Изменения организма с возрастом: главные этапы старения

Ученые Стэнфордского университета до 6,8 года брали анализы у 108 жителей Калифорнии в возрасте от 25 до 75 лет и отслеживали тысячи молекул: белки, жиры, продукты обмена веществ, микробы кишечника и кожи. Лишь 6,6% этих показателей менялись с возрастом равномерно, а 81% имели нелинейную траекторию. Самые большие сдвиги пришлись на два периода: примерно 44 и 60 лет^[1]. Получается, что старение больше похоже на ступеньки, чем на ровный склон, хотя высота и расположение этих ступенек у каждого свои.

У старения нет точки старта: оно длится всю жизнь. На биологическом уровне это накопление разнообразных повреждений в молекулах и клетках, из-за которого постепенно снижаются физические и умственные возможности и растет риск болезней. По данным ВОЗ, эти изменения не линейны и неодинаковы у разных людей, а с паспортным возрастом они связаны лишь приблизительно^[2].

По оценкам Всемирной организации здравоохранения, в 2020 году людей в возрасте от 60 лет впервые стало больше, чем детей до 5 лет. К 2030 году таких людей в мире будет 1,4 миллиарда, то есть каждый шестой, а к 2050-му их число удвоится до 2,1 миллиарда. Быстрее всего растет группа старше 80: с 2020 по 2050 год она увеличится втрое и достигнет 426 миллионов^[2].

Более долгая жизнь еще не означает более долгое здоровье. По данным ВОЗ, доля лет, прожитых в добром здравии, остается примерно неизменной, поэтому добавленные годы люди часто проживают с болезнями^[2]. Именно поэтому ученые так подробно изучают, что происходит с телом с возрастом и какие из этих изменений можно замедлить.

Биологические признаки старения

Тело стареет не внезапно: изменения накапливаются в клетках годами. В 2023 году ведущие исследователи старения обновили свой перечень и выделили двенадцать главных биологических процессов, или «признаков старения». Каждый из них усиливается с возрастом, его искусственное ускорение в экспериментах ускоряет старение, а торможение замедляет^[3]. Эти процессы тесно переплетены между собой и связаны со многими болезнями пожилого возраста.

Геномная нестабильность

ДНК постоянно подвергается воздействию факторов, которые способны ее повреждать. Это могут быть внешние вещества или излучение, а также химические реакции, происходящие внутри самих клеток^[3].

Внешние факторы:

• химические вещества, например компоненты табачного дыма
• физические факторы: ультрафиолет и ионизирующее излучение
• биологические агенты, в частности вирусы.

Внутренние факторы:

• ошибки при копировании ДНК
• нарушения расхождения хромосом при делении клетки
• вредные реакции с участием активных форм кислорода
• естественные химические процессы внутри клеток.

Повреждения генетического материала могут приводить к мутациям, потере участков, перестановкам между хромосомами или укорочению теломер. Иногда вирусы или мобильные генетические элементы, так называемые «прыгающие гены», встраиваются в гены и нарушают их работу. С возрастом системы восстановления ДНК ослабевают, поэтому ошибок становится больше, а часть ДНК оказывается там, где ее быть не должно, например вне ядра клетки.

Укорочение теломер

Теломеры, то есть защитные концевые участки хромосом, оберегают гены от повреждения при делении клеток. Когда фермент теломераза, который их удлиняет, работает неправильно или отсутствует, клетки теряют способность к обновлению. У людей с наследственными дефектами теломеразы это проявляется фиброзом легких, апластической анемией и другими нарушениями восстановления тканей^[3]. С возрастом теломеры естественно укорачиваются и у людей, и у животных. В метаанализе 414 выборок, охвативших 743 тысячи человек в возрасте от младенцев до 112 лет, теломеры быстрее всего укорачивались в детстве и молодости, а примерно после 50 лет темп укорочения становился стабильнее^[4]. Скорость этого процесса зависит от наследственности, образа жизни, социальной среды и частоты деления клеток. Сравнение нескольких видов млекопитающих и птиц, от мыши до слона, показало: продолжительность жизни вида лучше предсказывает скорость укорочения теломер, чем их исходная длина^[5].

