2 курс / Нормальная физиология / Молекулярные_и_физиологические_механизмы_старения_в_2_т_,_Т_2_Анисимов

Часть V. Модифицирующие факторы старения как средства для изучения его механизмов

ный эффект (Jialal, Devaraj, 2003). Рандомизированное, контролируемое изучение специальных антиоксидантных пищевых добавок не выявило ка- кого-либо одного витамина или их комбинаций на частоту возникновения или смертность от сердечно-сосудистых заболеваний. Результаты по крайней мере 15 исследований применения антиоксидантов (включая токоферол, b-каротин, витамины С и Е, ретинол, фолиевую кислоту) у более чем 500 000 человек не выявили какого-либо статистического снижения частоты ассоциированных с возрастом заболеваний и/или смертности (Howes, 2006).

Метаанализ результатов 68 масштабных исследований, посвященных синтетическим витаминным биодобавкам, охватывающих в общей сложности 250 тысяч участников, показал, что прием добавок с b-каротином и витаминами А, С и Е в целом никак не сказывался на продолжительности жизни участников исследований (Bjelakovic et al., 2007). Более того, смертность среди людей, принимавших добавки с b-каротином, повышалась на 7 %, а прием витаминов А и Е ассоциировался с увеличением смертности соответственно на 16 и 4 %. Несколько меньший уровень смертности наблюдался среди людей, принимавших добавки на основе селена. В то же время прием препаратов с витамином С вообще никак не сказывался на продолжительности жизни. Авторы подчеркивают, что собранные ими данные относятся исключительно к синтетическим биодобавкам, содержащим повышенные концентрации витаминов и антиоксидантов. Полезность богатой теми же веществами растительной пищи при этом под сомнение не ставится.

Следует заметить, что многие природные антиоксиданты являются нормальными компонентами пищи человека, что послужило основанием для рекомендаций принимать их в больших дозах с целью замедлять старение и увеличивать продолжительность жизни. Имеются указания, что дефицит токоферолов, каротиноидов, аскорбиновой и фолиевой кислот и некоторых других витаминов сопровождается ослаблением антиоксидантных систем человека (Голубев, 2003). Показано, что даже в развитых странах, например в США, от 2 до 20 % жителей испытывает недостаток в каком-либо одном из этих веществ, что в сумме составляет около половины всего населения (Ames, 1998). Поэтому очевидно, что оптимизация содержания антиоксидантов в ежедневном рационе является реальным резервом увеличения здорового долголетия человека (Голубев, 2003). В пользу этой точки зрения свидетельствуют известные данные о корреляции между демографическими показателями и содержанием антиоксидантов в национальной диете. Так что долголетию способствует так называемая «средиземноморская» диета, богатая антиоксидантами растительного происхождения (Trichopoulou, Vasilopoulou, 2000; Mitrou et al., 2007). Сравнительно низкий уровень смертности от сердечно-сосудистой патологии в сочетании с высоким уровнем потребления атерогенных продуктов (так называемый «французский» парадокс) связывают с высоким содержанием полифенолольных антиоксидантов (в частности, ресвератрола) в красном вине (Formica, Regelson, 1995).

151

Â.Н. Анисимов

15.2.2.Алкоголь и ресвератрол

Пей вино, ибо жизнь продлевает оно...

Омар Хайям

Употребление алкоголя в малых дозах в сочетании с активным образом жизни снижает риск смерти от болезней сердца почти вдвое. Об этом свидетельствует исследование датских ученых (Pedersen et al., 2008). В течение 20 лет группа ученых наблюдала за 12 000 датских мужчин и женщин. За это время 1242 из них умерли от ишемической болезни сердца. Всего же от разных причин умер 5901 человек. Исследователи фиксировали два параметра — количество выпиваемого алкоголя и уровень физической нагрузки. Оказалось, что те, кто не пил и при этом совсем не занимался спортом, подвергались самому высокому риску смерти от сердечных заболеваний. Их показатель риска на 49 % выше, чем у тех, кто или немного выпивал, или занимался спортом, или практиковал и то и другое. При сравнении людей с одинаковым уровнем физической активности выяснилось, что у пьющих умеренно уровень риска был примерно на 30 % ниже, чем у непьющих. Под умеренным употреблением алкоголя понималось 1—14 условных единиц алкоголя в неделю. Принятая в Великобритании условная единица соответствует 10 мл или 8 г неразбавленного этилового спирта. К примеру, стандартный бокал пива (568 мл) содержит 2.3 единицы, небольшой бокал вина (125 мл) —1—3 единицы, стандартная бутылка вина — 9—10 единиц алкоголя. Физически активные непьющие люди оказались на 31—33 % менее подверженными риску возникновения ишемической болезни сердца, чем непьющие, но физически неактивные. Однако у активных людей, которые немного выпивали — не менее одной порции алкоголя в неделю, — этот показатель был на 50 % меньше, чем у непьющих и физически неактивных. Прежние исследования указывали на то, что потребление алкоголя снижает риск сердечных заболеваний за счет повышения уровня «хорошего» (не образующего бляшки) холестерина в крови и, возможно, также разжижения крови. Стоит отметить, что датские ученые обнаружили похожую тенденцию для всех причин смерти, а не только от ишемической болезни сердца: физическая активность соответствовала меньшему риску, но при любом уровне активности пьющие в небольших количествах рисковали меньше, чем непьющие при том же уровне активности.

