Биология

Биология - Феноптоз - Попытки модернизации гипотезы феноптоза Августа Вейсмана. Подход В. П. Скулачёва и подход А. Г. Бойко

09 февраля 2011


Оглавление:
1. Феноптоз
2. Дискуссия об индивидуальном авторстве гипотезы запрограммированной смерти
3. «Отрицание отрицания» постулата А. Вейсмана. Эксперименты А. Карреля и Л. Хейфлика, П. Мурхеда
4. Критика, известные оппоненты и сторонники гипотезы феноптоза Августа Вейсмана
5. Попытки модернизации гипотезы феноптоза Августа Вейсмана. Подход В. П. Скулачёва и подход А. Г. Бойко
6. Интересные факты

Эволюционные идеи Августа Вейсмана о запрограммированности старения не получили широкой поддержки до сих пор, даже несмотря на то, что одна из его идей — ограниченность пролиферативного потенциала соматических клеток, получила полное подтверждение для пула специализированных клеток. Поэтому, в наши дни гипотеза феноптоза доминирующей не является. Ряд адептов идей Августа Вейсмана полагают, что нынешнее положение вещей объясняется тем, что в его гипотезе недостаточно аргументов, фактов и интерпретаций известных феноменов и её нужно „модернизировать“. К сему дню известно только две попытки „модернизации“ гипотезы феноптоза Августа Вейсмана. Одна принадлежит академику РАН В. П. Скулачёву, другая украинскому теоретику в области биологии старения Алексею Бойко.

Подход академика РАН В. П. Скулачёва к модернизации гипотезы феноптоза Августа Вейсмана

Модернизированная версия гипотезы феноптоза Августа Вейсмана от академика РАН В. П. Скулачева развиваемая автором начиная с 90 годов прошлого века предполагает более расширенное понимание термина „запрограммированная смерть“:

„Представляется очевидным, что массовый апоптоз в жизненно важных органах должен привести к гибели всего организма. На первый взгляд это событие следует рассматривать как летальную патологию, имеющую для популяции только отрицательный смысл. Однако дело оказывается не столь однозначным, если организм, о котором идет речь, является членом семьи или сообщества других индивидуумов. Тогда можно представить себе ситуацию, когда альтруистическая смерть индивидуума принесет пользу группе индивидуумов, продолживших свой жизненный путь. Подобная групповая адаптация могла бы способствовать приспособлению популяции к меняющимся условиям внешней среды. В таком случае цепь событий митоптоз → апоптоз → органоптоз можно было бы в принципе дополнить еще одним этапом, и именно запрограммированной смертью особи. Явление такого рода предлагается называть феноптозом. Феноптоз можно определить как способ очистки сообщества организмов от приносящих вред или просто ставших лишними индивидуумов посредством включения ими программы собственной гибели“.

По мнению биогеронтолога Алексея Москалёва:

„Академик В. П. Скулачев предполагает специальную генетическую программу суицида целого организма. Основным механизмом феноптоза постулируется апоптоз, в свою очередь, запускаемый митоптозом — самоликвидацией митохондрий. Эволюционным механизмом такого суицида может быть родственный отбор, либо групповой отбор. Теоретически, старение может обусловливать стабилизацию численности популяции при перенаселении, усиление генетического разнообразия, укорочение эффективного цикла генерации и ускорение адаптации. Аргументы в пользу данной теории — это существование нескольких быстро стареющих видов и наличие программы апоптоза у одноклеточных“.

То есть версия В. П. Скулачева предполагает запрограммированную смерть не только от причин старения, но и в других случаях, когда индивидуум представляет угрозу популяции в целом: инфекционные заболевания, опасные мутации генома и т. д. Смерть от старения рассматривается только как частный случай феноптоза.

В. П. Скулачев постулирует, что эволюционно возник ряд механизмов быстрого и медленного феноптоза: сепсис, канцерогенез, инфаркт и т. д. при этом главная роль при медленном феноптозе отводится клеточному механизму апоптоза.

Идеи об феноптозе В. П. Скулачева цитируются практически в каждом более или менее полном обзоре посвящённом той или иной проблеме геронтологии. Тем не менее полноценной доказательной базы эти идеи не имеют.

Практически, все тезисы критики оппонентов сведены в обзоре А. Г. Бойко:

„Концепция феноптоза В. П. Скулачева — умозрительная абстракция, исходящая из ложных предпосылок, так как она предполагает, что феноптоз обусловлен апоптозом в гипотетической цепи событий: митоптоз — апоптоз — органоптоз — феноптоз. Против этого свидетельствует тот факт, что в мозгу взрослых млекопитающих наблюдается удивительно низкий уровень апоптоза и поэтому пул нейронов в течение их жизни уменьшается незначительно. Другими словами, очевидно, что у млекопитающих вредные возрастные проявления апоптоза являются не причиной старения, а следствием постмитотичности мозга. А потому борьба с апоптозом не может привести к значительному прорыву в области увеличения продолжительности человеческой жизни“.

