Короче говоря, агломерация белков играет важную роль в самых разных возрастных заболеваниях мозга. Поскольку все эти болезни мозга имеют общий механизм – накопление белков, – врачам не всегда бывает легко отличить одну болезнь мозга от другой, особенно учитывая, что существуют и заболевания, при которых одновременно и трудно двигаться, как при болезни Паркинсона, и проявляются симптомы слабоумия, как при болезни Альцгеймера. Такие заболевания иногда называют «синдромами Паркинсон-плюс». Одно заболевание начинается с повреждения преимущественно двигательных областей мозга, другое – с проблем со зрением, третье – с проблем с памятью или характером. Когда я был студентом-медиком, у меня была одна пациентка, которая внезапно стала очень религиозной. Она даже продала свой дом и отдала все деньги религиозным благотворительным организациям. В конце концов, стало ясно, что у нее лобно-височная деменция – форма слабоумия, которая на первом этапе воздействует в первую очередь на личность пациента, убирая торможение. Лобная доля мозга (область мозга, располагающаяся за лобной костью) играет важную роль в формировании характера и моральном поведении. Эта область тормозит импульсивные мысли и планы, чтобы вы могли нормально вести себя как член общества. Она не дает вам в гневе швырнуть стул в другой конец комнаты, разораться в долгой очереди в супермаркете или раздраженно разбить кулаком стекло. У пациентов с лобно-височной деменцией часто исчезают любые социальные тормоза, так что они могут мочиться на публике, проявлять насильственное или гиперсексуальное поведение или начать воровать в магазинах.
Накопление белков в мозге играет большую роль в различных болезнях, которые развиваются с возрастом. Однако, как мы уже видели, белки накапливаются во всем организме, в том числе и в сердце. Именно по этой причине ученые считают некоторые формы сердечной недостаточности своеобразной «болезнью Альцгеймера», только у сердца[18]. Белки могут накапливаться, причем не только в сердце или мозге, но и в любых кровеносных сосудах по всему телу.
С возрастом в различных органах происходит накопление белков. Они могут скапливаться в мозге и вызывать сосудистую деменцию, а могут оседать в сердце или легких, вызывая нарушения в работе органов.
Второй по распространенности после болезни Альцгеймера вид старческого слабоумия – сосудистая деменция, на долю которой приходится от 15 до 25 процентов случаев. Сосудистая деменция вызывается закупориванием или разрывом мелких кровеносных сосудов мозга. Когда такое происходит, часть мозга перестает снабжаться кровью и отмирает. Такие маленькие микроинфаркты могут случиться где угодно в мозге и, в конце концов, приводят к рассеянной когнитивной деградации, сопровождающейся забывчивостью, замешательством, проблемами с концентрацией, трудностями с движением и мочеиспусканием. Один из процессов, приводящих к этим микроинфарктам, – агломерация белков на стенках кровеносных сосудов мозга. Эти кровеносные сосуды становятся хрупкими и могут легко разорваться, что приводит к кровоизлиянию в мозг. Однако белки могут также накапливаться, например, на стенках кровеносных сосудов кишечника, повышая риск инфаркта кишечника (разрыву или перекрытию кишечных кровеносных сосудов). Часть кишечника отмирает, содержимое кишечника попадает в брюшную полость и, в конце концов, приводит к сильнейшей инфекции, от которой человек обычно быстро умирает.
Еще белки собираются в нервных клетках спинного мозга. Это ослабляет способность нервных клеток отправлять электрические сигналы, так что у нас ухудшаются рефлексы – это тоже типичный симптом старости. Вот почему в двадцать лет можно спокойно простоять на одной ноге целую минуту, в пятьдесят это уже тяжелее, а в семьдесят без поддержки лучше этого вообще не пробовать делать. Ухудшение рефлексов приводит еще и к тому, что пожилым людям сложнее регулировать температуру тела, потому что в нем тоже участвуют нервные клетки: они заставляют мышцы подрагивать или волосы на руках вставать дыбом, когда нам холодно, или потеть, чтобы охладиться, горячим летним днем. Но чем старше мы становимся, тем хуже нам удается регулировать температуру тела, пока не наступает момент, когда зимой хочется уехать куда-нибудь подальше на юг.
Белковые комки можно найти и в легких – из-за них легкие лишаются упругости. Менее упругие легкие хуже расширяются, когда мы дышим, так что в них легче обосноваться бактериям, вызывающим инфекции. Соответственно, пожилые люди более уязвимы к пневмонии, одной из самых распространенных причин смерти в возрасте старше 75 лет (конечно, другие возрастные процессы тоже повышают риск пневмонии, например, ухудшающаяся иммунная система и поперечные связи, но об этом мы поговорим позже).
Агломерация белков, в конце концов, убивает даже самых стойких. В их числе – сверхдолгожители, которые прожили дольше 110 лет. Тело сверхдолгожителей настолько надежно, что позволяет им жить 110 лет и даже дольше. Соответственно, нет ничего удивительного в том, что они привлекают внимание врачей и ученых, которые хотят узнать, как вообще можно жить так долго и от чего они, в конце концов, умирают. Исследования показали, что сверхдолгожители часто умирают от болезни, которую мы называем амилоидозом[19]. Некоторые ученые даже считают, что от амилоидоза умирают 70 процентов всех сверхдолгожителей (6). Амилоидоз – это генерализированная агломерация белков по всему организму. В частности, в организме накапливается, причиняя тяжелый урон, белок транстиретин[20].