Имеются данные о способности многих антиоксидантов, в том числе естественного происхождения, ослаблять возрастное снижение когнитивных функций и клеточного иммунитета, наблюдающееся при старении человека и животных (табл. 15.1) (Martin, Grotenwiel, 2006).

Способность ресвератрола (3,5,4R-тригидроксистильбена) увеличивать продолжительность жизни и замедлять появление признаков старения показана у дрожжей, нематод, плодовых мух и рыб (Valenzano et al., 2006; Alarcon de la Lastra, Villegas, 2005; Baur, Sinclair, 2006; Valenzano, Cellerino, 2006). В эксперименте на трансгенных мышах, несущих ген HER-2/neu, вы-

152

Часть V. Модифицирующие факторы старения как средства для изучения его механизмов

Ò à á ë è ö à 15.1

Фармакологические эффекты воздействий, обладающих антиоксидантным эффектом, на окислительный стресс и функциональное старение (Martin, Grotewiel, 2006, с изменениями)

зывающий развитие у них аденокарцином молочной железы, введение ресвератрола с питьевой водой (1 мг/л, 4 мкг/мышь/сут) существенно замедляло время появления опухолей, уменьшало множественность и частоту метастазирования их в легкие (Provinciali et al., 2005). Эффект ресвератрола был связан с его угнетающим действием на экспрессию онкогена HER-2/neu и стимуляции апоптоза в опухолевой ткани, и не сказывался на индуцируемой интерлейкином-2 активности естественных киллеров и пролиферации лимфоцитов крови. Имеются данные, что ресвератрол может тормозить канцерогенез на разных его стадиях (Baur, Sinclair, 2006). У аутбредных мышей CD-1 применение ресвератрола не сказывалось существенно на весе тела и фертильности животных (Kyselova et al., 2003).

153

Â.Н. Анисимов

Âопытах на самцах мышей линии C57BL/6NIA, содержавшихся на высокожировой диете с добавлением в корм 0.04 % ресвератрола, была установлена способность препарата замедлять старение и улучшать выживаемость животных (Baur et al., 2006). Ресвератрол увеличивал чувствительность

êинсулину, снижал уровень IGF-1 в крови, увеличивал АМФ-активирован- ную протеинкиназу (AMPK), активность коактиватора 1a, стимулируемого пролифераторами пероксисом рецептора (PGC-1a) и двигательную активность мышей. Однако работа не дает ответа на многие важные вопросы. В частности, не ясно, как действует ресвератрол на мышей, содержащихся на обычной диете, как он влияет на репродуктивную функцию животных и развитие у них спонтанных опухолей. Препарат вводился мышам в довольно большой дозе: бокал красного вина содержит только 0.3 % от той дозы ресвератрола, которую получали переедавшие мыши.

15.3.ИНГИБИТОРЫ ПЕРЕКРЕСТНОГО СВЯЗЫВАНИЯ

Повышение с возрастом числа перекрестных внутри- и межмолекулярных связей рассматривают как один из возможных механизмов старения, поскольку этот процесс сопровождается образованием дефектных макромолекул. Повышение с возрастом перекрестных связей доказано экспериментально пока лишь для внеклеточных белков — коллагена и эластина и, возможно, для хроматина, т. е. комплекса ДНК—белок (Дубина, Разумович, 1975). Ограничение калорийности питания, увеличивающее продолжительность жизни животных, задерживает накопление сшивок коллагена (cм. главу 14).

Данные о способности латирогенов угнетать образование таких сшивок послужили основанием для рекомендации их в качестве геропротекторов. Введение латирогенного препарата b-аминопропионитрила с питьевой водой мышам существенно увеличило продолжительность их жизни (LaBella, Vivian, 1975). Однако длительное введение этого препарата крысам сопровождалось уменьшением массы тела и замедлением роста животных, существенно не изменяя среднюю продолжительность жизни (Kohn, 1971). У самцов (но не самок), получавших b-аминопропионитрил, авторы отметили некоторое снижение частоты доброкачественных опухолей.

