Некоторые клетки вашего тела находятся с вами ещё до вашего рождения
Найдите минуту и посмотрите на свои руки.
Кожа, покрывающая их, относительно новая. Большая её часть заменяется в течение нескольких недель. Кровь, текущая по вашим венам, содержит клетки, которым может быть всего несколько месяцев. Даже многие клетки вашей печени, одного из самых жизнестойких органов тела, постоянно обновляются.
На первый взгляд человеческое тело представляется находящимся в вечном состоянии перестройки.
И всё же скрытые среди этих постоянно меняющихся тканей есть необыкновенные долгожители.
Некоторые клетки внутри вашего тела сегодня могли сформироваться ещё до того, как вы сделали свой первый вдох. В определённых областях мозга учёные обнаружили нейроны, которые почти так же стары, как и человек, носящий их. Эти клетки возникли во время внутриутробного развития и могут сохраняться десятилетиями, тихо поддерживая цепи, помогающие формировать память, восприятие, личность и само сознание.
Это звучит невозможно.
Ведь нам часто говорят, что человеческое тело полностью заменяет себя каждые семь лет. Но это популярное утверждение оказывается скорее мифом, чем наукой. Современные исследования открыли гораздо более увлекательную реальность: человеческое тело представляет собой лоскутное одеяло из клеток с поразительно разной продолжительностью жизни. Некоторые живут всего несколько дней. Другие остаются на всю жизнь.
И понимание того, почему одни клетки выдерживают, а другие исчезают, помогает учёным открывать новые сведения о старении, здоровье мозга, регенерации и даже о пределах человеческой продолжительности жизни.
Миф о «семилетнем теле»
Один из самых устойчивых биологических мифов утверждает, что каждая клетка вашего тела заменяется каждые семь лет.
Истина гораздо сложнее.
Разные ткани следуют совершенно разным графикам.
Клетки, выстилающие кишечник, могут жить всего несколько дней. Клетки кожи регулярно слущиваются и заменяются. Красные кровяные клетки циркулируют примерно четыре месяца, прежде чем быть переработанными. Между тем некоторые клетки тела могут оставаться десятилетиями.
Учёные теперь знают, что универсальных часов замены не существует.
Вместо этого каждый орган работает согласно собственному биологическому расписанию.
Это означает, что в любой момент ваше тело содержит смесь новорождённых клеток, клеток среднего возраста и поразительно древних клеток.
Как учёные узнали возраст человеческих клеток
Определение возраста клетки может звучать невозможно.
Десятилетиями у исследователей не было надёжного способа ответить на этот вопрос.
Затем неожиданная возможность появилась из одной из самых мрачных глав двадцатого века.
Надземные испытания ядерного оружия во время холодной войны высвободили большие количества углерода-14 в атмосферу Земли. Атмосферные уровни этого радиоактивного изотопа резко выросли, а затем снизились после Договора о запрещении ядерных испытаний 1963 года.
Учёные поняли, что каждый живой организм поглощал эти меняющиеся уровни углерода.
Когда клетка делится и создаёт новую ДНК, она включает углерод из окружающей среды. Поскольку атмосферные уровни углерода-14 резко менялись в конкретные годы, исследователи могли эффективно использовать этот исторический отпечаток как биологическую временную метку.
Эта методика стала известна как ретроспективное датирование рождения.
Она позволила учёным оценить, когда были созданы конкретные человеческие клетки.
То, что они обнаружили, было поразительно.
Ваш мозг может всё ещё содержать клетки, возникшие до рождения
Пожалуй, самое замечательное открытие касалось нейронов.
Исследователи, изучавшие кору головного мозга, обнаружили, что многие нейроны оказались по существу такими же старыми, как и сам человек. В частности, нейроны в некоторых частях коры головного мозга показали мало признаков замены после рождения.
Это означает, что некоторые из нейронов, помогающих вам читать эти слова, могли возникнуть, пока вы ещё развивались в утробе матери.
Они пережили детские болезни.
Они пережили каждую простуду, каждую бессонную ночь, каждый стрессовый период, каждое торжество и каждое важное жизненное событие.
В некоторых случаях они могли оставаться активными 50, 60 или даже 80 лет.
Эти нейроны относятся к числу самых долгоживущих клеток человеческого тела.
Вместо того чтобы регулярно заменяться, они тщательно поддерживаются с помощью сложных механизмов восстановления, помогающих сохранять их функцию на протяжении десятилетий.
Почему мозг просто их не заменяет?
На первый взгляд замена старых нейронов могла бы показаться полезной.
Свежие клетки потенциально могли бы восстанавливать повреждения и улучшать работу.
Однако мозг сталкивается с уникальной задачей.
Каждый нейрон образует связи с тысячами других нейронов. Эти связи помогают хранить воспоминания, усвоенные навыки, язык и аспекты личности.
Замена большого числа нейронов могла бы нарушить эти сложные сети.
Учёные полагают, что стабильность долгоживущих нейронов может быть одной из причин, по которым люди способны сохранять воспоминания и накопленные знания на протяжении всей жизни.
Мозг, по-видимому, отдаёт приоритет непрерывности, а не постоянной замене.
Иными словами, те же нейроны, которые помогли вам научиться ходить, могут всё ещё участвовать в нейронных сетях, направляющих ваши движения сегодня.
Не каждая клетка мозга живёт вечно
История сложнее, чем просто утверждение, что все клетки мозга древние.
Хотя многие нейроны сохраняются десятилетиями, другие клетки мозга заменяются чаще.