Эпигенетические изменения

Эпигенетика представляет собой уровень регуляции генов, который не меняет саму последовательность ДНК, но определяет, какие гены «включаются», а какие «выключаются». С возрастом в этой системе появляются сбои.

Основные типы изменений:

• изменения химических меток на ДНК (метилирование)
• модификации белков-гистонов, упаковывающих ДНК в клеточном ядре
• нарушения пространственной упаковки ДНК (хроматина)
• сбои в регуляции генов некодирующими РНК, то есть молекулами, которые не кодируют белки, но управляют работой генов.

Такие сдвиги меняют работу клеток и связаны с раком, болезнями мозга, нарушениями обмена веществ и ослаблением костей, в частности остеопорозом. Часть эпигенетических изменений потенциально обратима, поэтому на них направлено много современных исследований старения^[3]. По метилированию ДНК в крови ученые научились вычислять «эпигенетические часы», которые показывают биологический возраст человека: первую такую модель построили на данных 656 человек в возрасте от 19 до 101 года^[6].

Потеря протеостаза

Протеостаз означает способность клетки поддерживать правильную структуру и баланс белков. С возрастом эта система ослабевает, и в клетках накапливаются поврежденные или неправильно свернутые белки.

Нарушения протеостаза наблюдаются при:

• боковом амиотрофическом склерозе (БАС), который также называют болезнью Шарко или болезнью Лу Герига
• болезни Альцгеймера
• болезни Паркинсона
• катаракте^[3].

Такие белки могут слипаться в плотные образования, бляшки или отложения, мешающие клеткам работать. Эти изменения характерны для многих возрастных заболеваний нервной системы.

Нарушение системы питания клеток

Клетки распознают питательные вещества через сложную сеть сигнальных путей. В ней участвуют инсулин и подобные ему факторы роста (IGF), которые запускают каскад внутренних реакций. Этот механизм сохранился с ранних этапов эволюции.

Обзор 2023 года подытоживает: если у лабораторных животных снизить активность некоторых звеньев этой системы, они живут дольше и дольше остаются здоровыми^[3]. У людей нашли ген FOXO3, который регулирует реакцию клеток на стресс и нехватку питательных веществ. В исследовании долгожителей-мужчин японского происхождения на Гавайях носители двух копий более редкого варианта этого гена имели в 2,75 раза более высокие шансы оказаться среди долгожителей, чем носители двух копий более распространенного^[7].

Нарушение работы митохондрий

Митохондрии служат «электростанциями» клеток: они превращают питательные вещества в энергию, необходимую для работы органов. С возрастом митохондрии постепенно теряют эффективность и могут даже стать источником воспаления.

Причины снижения работы митохондрий:

• повреждение их собственного генетического материала (митохондриальной ДНК)
• сбои в поддержании белков внутри митохондрий
• более слабое очищение клетки от изношенных митохондрий
• изменения в их структуре и движении внутри клетки.

Когда активные формы кислорода или митохондриальная ДНК выходят за пределы органеллы, иммунная система воспринимает их как сигнал опасности и запускает воспаление. Мембраны митохондрий становятся более проницаемыми, энергии образуется меньше, а клетки получают сигнал к старению или гибели. Поэтому нарушения работы митохондрий связывают со многими возрастными болезнями^[3].

Клеточное старение

Каждая клетка имеет предел делений. Когда она достигает этого лимита или получает повреждения, деление прекращается навсегда. Такие клетки называют сенесцентными, а в популярных изданиях часто «клетками-зомби»: они не погибают, а остаются в тканях и влияют на соседние клетки.

Метаанализ исследований тканей человека подтвердил, что у пожилых людей сенесцентных клеток больше. Однако их количество сильно различается в зависимости от органа, участка ткани и способа, которым их выявляют^[8]. Даже ткани, клетки которых почти не делятся, например сердце и мозг, тоже накапливают сенесцентные клетки. Они выделяют сигнальные вещества, поддерживающие воспаление и нарушающие работу органов^[3].