Предложение использовать хелатные агенты (комплексоны) в качестве геропротекторов основано на представлениях о важной роли переходных металлов в процессах перекрестного связывания (Дубина, Разумович, 1975). Эти металлы, легко соединяющиеся с активными центрами многих макромолекул, в частности ферментов, могут вступать в случайные координационные связи с образованием внутримолекулярных перекрестных связей и межмолекулярных сшивок. Воздействия, направленные на выведение металлов из указанных сшивок, могут, по мнению этих авторов, препятствовать старению макромолекул.

154

Часть V. Модифицирующие факторы старения как средства для изучения его механизмов

Длительное введение самкам крыс с кормом одного из наиболее широко применяемых комплексонов этилендиаминтетраацетата (ЭДТА), начатое с 320-го дня их жизни, увеличивало ее среднюю продолжительность (Дубина, Разумович, 1975). У подопытных животных наряду со снижением частоты заболеваний инфекционно-воспалительного характера, увеличилась частота развития спонтанных новообразований, главным образом злокачественных. Геропротекторный эффект ЭДТА существенно зависел, как отмечают авторы, от пола и возраста, в котором препарат начинали вводить крысам. Данные об увеличении продолжительности жизни при скармливании ЭДТА, начиная со зрелого возраста, и полное отсутствие какого-либо его влияния на выживаемость при введении ЭДТА, начиная с предстарческого периода, привели авторов к предположению, что этот агент задерживает некоторые возрастные изменения, но не действует на уже развившиеся изменения. При парентеральном введении ЭДТА не влиял на продолжительность жизни крыс или даже уменьшал ее (Дубина, Разумович, 1975).

Другие изученные хелатные агенты (унитиол, пеницилламин) не оказывали влияния на продолжительность жизни крыс (Дубина, Разумович, 1975). В то же время не выведение металлов из организма, а добавление их с кормом (например, в виде сернокислой меди), также увеличивало продолжительность жизни крыс и несколько снижало частоту развития у них спонтанных опухолей молочной железы (Фролькис, Мурадян, 1988). Вместе с тем появились сообщения о возможной перспективности применения бифункционных хелатных препаратов нового поколения для угнетения амилоидогенеза при болезни Альцгеймера (Dedeoglu et al., 2004).

15.4. НЕЙРОТРОПНЫЕ СРЕДСТВА

Снижение с возрастом уровня и обмена катехоламинов в головном мозге (главным образом в гипоталамусе) и нарушение их соотношения с другими биогенными аминами, в частности с серотонином, рассматривают как один из ключевых механизмов, определяющих возрастные изменения в нейроэндокринной системе и в конечном счете старение организма (Анисимов, 1979). Достигаемое с помощью фармакологических средств или электролитического разрушения снижение содержания катехоламинов в гипоталамусе уменьшает продолжительность жизни животных и увеличивает частоту развития новообразований, тогда как введение крысам нейростимулятора пентилентетразола уменьшало морфологические изменения в головном мозге, наступающие при старении (Anisimov, 2001a).

Добавление к корму предшественника катехоламинов ДОФА в больших дозах (500 мг/кг) увеличивало длительность репродуктивного периода и продолжительность жизни мышей (Cotzias et al., 1974). Авторы не приводят данных о частоте спонтанных опухолей у контрольных и подопытных мышей. Ежедневное введение ДОФА в дозе 60—90 мг/кг мышам-самкам С3Н не

155

В. Н. Анисимов

Рис. 15.1. Влияние L-ДОФА и дифенилгидантоина: À — на кривые выживаемости и Á — на динамику возникновения спонтанных опухолей у самок мышей C3H/Sn.

По оси абсцисс — возраст, сут.; по оси ординат: À — количество мышей, %; Á — количество мышей с опухолями, %.

влияло существенно на среднюю продолжительность их жизни, но на 5.5 месяца увеличило максимальную ее длительность (рис. 15.1). При этом существенно уменьшалась множественность возникновения опухолей молочной железы и увеличивался их латентный период (Dilman, Anisimov, 1980).