и далее по тексту:

„В. П. Скулачев, ключевую роль в процессе старения отводит апоптозу. Его аргументы кажутся убедительными, однако они не произвели на других исследователей должного впечатления. Возражения вызывают представления о соотношении и взаимозависимости феноптоза и апоптоза; точнее цепь событий: запрограммированная гибель митохондрий, или митоптоз, — апоптоз, — органоптоз — феноптоз, так как очевидно, что связи между этими процессами гораздо сложнее и мало предсказуемы. Создается впечатление, что упоминаемые В. П. Скулачевым факты носят единичный характер, зачастую они довольно спорны и могут по-разному трактоваться в зависимости от убеждений исследователя“.

В последние годы В. П. Скулачев предпринял попытку экспериментально доказать свои идеи, то есть снизить интенсивность апоптоза до практически „безопасного“ уровня. Был синтезирован катионный антиоксидант SkQ, позволяющий в 1000 раз повысить антиоксидантный запас митохондрий — который накапливается по электрическому полю внутри митохондрии. Свои эксперименты В. П. Скулачев назвал „революцией в геронтологии“ исходя из того, что „если наши гипотезы подтвердятся, то человек будет жить в 10 раз дольше — до 800 лет“. Перед началом и в ходе экспериментов В. П. Скулачева ряд исследователей и общественных активистов выступающих за продление человеческой жизни дали ряд прогнозов результатов обсуждаемых опытов. К сему дню более или менее точно сбылся прогноз датированный 2006 годом агрессивного оппонента В. П. Скулачева украинского биогеронтолога А. Г. Бойко размещенном на форуме сайта старение.ру:

„Относительно, опытов со скулачов-ионом, то увеличение на 50 % продолжительности жизни мух дрозофил — это тот максимум, который можно достичь для животных, в эволюционном дизайне которых есть постмитотичные клетки, модулируя процессы апоптоза. Млекопитающие и человек и есть как раз таковые. Так что мой прогноз таков- сенсации не будет. Барьер МПЖ В.Скулачев не преодолеет“.

далее в другом посте исходя из промежуточных данных:

» …. смерть и старение В. П. Скулачев не остановил, хотя надо полагать ему удалось в некоторой степени замедлить эти процессы. Безусловно, это успех, но, увы, не революция. Об отмене старения речь идти не может. Скорее эти опыты очередное подтверждение моей, астроцитной гипотезы старения млекопитающих.

Феноптоз великое изобретение Природы — но, отменить его путем блокады апоптоза или «отменой кислородного отравления» — невозможно. Работы в этом направлении — тупиковые и поэтому не могут дать «революционных» результатов, это путь очень медленной эволюции. ….

На страницах этого форума в 2008 году, после публикации результатов опытов В. П. Скулачева участник «Гость» отметил, что прогноз А. Г. Бойко сбылся до комы, ниже запятой — основная цель — продление максимальной продолжительности жизни не достигнута. Действительно, прогноз во многом совпадает с экспериментальными данными опубликованными на официальных сайтах В. П. Скулачева .

На блоге лидера общественной организации «За жизнь» Михаила Батина отмечено:

«Пожалуй, было бы уместно, мне высказать в этом посте своё отношение в целом к работе Владимира Петровича Скулачева. Я считаю его великим учёным 20-го века, который один из первых сказал о необходимости борьбы со старением. Считаю, его настойчивым человеком, который последовательно отстаивает свою научную позицию. К идее использования SkQ, как геропротектора, отношусь прохладно. Конечно, хорошо, если появится способ лечения катаракты, но к замедлению старения, на мой взгляд, эта работа практически не имеет отношения».

Подход Алексея Бойко к модернизации гипотезы феноптоза Августа Вейсмана

Малоизвестная версия гипотезы феноптоза Августа Вейсмана от А. Г. Бойко, развиваемая начиная с 90 годов 20 века, но окончательно сформулированна в 2010 году.. Эта версия консервативна: — ни один из постулатов А. Вейсмана не отброшен и не изменен и названа автором «третьей концепцией старения» в дополнение к двум существующим:

• 1. старение — стохастический, вероятностный процесс, результат нарастающего повреждения структур организма путем самоотравления продуктами жизнедеятельности и/или повреждения, наносимого постоянно действующими факторами среды, что сейчас считается установленным феноменом в биологии старения;

• 2. старение: — генетически запрограммированный процесс, результат последовательно развертывающейся программы реализации генетической информации: — результат естественных процессов, так или иначе запрограммированных в геноме.

По словам автора, приложением этой концепции для объяснения первопричины старения млекопитающих, является ранее им же выдвинутая астроцитарная гипотеза старения млекопитающих.

Старение в рамках этой концепции рассматривается как «стохастическая реализация генетической программы старения» и предложен механизм этой реализации, который сводится к тому, что:

«….организм любого вида Metazoa состоит из двух клеточных пулов:стволовых клеток, которые не имеют внутренней причины старения и остальных рабочих клеток сомы подверженных клеточному старению от стохастических причин и апоптозу. Пул СК пополняется путем симметричного митоза СК, а пул соматических клеток пополняется ассиметричным митозом тех же СК. Если в процессе эволюции возникают те или иные причины, препятствующие пополнению пула РКС за счёт ассиметричного митоза СК — возникают виды, подверженные старению.. Эти причины запрограммированы в геноме, но с другой стороны запущенный такой генетической программой процесс старения сам по себе стохастичен, то есть происходит накопление клеточных повреждений в РКС, которые непосредственно или через системные процессы вызывают разрушение и смерть организма».

