От нейронов до гормонов. Современные научные знания о геронтологии и советы, как защитить свое тело и мозг от преждевременного старения

Человек может жить до 117 лет. Крайне сомнительные рекорды Жанны Кальман (122 года и 164 дня) и Сары Кнаусс (более 119 лет), как и долголетие шимпанзе Читы – это кличка обезьяны Джиггса (по словам ее владельцев, шимпанзе умер в 80 лет) мы опустим, так как это лишь голливудское шоу мирового масштаба, на котором зарабатывали бонусы, премии и гранты. Ведь все шимпанзе в природе гибнут до 40 лет, и в зоопарке единичные самки могут дожить до 60; ни о каких 80 даже и близко речь не идет. Точнее, самка шимпанзе жила до 59,4 года, и это максимальный возраст, точно задокументированный в научной базе.

Саму базу продолжительности жизни всех известных животных ученые завели, чтобы в как раз и бороться с ложными данными. В случаях с рекордами людей, француженки и американки, все сложнее. Скорее, это рукотворный рекорд самих ученых или тех, кто так себя называет. И в каждом из этих рекордов есть участие журналистов, которые затем подали эти слабо проверенные данные всему миру как достоверные.

Что же касается первых трех рекордсменов человечества по продолжительности жизни, то тут заинтересованные лица замолчали те сомнения, которые у них были, чему сегодня мы находим все больше и больше доказательств. «Рекорд» Ж. Кальман – это просто мать и дочь, а у С. Кнаус первые документы появились только через 20 лет после ее рождения (впоследствии был найден более ранний документ, но и он составлен почти через 10 лет после ее рождения). Третий «рекорд» уже фактически девалидирован.

Изменение веса нашего мозга при старении очень легко оценить, ведь люди умирают в разных возрастах. Ученый Бюргер в 1960 году изучил вес мозга 3 600 умерших людей разного возраста и обнаружил снижение его к 80 годам на 17 % по сравнению с 30-летним возрастом. Другие работы также показали, что вес мозга человека постепенно снижается приблизительно на 0,3 % в год (до 1 160 граммов к 90 годам). В старости заметно подчеркивается рельеф коры мозга за счет углубления и расширения борозд, уменьшается ширина и масса извилин мозга, при этом увеличиваются желудочки (внутренние полости) мозга.

Эти изменения мозга в глубокой старости очень похожи на заболевание, которое носит имя доктора Альцгеймера. Именно оно приводит к развитию синдрома деменции или, если говорить по-русски, то к приобретенному слабоумию (не нужно путать с олигофренией). Часто бывает и так: после смерти человека, который при жизни не имел синдрома слабоумия, на секции у него обнаруживается множество сенильных бляшек, значимо уменьшенный объем и расширенные желудочки мозга.

Для любого человека особенно неприятны проблемы с мозгом, когда страдает память, интеллект, понимание речи, способность говорить. Мы как бы теряем самих себя. Это становится заметным при нейродегенеративных заболеваниях на уже продвинутых стадиях. И так как разделить процессы нормального старения мозга и нейродегенерации пока не удается, а скорее, это просто невозможно, то это слепленные из «одного куска эволюционной глины» процессы. У нас нет четкого понимания, где проходит граница между старением мозга и его болезнью. А возможно, ее просто не существует. Но мы знаем точно одно: чем старше человек, тем больше состояние его высших корковых функций напоминает картину при болезни Альцгеймера.

И тут давайте посмотрим на уникальный эксперимент, который длится с 1938 года. В это исследование включили 724 подростка. Половина из них была из самых бедных семей Бостона, а вторая окончила Гарвард во время Второй мировой войны, что говорит нам – это дети из успешных семей. Сейчас всем оставшимся в живых, а их осталось около 60 человек, глубоко за 90. Уникальность этой работы состоит в том, что это реальное изучение почти всей жизни конкретного человека, а не фиксирование показателей в разных временных точках у совершенно разных людей, родившихся в разное время.

Несмотря на то, что продолжительность жизни исследователей была такой же или даже короче, чем у исследуемых, и в этом тоже уникальность этой научной работы, так как уже несколько раз сменились сами ученые, работа продолжается. Приверженность целям и их несменяемость, даже несмотря на IIWW, – это следующая особенность данной работы, и меня лично она поражает до глубины души. Мне нравятся по-хорошему упрямые люди – это самое длительное изучение одних и тех же людей в рамках одного исследования в истории планеты.