Добавление в корм 0.1—0.05 % тирама (дисульфида тетраметилтиурама), угнетающего активность дофамин-b-дегидрогеназы и других микросомальных монооксигеназ, снижало частоту развития спонтанных лейкозов,

156

Часть V. Модифицирующие факторы старения как средства для изучения его механизмов

опухолей гипофиза и щитовидной железы, но не влияло на продолжительность жизни животных (Takahashi et al., 1983). Близкий к тираму нейротропный препарат дисульфирам, также ингибирующий активность до- фамин-b-оксидазы, в опытах на крысах снизил частоту спонтанных опухолей гипофиза у самцов и самок и опухолей молочной железы у самок. При содержании крыс на рационе, дефицитном по триптофану, приводящем к снижению содержания серотонина в мозге, наблюдалось замедление процесса старения репродуктивной системы и организма в целом, и снижалась частота развития спонтанных опухолей (Segall, Timiras,1976; Ooka et al., 1988).

Введение мышам линии С3Н антиэпилептического препарата дифенина, увеличивающего в ЦНС уровень биогенных аминов, прежде всего дофамина, на 25 % увеличивало среднюю продолжительность жизни животных и в 2.3 раза снижало частоту развития спонтанных опухолей (Dilman, Anisimov, 1980) (рис. 15.1).

Дифенин не влиял на продолжительность жизни и общую частоту спонтанных опухолей у самок крыс, однако снижал частоту развития злокачественных новообразований и замедлял старение репродуктивной системы и продлевал циклическую эстральную функцию (Анисимов,1980). Введение в питательную среду противосудорожных гетероциклических препаратов (этосуксимида, триметадиона, 3,3-диэтил-2-пирролидинона) увеличивало среднюю и максимальную продолжительность жизни нематод C. elegans (Evason et al., 2005).

В механизме ингибирующего влияния ДОФА и дифенина на развитие опухолей молочной железы у мышей и крыс первостепенное значение имеет их угнетающее влияние на секрецию пролактина, играющего важную роль в патогенезе опухолей этой локализации. Дифенин может оказывать свой эффект, ингибируя секрецию инсулина и глюкокортикоидов (Dilman, 1994). Имеются также данные о влиянии ДОФА и дифенина на клеточный иммунитет (Cotzias et al., 1974). Вопрос о возможности применения дифенина в качестве геропротекторного средства крайне важен, так как по заключению экспертов Международного агенства по изучению рака (МАИР) дифенин является для человека канцерогеном. Вместе с тем дифенин лишен мутагенной активности, является сильным индуктором печеночных микросомальных ферментов, метаболирующих ксенобиотики, тормозит канцерогенез, индуцированный уретаном в легких мышей и индуцированный ДМБА в молочной железе крыс, и, как описано выше, лишен канцерогенной активности в опытах на мышах и крысах, более того, угнетает спонтанный канцерогенез (Anisimov, 1987, 2001a).

Перспективными геропротекторами могут оказаться средства, вмешивающиеся в обмен серотонина и катехоламинов и угнетающие аппетит (анорексанты). Недавно было показано, что обладающий свойствами анорексанта фенфлюрамин снижает потребление корма у старых крыс более эффективно, чем у молодых (Jourdan et al., 2003). Добавление в корм самцам мышей линии CD-1/UCadiz с 28-недельного возраста тиопролина (l-ти- азолидина-4-карбоксиловой кислоты), являющегося физиологическим мета-

157

В. Н. Анисимов

болитом серотонина, в дозе 2 г/кг корма, сопровождалось уменьшением на 19 % потребления корма, увеличением средней и максимальной продолжительности жизни на 29 и 23 % соответственно (Navarro et al., 2007). Применение тиопролина уменьшало на 58—70 % степень окислительных повреждений митохондрий мозга и печени, замедляло возрастное снижение активности ферментов антиоксидантной защиты.

Имеются данные о том, что применение депренила, известного ингибитора моноаминооксидазы-В, увеличивает продолжительность жизни плодовых мух, мышей, крыс и собак и больных болезнью Паркинсона (Kitani et al., 1994, 2002, 2005). Наиболее эффективно применение депренила при начале его введения с середины жизни (у крыс с возраста около 18 месяцев). При этом отмечается улучшение катехоламинергических функций животных, что проявляется, в частности, в снижении уровня пролактина и повышении уровня IGF-1, вероятно, из-за стимуляции секреции гормона роста. У старых крыс при введении депренила улучшаются иммунитет, память и способность к обучению, а у самок восстанавливаются эстральные циклы. Максимальная продолжительность жизни возрастает примерно на 2 месяца. Важно отметить, что применение депренила в дозе 0.25 мг/кг/инъекцию более эффективно увеличивало продолжительность жизни крыс, чем при введении в большей дозе (1 мг/кг/инъекцию) (Kitani, 2005).

