Добрил Иванов, генетик и биоинформатик: Намаляването на калориите в хранителния режим може да забави стареенето

Остаряването винаги е било едно от най-големите притеснения на хората и винаги са търсели решения като "извора на младостта". Науката е по-близо отвсякога до откриването му, но освен това темата за дълголетието и здравословния начин на живот добива все по-голямо значение за съвременните хора - като контрапункт на културата на застоялия живот пред компютрите, постоянния стрес, полуфабрикатите и фаст фууд.
"Дневник" разговаря по тези въпроси с бионформатика д-р Добрил Иванов. Той е изследовател в Европейския институт по биоинформатика в Кеймбридж, където изучава ролята и причините за патогенните молекулярни и клетъчни промени, които водят до стареене. Защитил е магистратура по генетика и молекулярна биология в Софийски университет и в Медицинската академия. През 2007 г. печели конкурс и впоследствие защитава докторантура по биоинформатика в университета в Кардиф, Уелс, изготвяйки сравнителен анализ на придобити и наследствени мутации в 17 човешки тумор-супресорни гени. След това работи като научен сътрудник по биоинформатика и статистическа генетика в университета в Кардиф, докато не започва работа в престижния Европейски институт по биоинфрматика.
Д-р Добрил Иванов анализира биологични данни, използвайки математически, статистически и компютърни модели, свързани със стареенето като цяло, използвайки моделни организми като дрозофила (плодова мушица). В сътрудничество с Юниверсити Колидж, Лондон и Института Макс Планк по биология на стареенето се опитва да разкрие механизмите, чрез които може да се удължи продължителността на човешкия живот, както и периода, в който човек е здрав и пълноценен. Неотдавна сборният екип оповести едно от значимите си открития в тази посока - приемането на литий в малки дози има потенциала да удължи живота с 16% или повече от 12 години.
Д-р Иванов, как си обяснявате притеснението на хората от остаряването и вечното им търсене на "извора на младостта"?
- Не съм сигурен дали хората се притесняват точно от остаряването или от последствията, които то предизвиква. Такива са намаляването на физическите и умствени способности и съпътстващите стареенето болести - кардиоваскуларни, ракови, старческа деменция, Алцхаймер и много други. Направените генетични, епидемиологични и други научни изследвания показват, че стареенето е един от главните фактори които оказват влияние върху редица болести.
В последните години може би се прокрадва известна промяна, или поне така ми се иска, в централната парадигма на лечението на различните видове заболявания. След като стареенето е важен фактор за тези заболявания, можем ли да повлияем директно върху процеса на стареене и това да доведе до цялостна промяна или елиминиране на съпътстващите го заболявания. За реализация на този подход трябва да познаваме молекулярните механизми които причиняват стареенето.
В този смисъл може би човечеството като цяло трябва да обръща внимание и да се грижи по-добре за възрастните хора. Все пак старите хора и в частност дълголетниците са ключът, който би спомогнал да открехнем тези тайни.
От различни научни изследвания знаем, че потомци на дълголетници са по-склонни да живеят по-дълго. Дали това се дължи по-скоро на средата която тези хора споделят, или по-скоро на определени наследствени генетични елементи (промени в генетичния код, като мутации и др.), засега е трудно да се каже. Малък на брой епидемиологични изследвания показват, че различните наследствени генетични елементи оказват около 25-30% влияние върху продължителността на живота, както и че този процент нараства във влияние с напредването на възрастта.
Какви са най-лошите и неизбежни черти на стареенето? Има ли нещо универсално в старостта или протича индивидуално при различните хора?
- Повечето научни изследвания се отнасят към средно статистическия човек и има известно разнообразие как протича стареенето при различните хора. За да можем да направим такова сравнение, трябва да имаме относително независим метод за измерване на стареенето. Хронологичната възраст е една такава мерна единица, но тя не дава достатъчно информация дали някои процеси или самото стареене в определени хора се извършва по-бавно или по-бързо.
В последните няколко години проф. Стийв Хорват от Калифорнийския университет в Лос Анджелис създаде метод, с който може много точно да се определи възрастта на хората, и който е базиран на разшифроването на метилирането в само 353 ДНК динуклеотиди. Всъщност, този метод по-скоро показва биологичната възраст, отколкото хронологичната. Разработването на такива методи ще може скоро да покаже дали едни хора стареят по-бавно от други, или просто имат по-голяма продължителност на живота.
