Возможности использования стволовых клеток

Прогресс в изучении СК связан с успехами клеточной трансплантологии при лечении большого числа заболеваний, а также с проблемами старения, омоложения и бессмертия [15].

Последние 30 лет исследуется “омолаживающее” действие эмбриональных СК (ЭСК) и тканей. Сотни клиник в мире сообщают о “потрясающих” результатах замедления старения и омоложения людей. Создаются банки СК человека как начальный этап борьбы со старением.

Практическое применение клеточной терапии с целью омоложения известных знаменитостей предпринимались швейцарским врачом П.Нихансом. В их организм он вводил гомогенаты из эмбриональной ткани. Многие пациенты и он сам пережили 90 лет, однако они старели также, как и простые смертные.

В нашей стране эта практика применялась для омоложения крупных политиков и ученых. Многие из них также доживали до 90 лет. Одной инъекции хватало на 2 года. Оказалось, что ЭСК являются мощным фактором мобилизации и стимуляции резервных сил организма. Наблюдения над “омоложенными” людьми показывают, что они доживают до своей максимальной продолжительности жизни (ПЖ) и умирают от известных заболеваний, сопровождающих старение. В истории также известно, что многие “эксперименты по омоложению” людей и животных оканчивались неудачей. Подробный анализ этого способа показывает: периодичность (1-2 года) и выбор дозы инъекций СК зависят от возраста пациента; после введения СК происходит резкая активация резервных сил, излечение от болезней, улучшение здоровья с признаками омоложения; при частых инъекциях ускоряется обновление и старение организма, причем, у старых старение ускоряется больше, чем обновление. Ярким примером является сам основатель этого метода Броун-Секар, который прожил 5 лет после начала омоложения.

В 1990-х годах в нашей стране несколькими испытателями проводились опыты по омоложению животных (по сообщениям научно-популярных изданий). Старым мышам вводили клетки мышиных зародышей. Подопытные животные становились моложе на 2-3 мес, у них начинала расти гладкая шерсть, повышались тонус мышц, физическая подвижность и половая активность, улучшался газообмен и другие показатели. Аналогичные опыты проводились и ранее. О длительности жизни животных обычно не сообщается. В отдельных работах есть попытки продлить жизнь животных, воздействуя на СК.

Несмотря на эти успехи, реально не наблюдается существенного замедления старения, омоложения и РПЖ человека. Неудачи в этих направлениях связаны с односторонними представлениями о природе старения.

Общебиологический подход к изучению старения позволяет объяснить место СК в этом процессе [13,15]. Известно, что биологическая регенерация тесно связана со способами размножения, половым и бесполым. В цикле развития многих видов беспозвоночных (губок, кишечнополостных, червей и др.) с чередованием поколений бесполые особи постоянно обновляются за счет СК и старение у них отсутствует. После деления полихет, олигохет на фрагменты происходят увеличение числа СК, их миграции и трансдифференцировки в системе СК и формируются новые особи, которые бывают всегда моложе родительских.

В исследованиях по продлению жизни с помощью СК обычно не поднимается вопрос о причине старения организма. Проведенный нами анализ применения СК для замедления старения млекопитающих показывает, что причина их старения связана не со СК, а с тем, что СК запаковываются старым микроокружением, снижая свои функции обновления организма. Вопрос о воздействии на микроокружение СК недостаточно исследован. Нами изучаются механизмы упаковки клеточных структур во время развития и влияние их на старение и ПЖ организмов.

Предполагается, что в структурах, где упаковки содержат разделитель клеточных элементов, он является субстратом старения. Применяемое для замедления старения воздействие включается в момент ослабления разделителя до начала распада упаковки. Возможно и искусственное ослабление разделителя с помощью клеточной терапии с применением эмбриональных СК и восстановление упаковки. При этом существует возможность включения части стволовых клеток, которые находятся в состоянии покоя. Положительные и отрицательные результаты воздействия голодания на замедление старения могут объясняться этим механизмом. Если в результате голодания ослабляется разделитель и происходит редукция упаковки без ее разрушения, а затем возникает регенерация на основе СК, то возможен положительный эффект. Как правило, модель упаковки применима к старению какой-либо структуры организма. Формирование упаковок по времени связаны с процессами развития, роста организмов и уровнем метаболизма. Поэтому радикальным способом замедления старения у всех видов представляется периодические состояние гипобиоза [16] с последующей активацией процессов организма [17] (см. ниже).