Самый главный вывод, который сделан четвертым руководителем проекта Робертом Уолдингером: не уровень холестерина или какие-то любые другие лабораторные показатели отражают, сколько в итоге проживет человек. Гораздо важнее, насколько сильны у него социальные связи и насколько этот человек окружен любовью и плотной заботой. Именно хорошие отношения защищают не только наше тело, но и наш мозг, позволяя нам стать долгоживущими. Такие люди с хорошо развитыми семейными отношениями и социальными связями дольше сохраняют свою память.

Наш мозг содержит нейроэндокринный орган гипоталамус, который участвует во всех процессах адаптации организма. Вместе с гипофизом, стволовыми структурами и базальными ядрами мозга «работа» гипоталамуса приводит к скоординированным поведенческим, адаптационным, гомеостатическим ответам, которые поддерживают не только жизнеспособность организма, но и отвечают за его онтогенетическое развитие в заданных интервалах.

То, что первичные изменения в онтогенезе при репродуктивном старении происходят в гипоталамусе, уже ни у кого не вызывает сомнений.

Замедление старения и увеличение продолжительности жизни были достигнуты у мышей среднего возраста, которым локально имплантировали здоровые гипоталамические стволовые клетки. Лечение здоровыми экзосомами, секретируемыми стволовыми клетками гипоталамуса, привело к замедлению старения у животных. Из этого ученые сделали вывод, что скорость старения в значительной степени контролируется стволовыми клетками гипоталамуса.

Старение – это тот процесс, который можно ускорить, например, если посадить кошку перед клеткой с мышами. Как следствие стрессовой ситуации, они очень быстро заболеют и умрут. Возможно, что именно те механизмы, воздействуя на которые легче ускорить процессы старения, и являются важными и для практического воздействия на его замедление. Мы не можем провести такие опыты на людях, но их провел прошедший в войнах и революциях сам XX век.

Я часто говорю, что как только изменяется или пропадает чувство юмора, жди беды. Если его не было, как написал мне один читатель, – это другой вопрос. А вот если было, но исчезло, тут-то и стоит задуматься. Ведь юмор человека – сложнейшая функция интегративной деятельности мозга. При этом шутящий человек должен не только оценить, кто перед ним, но и заложить скрытый информационный смысл «между строчек». При этом каждому народу или нации характерно свое чувство юмора, и вряд ли английский юмор будет оценен по достоинству русскими, а наш – британцами. И здесь не столько вопрос в самом чувстве юмора, сколько в том, что здесь мы имеем дело со слишком сложно устроенным нейрофизиологическим механизмом, нарушение которого является признаком того, что что-то пошло не так.

То же относится, по моему мнению, и к обществу. Многие вопросы можно было бы решать или легче было бы решать, если бы люди улыбались.

На сегодня даже подсчитать все гипотезы, обосновывающие механизмы старения, где упоминается мозг или центральная нервная система, просто невозможно. Разделение их на программные и стохастические – чисто условно, а границы между ними отсутствуют. Вполне возможно, что существует каскадный механизм сочетания программных и стохастических событий или специфических механизмов старения вообще нет, и они вшиты в механизмы гомеостаза и адаптации.

По моему же мнению, старение сродни эффекту «домино», когда одна из важных ролей эволюцией отдана нашему мозгу – пейсмекеру ритма динамической «жизнеспособности».

В геронтологии самое важное – это правильно поставленные вопросы. Именно тогда будет получен прагматичный результат – дополнительные годы жизни. И не просто жизни, а здоровой ее составляющей. Пришло время человеку поставить такой вопрос: как, влияя на наш мозг, можно увеличить активную и здоровую продолжительность жизни современного человека?

Мозг – это самый важный пейсмекер адаптационных реакций, да и всего гомеостаза человека.

Именно он в первую очередь отвечает за временные характеристики всех этапов нашей жизни.

Пока мы не поймем, как работает наш мозг, мы «не разберемся» с нашим старением.

Качество жизни современного стареющего человека во многом зависит от того, в каком состоянии его мозг.

Когда человек теряет способность к обучению, это означает, что его познавательный резерв исчерпан, и в этот момент можно говорить о начале индивидуального возраста старости.

Учитесь всю жизнь! Снижение когнитивного резерва ускоряет старение не только вашего мозга, но и организма в целом.

Не будьте одиноки в старости, так как именно одиночество не только ускоряет старение вашего мозга, но и дает старт старческой дряхлости.

Нейрон. держащий на вытянутом аксоне синапс, – дирижер нашего старения

Более века длящаяся расшифровка языка нашего мозга ставит нас перед вопросом самопознания: «Я – сеть синапсов или что-то большее?» И если работу мозга можно объяснить потенциалами на мембранах, выделением нейромедиаторов, то сам собой возникает вопрос: «А где же здесь я? Где же тут моя личность, моя душа?»