Когато говоря за стареене, много често ми задават въпроса има ли смисъл да се удължава живота на хората, ако това ще доведе до увеличение на периода на слабост или годините, в които сме болни. В този смисъл интересна хипотеза бе изказана от проф. Джеймс Фрайс, която впоследствие се и потвърди чрез епидемилогични изследвания - че с постепенното удължение на продължителността на живота, ще има компресия на заболеваемостта, т.е. хората ще боледуват по-кратко и главно в края на своя живот. Следователно, ако повлияем върху стареенето, ще можем да удължим годините, с добро качество на живот.
Какво представляват вашите научни изследвания? Кои са най-важните открития и изводи за старостта, до които сте достигнали до момента?
- Надявам се, че моите научни постижения тепърва предстоят. В интерес на истината се чувствам доста привилегирован - занимавам се с това което винаги съм искал да работя, имах възможността за добро образование и подкрепата на моето семейство. Винаги ми е било мечта да се занимавам с биология на стареенето - още от детска възраст. По онова време нямаше много информация, или по-скоро нямаше достатъчно разгадани биологически механизми защо стареем.
Аз започнах като молекулярен биолог, работейки в лаборатория по генетика. Но с течение на времето данните които генерирахме започнаха да се увеличават многократно, и започнаха да се търсят специалисти, които могат да обработват тези данни и да намират биологически смисъл в тях. Ето защо сега работя в областта на биоинформатиката в Европейския институт по биоинформатика в Кеймбридж. В основни линии се опитваме да разкрием механизмите, чрез които се осъществява стареенето, което може да спомогне не само да се удължи живота, но и най-вече да се удължи периода, през който сме здрави.
За изследванията си използвам моделни организми като плодовите мушици. Въпреки че дрозофилите се смятат за "прости" организми, те са много добър модел за установяване как работят различни биологични процеси. Голямо количество от нашите знания за различни биологични процеси идват именно от експерименти с тези малки мушици. Те имат много добре диференцирани органи и в еволюционен план много от биологичните и биохимични процеси, които се извършват при хората, са много подобни и при дрозофилите и освен това имат сходен на брой гени, много с аналогични функции.
Върху какво работите в момента?
- В момента разработвам метод, с който да можем да разложим отделните компоненти от съвкупността от белези на организма, които се асоциират със стареенето, без практически това да се извършва в лабораторни условия. Той се базира на използването на промяната на РНК на отделни гени в клетките. Идеята е да използваме статистически модели, и с известна доза увереност да предскажем има ли специфични фенотипни характеристики, които се асоциират със стареенето.
Има доста научни изследвания които показват, че отделни такива характеристики, като например резистентността към различни видове стрес, включително оксидиращ стрес, репродуктивни способности, резистентност към гладуване и др., оказват влияние или имат отношение към стареенето. Този метод може да се приложи не само към стареенето, но и към различни видове заболявания и би могъл да ни даде една по-добра представа за молекулярните механизми, отговорни за тези процеси.
Докъде е стигнала науката в търсенето на "извора на младостта"? Той съществува ли изобщо според вас?
- Науката в областта на стареенето напредва с бързи темпове. Съвсем доскоро се смяташе че стареенето е прекалено комплексно явление и е изключително трудно да му се повлияе. Изумително, даже и невероятно е, че промяната на единични гени в моделни организми водят до увеличаване на продължителността на живот им от 50% до в някои случай 100%. Тук не става въпрос за един или два гена, а за множество и то в различни молекулярни пътища, отговорни за различни биологични процеси.
В някои от тези случаи знаем до известна степен как точно става това. Поне при дрозофилите, а и при други моделни организми, са налице два биологични пътя, които следят за потока на хранителни вещества и играят важна роля при стареенето. Фактът, че модификацията на гени в тези биологични и биохимични пътища, повлиява по един и същ или поне много подобен начин върху стареенето при отделните изследвани организми показва, че ефектът на тези гени е много вероятно да е еволюционно запазен и в хората.
От изследвания на моделни организми знаем, че намаляването на приема на калории, а също така и съотношението на аминокиселини в режима на хранене, забавя процесите на стареене и способства за здравословен живот. Намаляването на приема на калории благоприятства на почти всички тествани моделни организми. Не става въпрос за диети или гладуване, а да не се поемат повече калории от необходимите за организма и те да се набавят от разнообразна храна.