Истощение стволовых клеток

Стволовые клетки отвечают за обновление тканей и заживление. В молодом организме они активно делятся и создают новые клетки. С возрастом их запас уменьшается, а сами клетки теряют пластичность, то есть способность приспосабливаться к потребностям ткани^[3].

В мышцах восстановление обеспечивают клетки-сателлиты, в коже стволовые клетки возле волосяных фолликулов. Когда организм получает травму, они активируются и запускают восстановление. С годами эта способность ослабевает, и ткани заживают медленнее.

Нарушение межклеточной связи

Для согласованной работы организма клетки постоянно обмениваются сигналами через нервы, гормоны и другие биохимические системы. С возрастом эти каналы связи работают менее слаженно^[3].

Меняется работа систем, зависящих от адреналина, дофамина и инсулина, снижается уровень половых гормонов, у женщин особенно резко после менопаузы. Это сказывается на настроении, сексуальной жизни, чувствительности к инсулину и регуляции артериального давления. Организму становится труднее поддерживать стабильность внутренней среды.

Хроническое воспаление

Иммунная система с возрастом меняется. Часть ее клеток становится гиперактивной, другая, наоборот, хуже защищает. Такое состояние получило название «инфламейджинг», от английских слов inflammation (воспаление) и ageing (старение): хроническое, малозаметное воспаление, которое охватывает весь организм^[3].

Хроническое воспаление связывают с такими состояниями:

• атеросклероз
• воспаление мозговой ткани (нейровоспаление)
• остеоартрит
• дегенерация межпозвоночных дисков, которую в быту до сих пор часто называют «остеохондрозом», хотя как диагноз этот термин устарел.

Измененный состав Т-лимфоцитов приводит к тому, что они выделяют больше веществ, стимулирующих воспаление. Одновременно иммунная система хуже распознает и убирает старые или измененные клетки, что повышает риск хронических болезней.

Нарушение аутофагии

Аутофагия представляет собой естественный механизм самоочищения клеток от поврежденных компонентов. Клетка образует специальные пузырьки, аутофагосомы, которые «упаковывают» ненужные белки или органеллы и сливаются с лизосомами, где все это расщепляется.

Так клетки избавляются от испорченных белков, остатков ДНК, жиров, углеводов, а также от бактерий и вирусов. С возрастом аутофагия замедляется, клеточный «мусор» накапливается, и это вредит работе тканей и органов^[3].

Дисбаланс микробиома

Микроорганизмы, живущие в кишечнике, образуют собственную экосистему, которая влияет почти на все процессы в организме. Она помогает усваивать пищу, вырабатывать важные соединения, регулировать иммунитет и даже взаимодействует с мозгом через связь «кишечник – мозг».

Основные функции кишечных микроорганизмов:

• помогают переваривать и усваивать пищу
• защищают от патогенов
• вырабатывают важные вещества: витамины, некоторые аминокислоты, желчные кислоты, короткоцепочечные жирные кислоты.

Нарушение равновесия микроорганизмов, которое называют дисбиозом, с возрастом встречается чаще^[3].

Нарушения микробиома связывают с:

• ожирением
• диабетом 2 типа
• воспалительными заболеваниями кишечника (болезнь Крона, язвенный колит)
• неврологическими расстройствами
• сердечно-сосудистыми заболеваниями
• раком.

Состав микробиома влияет на воспалительные реакции и обмен веществ, поэтому исследователи долголетия изучают, можно ли замедлить старение, меняя кишечные микробы. Надежных методов для людей пока нет.

Этапы взрослой жизни

Жизнь взрослого человека проходит через несколько последовательных этапов. Границы между ними условны, ведь старение не подчиняется календарю. Каждый период имеет свои физиологические изменения, социальные роли и психологические особенности. Психологи развития предлагают пять ориентировочных стадий.

Эти границы условны, потому что количество прожитых лет определяет старение лишь отчасти. По данным ВОЗ, некоторые 80-летние имеют физические и умственные возможности, как у многих 30-летних, а у других существенный спад наступает гораздо раньше^[2]. Как именно меняются сердце, кости, кожа, зрение и слух при старении, зависит от генетики, привычек, движения, питания и психоэмоционального состояния.