Наш мозг – это около 86 миллиардов нейронов, при этом только часть – около 16 миллиардов – это нейроны коры. Чтобы почувствовать цифру в 86 миллиардов, можно представить, как мы поднимаемся на квадрокоптере над Москвой, самой большой столицей Европы, с ее 15-ю или даже 20-ю миллионами жителей и туристов, каждый из которых произошел из одной зародышевой клетки, которые, если собрать их вместе, можно уместить на одной ладони. И все эти цифры в тысячу раз меньше количества нейронов одного мозга.

Сложность нашего мозга много выше организации огромного мегаполиса, ведь мозг – это 100 триллионов синапсов. И это не предел!

По отдельным оценкам, эти цифры доходят до 500 триллионов синапсов! А у новорожденных – до квадриллиона (1 000 триллионов) синапсов. Каждый кортикальный нейрон имеет несколько тысяч связей с другими клетками мозга, длина всей сети нервных волокон нашего мозга оценивается в 150 000 километров. Эти цифры сложно сравнить даже со всем населением нашей планеты! Уже сегодня, в 2019 году на Земле живут 7,71368 млрд человек (оценка ООН на 2020 год – 7,79499 млрд, а 3 000 лет назад население планеты составляло, по-видимому, лишь 0,66 % от современной популяции).

Нейроны нашего мозга – это высокодифференцированные клетки, которые не делятся после рождения (при рождении вес мозга мальчика составляет 340 граммов, у девочек – на 10 граммов меньше). Но раз вес мозга и после рождения растет, причем в три раза, то увеличение веса мозга по мере взросления человека интуитивно подразумевает как бы и увеличение количества нейронов? Однако есть данные, что их количество, наоборот, уменьшается по мере взросления. Так почему же вес мозга после рождения растет?

Радиоуглеродный анализ не показал образования новых нейронов у человека после рождения. Однако были и работы, которые доказали, что с возраста 15 месяцев и до 6 лет у человека происходит двукратное увеличение числа корковых нейронов, что прямо говорит о том, что в постнатальном периоде идет нейрогенез. Все это свидетельствует лишь о том, что тут нет никакой точности и это вопрос для будущих исследований. Так что точку ставить рано.

Становление окончательных размеров мозга человека происходит к 13–16 годам. Мозг женщины меньше на 110–130 граммов, чем у мужчины, но речь идет о средних цифрах. Конечно, есть женщины с более крупным мозгом, чем у мужчин, и мужчины, у которых размер мозга – на нижней границе нормы.

Если вес мозга в онтогенезе легко оценить, то с нейронами и синапсами все сложнее, для этого нужно проникнуть в мозг в очень короткие сроки после смерти, чтобы отсечь постмортальные изменения. Тут речь идет о минутах. Изучение нейроморфологии с помощью светооптической микроскопии началось в мире с нейронной теории Кахаля в 1897–1891 годах. В нашей стране – при изучении мозга В. И. Ленина в сравнении с другими выдающимися людьми СССР, для чего и был создан НИИ мозга в Москве.

Иногда говорят о цитоархитектонике, иногда – о синапсоархитектонике мозга. Синапс – это высокоспециализированный щелевой контакт между двумя клетками нервной системы. Их сложно посчитать у человека. С животными легче. Например, посчитано, что в двигательной коре мартышек у одного нейрона 60 тысяч синапсов.

Синапсы бывают не только химические, но и электрические (или эфапсы). Это простые по механизму действия щелевые контакты с возможностью проведения электрического сигнала в обоих направлениях. Так как мозг человека эволюционировал в сторону усложнения, то их количество уменьшилось и составляет сегодня около 1 % от общего количества синапсов. Тем не менее, они встречаются во всех отделах мозга человека. Существование электрических синапсов доказано лишь в 1959 году Дэвидом Поттером и Эдвином Фершпаном. А до них ученые считали, что нейроны «общаются» только с помощью химической передачи сигнала.

Еще бывают неспецифические клеточные контакты.

Синапсы могут быть простыми, когда соединение идет от аксона к одному дендриту или от одного дендрита к другому дендриту, но бывают и сложные, когда аксон оканчивается сразу на двух дендритах или один дендрит оканчивается на двух аксонах. Самые сложные синапсы – сериальные.