От друга страна, нашето последно научно изследване показа, че лекарство, което е широко използвано за третиране на биполярно разстройство - литиев хлорид, увеличава не само продължителността на живота при дрозофилите, но и техния здравословен живот. Откритието беше публикувано този април в престижното научно списание Cell Reports. Не само това, ние допълнително успяхме да покажем биологичния механизъм, по който се осъществява това. В допълнение, изследване в голяма извадка от японска популация показва, че концентрацията на литий в питейната вода намалява смъртността от всички видове изследвани рискови фактори.
В момента в САЩ се подготвя нов клиничен експеримент с метформин - лекарство което се приема при захарен диабет тип 2. Метформинът удължава живота при моделни организми като кръгли червеи, плъхове и мишки. И за рапамицина - друго лекарство, което пък се използва за потискане на имунната система при трансплантация на органи, също бе показано, че удължава живота при редица моделни организми. Това са само малка част от многото големи крачки, които науката за стареене направи в последните години.
Разбира се, лекарствата, които изброих, не трябва в никакъв случай да се приемат без лекарско предписание и без необходимост. Засега тези лекарства са тествани само в моделни организми и не знаем дали имат такъв ефект при хората. Някои от тях имат и доста негативни странични ефекти.
Дали съществува "изворът на младостта"? Това е въпрос, който няма еднозначен отговор. Научните изследвания досега показват, че стареенето е комплексен проблем и най-вероятно няма да може да се намери единичен "извор на младостта", тъй като има много фактори, които оказват влияние. Но ако погледнем в исторически план - да кажем в началото на миналия век, хората са умирали доста често от инфекциозни заболявания и не са имали достатъчни познания, за да се справят с този проблем, но с откриването на антибиотиците, тези проблеми до известна степен се решават.
Така че в науката се правят огромни крачки и въпреки че засега не виждам как може да се намери един "извор на младостта", това не означава, че не съществува. Даже и при толкова изследван моделен организъм, какъвто е дрозофилата, около 1/3 от всички гени нямат известна засега функция. Малко е вероятно, но е възможно и да има гени или други генетични елементи, които имат важно отношение към стареенето, и които да дадат нов тласък напред.
Как ви се струват по-крайните теории (например на Обри де Грей), че чрез генетични модификации или други технологични решения не след дълго хората ще могат да живеят в пъти повече отколкото сега или дори вечно?
- Имам голямо уважение към д-р Де Грей. Въпреки че може да се струва екстравагантен на мнозина, той до известна степен популяризира науката за стареенето. Аз съм на мнение, че човек понякога трябва да гледа отвъд постижимото в момента и да е отворен към други идеи. Само така можем да постигнем напредък. Все пак, ако всички се занимаваме с едно и също нещо, нямаше да има кой знае какъв напредък в науката или медицината.
Ако опознаем молекулярните механизми, чрез които става стареенето, това би разкрило различни механизми чрез които може да се въздейства. Дали това може да стане с лекарства, хранителни добавки или генетични манипулации, ефектът на молекулярно или клетъчно ниво е много подобен или един и същ. И както вече споменах - науката се движи с много бързи темпове.
Дали здравословния живот като цяло е задължително условие за дълголетие и пълноценни старини, или има и други важни фактори? Каква според вас е рецептата?
- Засега здравословният начин на живот е голяма предпоставка за по-продължителен и здравословен живот на старини. Избягването на различни видове стрес, повече спорт, избягването на цигарите, поемането на по-малко алкохол, приемането по възможност на разнообразна храна, избягването на полуфабрикати и поемането на по-малко прости захари са част от нещата които могат да спомогнат за продължителен живот.
Може би едно от най-интересните скорошни открития в областта на стареенето е, че приемането на по-малко количество калории като цяло благоприятства на организма (главно изследванията са при моделни организми, но има и известни данни, че благоприятства и при хората). Отново да повторя, че не става въпрос за диети или гладуване, а по-скоро да не се поемат повече калории от необходимото, както и те да идват от по-разнообразна храна.
При възрастните хора е много важно теглото да се поддържа по-постоянно. Това е лесно казано, но по-трудно изпълнимо. Хората обичат да си похапват. В момента доста учени работят по въпроса, за намиране на лекарства или хранителни добавки които да имитират благоприятния ефект на намаленото количество калории.
От друга страна, изследвания при столетници показват, че не всички от тях са водели абсолютно здравословен начин на живот. Генетичните изследвания показват, че в голяма степен столетниците доживяват до преклонна възраст поради липсата на генетични елементи, които повишават риска от различни болести, но също така и могат по-лесно да се справят с различни заболявания.
Друг е въпросът дали тези малцина биха могли да доживеят и до още по-дълбока старост ако бяха водили по-здравословен начин на живот.