В то же время исследования, в которых депренил вводился крысам на- чиная с молодого возраста, привели к противоречивым результатам. Так, в одной серии опытов на крысах линии Вистар, длительное введение депренила (0.5 мг/кг) сопровождалось повышением возрастной смертности. Депренил увеличивал продолжительность жизни голых бестимусных мышей и гибридных мышей B6D2F1 и B6CBAF1 при введении, начатом в возрасте 18 месяцев, однако у мышей C57BL/6J никаких эффектов по продолжительности жизни и функциональным тестам не наблюдалось, хотя активность монооксидазы-В была снижена.

Полагают, что депренил также увеличивает активность антиокислительных ферментов, в частности СОД и каталазы в мозге, что может играть важную роль в его геропротекторном эффекте, и обладает собственной антиоксидантной активностью, проявляющейся в ингибировании перекисного окисления липопротеинов (Kitani et al., 1994). В этой связи представляет интерес исследование влияния депренила на продолжительность жизни плодовых мушек D. melanogaster. Насекомых содержали либо на стандартной среде, либо на такой, где глюкоза была заменена на галактозу, являющуюся более сильным гликирующим агентом. Продолжительность жизни дрозофил, которых кормили галактозой, снижалась. Только у таких дрозофил, но не у тех, которые содержались на нормальном корме, продолжительность жизни возрастала при действии депренила. Имеются данные, что депренил тормозит развитие спонтанных и индуцированных опухолей у животных (Kitani et al., 1994, 2002).

Пептид дельта-сна (DSIP, Trp-Ala-Gly-Gly-Asp-Ala-Ser-Gly-Glu) является одним из нейромодуляторных пептидных биорегуляторов, проявляющих

158

Часть V. Модифицирующие факторы старения как средства для изучения его механизмов

полифункциональное и пролонгированное действие на организм (Graf, Kastin, 1986). Одним из характерных эффектов пептида является его способность подавлять индуцированное стрессом перекисное окисление липидов клеточных мембран в мозге и на периферии. Обнаружена способность пептида модулировать активность ряда мембраноассоциированных и мембранных ферментов, существенных в регуляции метаболизма клеток и тканей, выявлено регуляторное воздействие пептида на дыхательную активность митохондрий мозга крыс и подавление ее падения в условиях экспериментальной гипоксии (Graf, Kastin, 1986; Прудченко, Михалева, 1994). Важным свойством DSIP является его стресс-протективная и адаптогенная активность. Учитывая вышесказанное, можно предполагать, что DSIP способен увеличивать продолжительность жизни животных. В последние годы разработан лекарственный препарат на основе синтетического нонапептида DSIP, получивший название «дельтаран». Этот препарат создан Институтом биоорганической химии им. М. Н. Шемякина и Ю. Н. Овчинникова РАН совместно с НИИ фармакологии РАМН (Прудченко, Михалева,1994). Биологический эффект этого препарата оказался сходным с эффектом эндогенного DSIP. В наших опытах было изучено влияние дельтарана на продолжительность жизни и возникновение спонтанных опухолей у мышей линии SHR (Попович и др., 2003).

Масса тела мышей, получавших дельтаран, в отдельные сроки опыта была меньше, чем у соответствующих контрольных мышей. При этом по поведению и общему состоянию животные обеих групп не различались. Величина потребления корма при введении дельтарана на протяжении почти всей жизни мышей изменялась незначительно и не отличалась от контроля, и лишь к концу регистрируемого срока показатель снижался по сравнению с контролем. До 24-месячного возраста гибель мышей в обеих группах происходила примерно с одинаковой скоростью. Однако в дальнейшем скорость вымирания животных, получавших дельтаран, резко замедлялась. К возрасту 25 месяцев все мыши контрольной группы пали, тогда как животные, получавшие дельтаран, еще длительное время были живы (рис. 15.2). Как можно видеть из табл. 15.2, средняя продолжительность жизни (СПЖ) мышей под влиянием введений дельтарана по сравнению с контролем не изменилась, однако на 19 % увеличилась СПЖ последних 10 % животных (p < 0.05). Максимальная продолжительность жизни мышей, получавших дельтаран, была больше, чем в контроле, на 6 месяцев. Эти данные свидетельствуют о том, что дельтаран обладает выраженным геропротекторным эффектом.

Анализ результатов, представленных в табл. 15.2, позволяет заключить, что применение дельтарана оказывает угнетающее влияние на спонтанный канцерогенез у мышей SHR, что выразилось в снижении частоты развития всех опухолей (в 2.1 раза), злокачественных новообразований (в 2.4 раза), множественности развития опухолей (в 1.5 раза). Под влиянием дельтарана у мышей в 5 раз реже развивались аденокарциномы молочной железы и в 6 раз — лейкозы. Аденокарциномы молочной железы в 7 раз реже метаста-

159