выше, в современной геронтологии доминирующей становится точка зрения, что первичные причины старения имеют молекулярную природу. Вместе с тем, технический прогресс привел к тому, что в настоящее время человечество находится на пороге достижения возможности свободного манипулирования с отдельными атомами и молекулами. Анализ развития этих тенденций, ведущих к "овладению" молекулярным уровнем организации живой материи, позволяет предположить, что через несколько десятилетий подходы к лечению старения претерпят коренные, революционные изменения и, в конечном счете, их развитие приведет к решению проблемы старения.
Большинство молекул, находящихся в водных растворах, со временем изменяются. В основном это происходит в результате взаимодействия с другими молекулами и атомами (тепловое движение, химические реакции, альфа-радиация) и под действием электромагнитных излучений (ультрафиолет, гамма-радиация). Молекулы могут распадаться на атомы, превращаться в другие молекулы, претерпевать структурные изменения. В случае сложных молекул последнее подразумевает, что в функциональном отношении молекула остается той же самой. При этом, однако, эффективность выполнения функции может меняться. Ухудшение функционирования молекулы со временем под действием повреждающих факторов может быть рассмотрено как старение на молекулярном уровне.
Одним из основных факторов, вызывающих молекулярные повреждения в живых клетках являются свободные радикалы - высокореакционные молекулы, имеющие неспаренный электрон. Они образуются в качестве побочного продукта в процессе выработки энергии в дыхательной цепи митохондрий, а также в ряде других реакциях обмена веществ [219]. Другим опасным фактором является неспецифическое взаимодействие клеточных макромолекул с глюкозой, которая также является соединением, образующемся во многих биохимических реакциях [105]. Сильное разрушающее действия на макро-молекулы оказывают и молекулы воды, так как часть из них обладают очень большими скоростями движения (вследствие статистического распределения скоростей движения молекул воды в жидкой фазе) и следовательно могут легко взаимодействовать с другими молекулами [32].
|