Синапсы объединены в модули. Например, при размере модуля 30 мкм, в нем 110 нейронов, а синапсов при этом никак не меньше 10 миллионов. Есть некая зависимость связи количества нейронов и видовой продолжительности жизни, например, слон имеет 250 миллиардов нейронов, мышь – лишь 0,6 миллиарда, у макаки резус – 6 миллиардов. Соотношение веса мозга и веса тела называют индексом энцефализации, с которым тоже связывают длительность жизни вида. Т. е. чем больше мозг и меньше вес тела, тем вроде бы вид должен жить дольше. Но на самом деле все сложнее, так как есть множество дополнительных факторов, которые приводят к тому, что даже близкие в эволюционной цепочке виды из одного семейства и даже при одинаковом весе тела имеют весьма разную продолжительность жизни вида.

При старении происходит не только атрофия нервной ткани мозга, но и изменения как тел нейронов, так и их отростков. А также дендритов, аксонов и их синаптических терминалей. Так как в мозге наиболее представленными являются аксондендрические синапсы, то и наиболее частые изменения происходят именно в них. Изменения происходят как в пресинаптических, так и постсинаптических мембранах. Сосуды мозга и глиальные клетки тоже подвергаются изменениям.

Причем важно попытаться отграничить изменения мозга без признаков нейродегенеративного заболевания от некоего условного «успешного» старения. Пока никому этого не удалось. Еще в 1966 году ученый Мацуяма показал, что в 99 % случаев секционного материала после 70 лет уже есть нейродегенерация, характерная для болезни Альцгеймера. И тем не менее, деменции у этих людей не было – вот такой удивительный факт!

Нейроны накапливают желто-коричневый пигмент, называемый липофусцином. Они изменяют свой размер и функцию. Размер ядра нейрона и его функция также меняются, увеличивается количество малоактивных клеток, происходит гетерохроматизация ядра, т. е. изменения функционирования генетического аппарата нейрона. Значительно изменяются митохондрии нейронов, они страдают сильнее и раньше других органелл клетки.

Кроме нейронов, в мозге много и других клеток: это глиальные клетки, наиболее известные из них – астроциты, эпиндемоциты, стволовые клетки.

В гиппокампе мозга происходит один из самых уникальных феноменов зрелого мозга – образование новых нейронов (или нейрогенез). Именно гиппокамп одновременно является одним из самых вовлеченных в процесс при нарушении памяти у пациентов с болезнью Альцгеймера.

Предполагается, что, в отличие от нормального старения мозга, при данном заболевании, которое сегодня все чаще и чаще называют «чумой» постаревшего мира, образование новых нейронов в данной области резко уменьшается.

После 70 лет нейродегенерация, характерная для болезни Альцгеймера, может быть и у людей, не страдающих деменцией.

По мнению нейробиологов, в мозге здорового молодого человека около 10 миллионов стволовых клеток. В мозге 2 зоны, которые их содержат, – область гиппокампа и субвентрикулярная область. Григорий Ениколопов, заведующий лабораторией стволовых клеток мозга МФТИ, говорит следующее: «Тотального запрета на симметричные деления может и не быть, и увеличение стволовых клеток в количестве возможно при определенных условиях. Поиск таких воздействий, стимулирующих деление и обновление нейрональных стволовых клеток, но одновременно не истощающих их пул преждевременно, должен продолжаться»[4 - Ениколопов Г. Н. Стволовые клетки мозга. Лаборатория Колд Спинг Харбор. 26 сентября 2012. – Youtube, 13 января 2014.].

Снижение веса мозга при старении объясняется тем, что с возрастом происходит потеря нейронов, которые оцениваются приблизительно 2,85-2,92 % от общего их количества за каждое десятилетие жизни. Хотя уменьшение количества и плотности расположения нейронов носит диффузный характер, наиболее выраженная потеря нейронов происходит в полосатом теле, прецентральной и постцентральных извилинах коры, в мозжечке и гиппокампе (до 6 % за каждое десятилетие). Меньше всего возрастных изменений происходит в стволе и среднем мозге.

Результаты исследования мозга у приматов показали подобные изменения.

Наш мозг постоянно участвует в поддержании гомеостаза и адаптации. Мозг – не только сложнейшая конструкция, состоящая из нервных тканей, потребляющая более 20 % всей поступающей в наш организм энергии, но это еще и эндокринный орган. Именно он стоит во главе любой гомеостатической реакции. Сегодня наука под названием нейроэндокринология занимается взаимоотношениями нервной и эндокринной систем, изучением гипоталамических рилизинг-факторов и их контролем над воспроизведением, развитием, поддержанием гомеостатического равновесия и адаптационными реакциями организма на любые воздействия.