Транстиретин циркулирует в кровеносной системе каждого из нас. Он переносит по крови разные вещества, в том числе гормоны щитовидной железы и витамин A. Проблема состоит в том, что транстиретин может легко скопиться в любой области организма. Он формирует не комочки, а нити, которые прилепляются ко всему подряд, в том числе и к стенкам кровеносных сосудов. Из-за этого кровеносные сосуды забиваются или становятся хрупкими, вызывая инфаркт сердца, мозга или кишечника – в зависимости от того, где именно перестает работать крупный кровеносный сосуд. Транстиретиновые белки также просачиваются сквозь стенки кровеносных сосудов в ткани, формируя и там кластеры и нити. Если такое происходит в легких, то легкие становятся жесткими, и начинается легочный фиброз – одна из причин, по которым сверхдолгожители становятся уязвимыми для легочных инфекций. Белки также могут скопиться в сердце, вызывая сердечную недостаточность, или вокруг нервных клеток, вызывая невралгию в руках и ногах. Когда умирают такие старые люди, часто говорят, что они «умерли от старости». Но это неправда: люди всегда умирают от чего-то совершенно конкретного. В случае со сверхдолгожителями куда более логичное объяснение – амилоидоз, а не старость. После более чем ста лет накопления белков их легкие, сердце или мозг наконец перестают работать.
Кроме того, существует генетическое расстройство, при котором из-за мутации в транстиретиновом белке его накопление ускоряется. Это называется болезнью Корино де Андраде, она же – семейная амилоидная полинейропатия (САП). Симптомы проявляются в молодом возрасте, иногда даже в детстве – причем это симптомы, которые мы обычно ассоциируем со старением: невралгия, ухудшение рефлексов, сердечная недостаточность, гипертония, проблемы с эрекцией, легочный фиброз, слабость мышц, проблемы с почками. Болезнь обычно приводит к летальному исходу примерно через десять лет после первого проявления симптомов.
Мы убедились, что агломерация белков – одна из причин, по которой мы стареем. Но что вообще заставляет белки накапливаться? Природа разве не нашла способ это предотвратить? Ну… нашла. Один из способов предотвратить агломерацию – производить белки как можно более идеальной формы. Неидеальные белки, имеющие чуть иную форму, легче слипаются вместе. Некоторые животные умеют вырабатывать белки с минимумом изъянов, что повышает их продолжительность жизни. Одно из таких животных – уже знакомый нам голый землекоп. Эти грызуны живут по 30 лет или даже больше, хотя большинство грызунов, например, мыши или крысы, живут недолго. Ученые обнаружили, что организм голого землекопа вырабатывает белки более идеальной формы с меньшим числом изъянов, так что они меньше собираются в кластеры (7). Это одна из причин, по которой голые землекопы живут так долго.
Еще один способ избежать накопления белков – специальные сжигательные установки в наших клетках. Эти сжигательные установки, называемые лизосомами, представляют собой маленькие мешочки внутри клеток. В этих мешочках много пищеварительных белков – ферментов. Фермент – это белок, который умеет расщеплять вещества (жиры, сахара, другие белки) на маленькие части, чтобы переварить их. Пищеварение – это и есть процесс расщепления вещества на более маленькие части. Белки в лизосомах переваривают весь мусор, в частности, поврежденные и слипшиеся белки, которые туда попадают.
Лизосомы – это маленькие мешочки в клетке, которые переваривают белки и другой мусор и расщепляют их на маленькие части.
Чем старше мы становимся, тем менее эффективно работают лизосомы: они засоряются белками и другим мусором, который больше не могут нормально расщеплять. Когда лизосомы не выполняют свою работу, окружающие клетки заполняются белками и другим мусором. Можете сравнить стареющую клетку с городом, где вышли из строя мусоросжигательные установки (лизосомы). Мусор после этого накапливается везде: в зданиях, на улицах и площадях, перекрывая дороги и засоряя канализацию, так что никто не может выйти на улицу, и город больше не может функционировать.
Есть в нашем организме и другие «мини-сжигатели», задача которых – тоже расщеплять белки: так называемая убиквитин-протеасомная система. Но чем старше мы становимся, тем менее эффективны эти мусоросжигатели в деле избавления от скоплений белков. В результате наши клетки до краев заполняются белками, которые играют важную роль в развитии болезни Альцгеймера, сердечной недостаточности, кишечных инфарктов и повреждении нервов. Не только люди с нормальной продолжительностью жизни, но и самые стойкие сверхдолгожители (люди старше 110 лет) рано или поздно падают жертвой этих скоплений белков. К счастью, ученые по всему миру пытаются найти решение. Кроме того, некоторые вещества в нашей диете, а также и сама диета могут замедлить накопление белков в наших клетках.