Замедление обмена веществ

Во многих опытах на беспозвоночных было показано, что с помощью голодания, снижения температуры тела или повышения в среде концентрации СО₂ удается снизить обмен веществ, задержать ПС и старение организма [4,16,23]. При этом происходит редукция тела, рассасывание старых тканей и разблокировка СК от старого микроокружения. При отмене воздействия организм обновляется за счет СК [15]. Такое воздействие позволяет в десятки раз увеличить ПЖ одноклеточных, гидр, планарий, олигохет, полихет, насекомых и др. [4,12,13,23]. Так, с помощью голодания удавалось продлить жизнь планарий Dugesia tigrina в 25 и более раз [12]. Подобные данные известны из опытов по регенерации тканей животных разных систематических групп [13].

Многие виды гидроидов, червей, немертин, мшанок, асцидий и др. при сезонном похолодании и голодании редуцируются. При этом подавляется ПС и образование гамет, разрушаются старые клетки, а новые ткани образуются за счет СК. При полной редукции тела первой разрушается половая система, а последними гибнут СК. Электронно- микроскопические исследования показывают сходство в обновлении тканей у молодых и голодающих олигохет, в отличие от интактных взрослых.

Т.о., подавление ПС устраняет как старение тканей, так и факторы, блокирующие СК; при частичной редукции тела ПС и старение замедляются, разрушение тканей способствует активации СК в обновлению организма.

Выводы. У некоторых беспозвоночных можно исключить причину старения, переводя половой организм в бесполый с неограниченной ПЖ. Это связано с поздним разделением у них половых и соматических клеток. У разных видов имеются свои особенности половой дифференцировки организмов. С помощью голодания, охлаждения, изменения в среде концентрации СО₂ у них удается снизить обмен веществ, задержать ПС, старение и продлить жизни в несколько раз. Удаление первичных половых клеток в раннем развитии приводит к РПЖ и омоложению (нематод) с неограниченным ростом и отклонениями в развитии.

Для замедления старения, повышения самообновления и РПЖ млекопитающих и человека необходимо снизить основной обмен. Использование ростовых факторов и СТГ изучается.

Видовые возможности РПЖ

Старение – видовой признак. Рассмотрим возможности увеличения МПЖ у разных видов, классифицируя их по группам с характерными особенностями старения.

Короткоживущие виды. Организмы многих видов от клонов одноклеточных до млекопитающих имеют ПЖ, соизмеримую с годом. Скорость их старения и способность к обновлению может изменяться в широких пределах в зависимости от изменения внешних, особенно сезонных, условий обитания, изменения биоритмов, от способов и возможности размножения и других причин. При этом для выживания этих видов ПЖ организмов изменяется в интервале между двумя границами видовой ПЖ (ВПЖ): нижняя граница ВПЖ определяется средней ПЖ короткоживущей группы особей с минимальным периодом ПС и способных обеспечить необходимую численность организмов для выживания вида; верхний предел ВПЖ определяется средней ПЖ достаточного количества долгоживущей группы особей, способных пережить неблагоприятные (сезонные) условия и сохранить необходимую численность для выживания вида. Т.о., популяция реагирует на внешние условия изменением ПЖ организмов в интервале ВПЖ и изменением функции размножения. Хотя ПЖ организмов в природе определяется в основном гибелью от внешних условий или болезней, особи короткоживущей группы стареют быстрее долгоживущей. Можно считать, что особи, достигающие предела МПЖ в своей группе, погибают именно от старости. Для короткоживущей группы популяции организмов этот предел меньше, чем для долгоживущей, и может быть значительно увеличен в пределах интервала ВПЖ за счет замедления старения. У многих видов организмов заложены видовые механизмы замедления старения путем изменения уровня обмена, экспрессии генома, функции размножения и др. Для долгоживущей группы популяции эти механизмы обеспечивают верхнюю границу ВПЖ и возможность РПЖ за видовой предел.

Организмы многих видов могут преодолевать предел МПЖ в экстремальных условиях: голод, отсутствие воды, холод, жара и др. Это характерно для всех беспозвоночных и позвоночных, ПЖ которых меньше года, и для гетеротермных животных, в т.ч. млекопитающих, у которых при указанных воздействиях снижаются температура тела и обмен веществ. При этом старение резко замедляется и ПЖ может увеличиваться многократно [16].

Долгоживущие виды. Многие виды гетеротермных крупных животных впадают в зимнюю или летнюю спячку, при этом в гипобиозе обмен веществ и старение резко замедляются. Для гомойотермных животных и человека гипобиоз не характерен, но наблюдается в экстремальных условиях [16] или при использовании специальных тренировок и воздействий [17].

Человек занимает особое положение среди видов. Для выживания человечества достаточно обеспечить нижнюю границу ВПЖ, которая составляет условно 45 лет, и не определяется старением. Это известно из истории человечества. Предел МПЖ составляет условно 100 лет и ограничивается старением.

Вывод. РПЖ человека возможно расширением его резервных возможностей, заложенных в видовые механизмы замедления старения, - гипобиоз.