Другими словами, если на каком-то этапе онтогенеза генетически запрограммировано выведение тем или иным путём механизма репарации из строя или возникновения препятствий для клеточного турновера, то это и есть программирование феномена старения. Преимущественно, программируется полный или частичный постмитотичный дизайн организма, который является фактором, обеспечивающим перенос эффектов клеточного старения специализированных клеток происходящее из-за стохастических факторов на физиологическое состояние организма возрастзависимо снижая жизненный потенциал организма, и в конечном итоге увеличивает вероятность смерти с возрастом. Поэтому, старение это стохастическая реализация генетической суицидальной программы.

Аргументация концепции опирается на эволюционный анализ феномена старения выполненный А. Г. Бойко совместно со школой Ю. А. Лабаса, который исходя из первичной иммортальности Metazoa утверждает, что:

…..вектор эволюции феномена старения шел от изначальных потенциально бессмертных форм ко все более и более склонным к старению. То есть потенциальное бессмертие —анцестральное свойство, но оно утрачено в ходе эволюции, а старение и смерть от старения — не обязательный, но очень желательный атрибут существования Metazoa с половым размножением, так как в фазу становления вида оно облегчает процессы видообразования, что ускоряет радиацию филогенетических групп; даёт отдаленные эволюционные преимущества — ускорение эволюционного процесса и темпа замены одних видов на другие, что создает предпосылки для эволюционного прогресса. Принцип эволюции феномена старения — замена внешних факторов смерти нестареющих Metazoa запрограммированными в геноме внутренними факторами смерти. Механизмы старения сводятся к ограничению репарационных и регенерационных возможностей взрослого фенотипа и/или путем истребления пула стволовых клеток или его части. Старение — целостный процесс и не сводится к одному из известных клеточных процессов, которые, в свою очередь, не могут быть изначальным триггером этого процесса. Данные биологии старения отодвигают клеточные процессы, которые положены в основу разнообразных гипотез старения из изначальных причин старения во вторичные, третичные или вообще малозначительные причины старения. Процесс старения запрограммирован в геноме в неявном виде: видимо, первые Metazoa имели мощные системы репарации, которые обеспечивали потенциальное бессмертие. Если на каком-то этапе онтогенеза генетически запрограммировано выведение механизма репарации из строя, то это и есть программирование феномена старения. Преимущественно, программируется постмитотичность клеток организма, которая является фактором, обеспечивающим «вредоносность» клеточных механизмов, возрастзависимо снижая физиологический потенциал организма, чем увеличивает вероятность смерти с возрастом, и не только высших Metazoa. Старение — это реализация генетической программы, которая, зачастую, представлена в геноме в неявном виде, определяющая тот или иной возрастзависимый механизм самоуничтожения .

Фактически, «третья концепция геронтологии» является хорошим обоснованием постулата Августа Вейсмана — «старение организма определяется тем, что у соматических клеток …способность к росту путем деления не вечна, а ограничена» в рамках базы данных современной биологии. В свете «третьей концепции геронтологии» понятно и то, что свободнорадикальные и иные клеточные процессы у особей потенциально бессмертных видов не препятствуют их вечной молодости, тогда как у стареющих форм принимают активное участие в их старении.

Судя по всему, как и академик Скулачёв В. П. группа Алексея Бойко пытается предпринять попытку эксперментально доказать свои идеи. В 2009 году А. Г. Бойко опубликовал обоснование геропротекторного РНК-проекта. В этой статье, в частности указано, что

«Настоящая публикация является сообщением о начале научно-исследовательских работ связанных с геропротекторным РНК-проектом Института здоровья нации. Конечная цель нашего проекта аналогична проекту „Практическое использование ионов Скулачева“ крупнейшей биотехнологической компании Московского государственного университета „Митотехнология“ и проекта SENS английского геронтолога ди Грея — существенное увеличение продолжительности жизни. Но, по теоретическим предпосылкам и способам достижения конечной цели наш проект кардинально отличается от упоминаемых проектов. В его основу положены выводы из недавно предложенной астроцитарной теории старения млекопитающих ….»

Заключительная ремарка

Профессор университета Иллинойса в Чикаго Джей Ольшански пришёл к выводу, что временной параметр «через 10 лет» — не меняется на протяжении столетий и является неким общим моментом подобных поисков: бессмертие уже близко, вот-вот будет сделан последний опыт, рассмотрена на свету последняя реторта, растёрт в порошок последний компонент. Временной параметр «через 10 лет» как раз и разделяет время между окончательной формулировкой проектов академика В. П. Скулачёва и Алексея Бойко. Как говорит французская пословица: «Король умер! Да здравствует король!»

Просмотров: 9839

<<< Тропизмы