Миф: обмен веществ заметно замедляется уже после 30 лет. На самом деле: анализ энергозатрат более 6 тысяч человек в возрасте от 8 дней до 95 лет показал, что с поправкой на массу тела без жира метаболизм взрослого человека стабилен от 20 до 60 лет и снижается лишь после 60^[14].

Стареем ли мы скачками

Стэнфордское исследование 2024 года было не первым, где старение выглядело неравномерным. Еще в 2019 году другая команда того же университета измерила 2925 белков крови у 4263 человек в возрасте от 18 до 95 лет и заметила три «волны» изменений: на четвертом, седьмом и восьмом десятилетиях жизни^[15].

В исследовании 2024 года сдвиги около 44 лет касались обмена жиров и алкоголя и молекул, связанных с сердечно-сосудистыми болезнями, а около 60 лет преимущественно менялись регуляция иммунитета и обмен углеводов^[1]. Исследователи проверили, не объясняет ли эти сдвиги менопауза: отдельный анализ выявил похожие закономерности и у женщин, и у мужчин. В 2025 году китайские ученые проанализировали 516 образцов 13 тканей людей разного возраста, охватывавших пять десятилетий, и описали переломный момент около 50 лет; одними из первых стареют кровеносные сосуды^[16].

Эти данные интересны, но ограничены. В стэнфордской когорте было лишь 108 участников, наблюдение длилось в среднем 1,7 года, а «ступеньки» представляют собой усредненную картину для группы^[1]. Проходит ли каждый человек через такие периоды, покажут только более длительные наблюдения.

Коротко: молекулярные исследования указывают на периоды ускоренных изменений примерно в 40–50 и 60 лет, но это средние данные для групп, а не расписание для конкретного человека.

Читайте:

Биологический и хронологический возраст: в чём разница

Паспорт и тест на «возраст организма» могут показать разные числа. Что стоит за этой разницей и почему обещан...

5 способов сохранить здоровье костей после 50 лет

Здоровье костей после 50 лет: почему с возрастом кости слабеют, что в этом процессе человек может изменить сам ...

Факторы, влияющие на старение

На скорость и характер старения влияют десятки факторов. Некоторые из них изменить нельзя, например наследственность, но многое зависит от ежедневных привычек.

Основные факторы, определяющие темп старения:

• Генетика: закладывает природные возможности организма, в частности склонность к определенным болезням и эффективность клеточного восстановления. Насколько сильно, до сих пор спорят. Анализ родословных сотен миллионов людей оценил наследуемость продолжительности жизни ниже 10%^[17], а модель 2026 года, отделившая смерти от несчастных случаев и инфекций, дала более 50% для «внутреннего» старения^[18]. По данным ВОЗ, большая часть различий в здоровье пожилых людей связана с условиями жизни и личными обстоятельствами^[2].
• Физическая активность: поддерживает сердце, мышцы, суставы, стабилизирует уровень сахара в крови. Взрослым Национальная служба здравоохранения Великобритании (NHS) советует не менее 150 минут умеренной активности в неделю и силовые упражнения дважды в неделю^[19], а людям от 65 лет еще и упражнения на равновесие и гибкость^[20].
• Питание: сбалансированный рацион обеспечивает клетки энергией, влияет на микробиом и гормональный баланс. Вместе с движением и отказом от табака он снижает риск неинфекционных болезней и отсрочивает потребность в постороннем уходе^[2].
• Потребление алкоголя: чрезмерное употребление усиливает окислительный стресс, повреждает клетки печени и нервную систему. Регулярно выпивать более 14 единиц алкоголя в неделю вредно для здоровья^[21].
• Курение: разрушает эластичные волокна сосудов и кожи, ухудшает снабжение тканей кислородом. В 50-летнем наблюдении за британскими врачами те, кто курил всю жизнь, умирали в среднем на 10 лет раньше никогда не куривших; бросив в 60 лет, курильщики выигрывали около 3 лет жизни, а в 30 лет около 10^[22].

Наследственность изменить нельзя, а образ жизни можно. Движение, рацион, отказ от табака, умеренность с алкоголем и контроль стресса существенно влияют на то, как организм будет проходить свой путь старения, и начать никогда не поздно.