Глиальные клетки, которые поддерживают и защищают нейроны, могут подвергаться обороту на протяжении всей жизни. Некоторые иммунные клетки мозга также показывают признаки замены и обновления. Недавние исследования позволяют предположить, что некоторые микроглии в стареющем мозге могут происходить из клеток, образованных в костном мозге, что подчёркивает динамичную природу поддерживающих систем мозга.
Учёные также выявили ограниченные области, где во взрослом возрасте могут формироваться новые нейроны.
Эти находки позволяют предположить, что мозг балансирует между долгосрочной стабильностью и избирательным обновлением.
Сердце тоже хранит древние клетки
На протяжении большей части современной медицинской истории учёные считали, что люди рождаются почти со всеми клетками сердечной мышцы, которые у них когда-либо будут.
Этот взгляд изменился.
Исследования с использованием датирования по углероду-14 показали, что клетки сердечной мышцы, известные как кардиомиоциты, могут обновляться в течение жизни, но с чрезвычайно низкой скоростью. Исследователи оценивают, что обновление происходит примерно на 1% в год у молодых взрослых и снижается с возрастом. В результате многие клетки сердечной мышцы могут жить десятилетиями.
Некоторые кардиомиоциты, присутствующие у пожилых людей, могли существовать более полувека.
Это делает сердце ещё одним органом, содержащим смесь старых и новых клеток.
В отличие от кожи или крови, где замена происходит быстро, сердечная ткань в значительной степени зависит от долгосрочного выживания клеток.
Почему долгоживущие клетки важны
Существование чрезвычайно старых клеток поднимает важный вопрос.
Как они выживают так долго?
Каждый день клетки сталкиваются с угрозами:
-
окислительный стресс,
-
повреждение ДНК,
-
накопление белков,
-
воспаление,
-
токсины окружающей среды,
-
естественный износ.
Долгоживущие клетки должны постоянно восстанавливать себя.
Нейроны, например, полагаются на специализированные системы, которые удаляют повреждённые белки и перерабатывают клеточные компоненты. Без этих механизмов поддержания накопление повреждений могло бы в конечном итоге нарушить функцию.
Понимание того, как эти клетки поддерживают себя, могло бы помочь исследователям разработать новые методы лечения возрастных заболеваний.
Что древние клетки раскрывают о старении
Учёные всё чаще рассматривают старение не как единый процесс, а как совокупность клеточных изменений, происходящих по всему телу.
Некоторые ткани стареют быстро, потому что их клетки часто заменяются.
Другие стареют медленно, потому что их клетки сохраняются десятилетиями.
Долгоживущие клетки предоставляют уникальную возможность изучить, как биологические системы выдерживают время.
Исследователи изучают такие вопросы:
-
Почему некоторые нейроны выживают десятилетиями, тогда как другие становятся уязвимыми?
-
Как древние клетки сопротивляются повреждениям?
-
Какие системы поддержания отказывают при старении?
-
Можно ли эти системы укрепить?
Ответы на эти вопросы могли бы повлиять на лечение нейродегенеративных расстройств, сердечно-сосудистых заболеваний и возрастного снижения когнитивных способностей.
Клеточная капсула времени внутри вас
Есть что-то глубоко смиряющее в идее, что части вашего тела сопровождают вас с самого рождения.
До ваших первых слов.
До ваших первых воспоминаний.
До ваших первых шагов.
Некоторые нейроны, сформировавшиеся во время внутриутробного развития, могут всё ещё функционировать внутри вашего мозга сегодня, проводя электрические сигналы через сети, которые активны десятилетиями.
В некотором смысле эти клетки — живые капсулы времени.
Они содержат биологическую историю, уходящую к самым ранним стадиям человеческого развития.
Пока остальное тело подвергается непрерывному обновлению, эти древние клетки остаются свидетелями целой жизни.
Можем ли мы научиться их защищать?
Одна из самых захватывающих областей современных исследований включает понимание того, как долгоживущие клетки поддерживают своё здоровье.
Учёные изучают клеточные пути восстановления, системы переработки белков, механизмы поддержания ДНК и метаболические процессы, помогающие этим клеткам выживать.
Если исследователи смогут определить факторы, которые сохраняют здоровье долгоживущих нейронов, может стать возможным замедлить или предотвратить некоторые формы возрастного снижения.
Это исследование всё ещё развивается, но его последствия огромны.
Способность сохранять клеточную функцию, а не просто заменять повреждённую ткань, могла бы преобразовать то, как медицина подходит к старению.
Новый способ думать о человеческом теле
Традиционный образ человеческого тела как машины, постоянно заменяющей каждый компонент, оказывается неполным.
Вместо этого тело напоминает живую мозаику.
Некоторые части временны.
Другие поразительно постоянны.
Ваша кожа обновляется.
Ваша кровь восполняется.
Ваша кишечная выстилка постоянно восстанавливается.
И всё же глубоко внутри вашего мозга — и в меньшей степени внутри вашего сердца — могут оставаться клетки, которые возникли до вашего рождения и сопровождали вас через каждый момент вашей жизни.
Эта реальность бросает вызов нашему пониманию старения, идентичности и биологического времени.
В следующий раз, когда кто-то скажет вам, что каждая клетка вашего тела заменяется каждые несколько лет, вспомните это:
Часть вас может быть гораздо старше, чем указано в ваших водительских правах.
Некоторые из клеток, помогающих вам думать, помнить и воспринимать мир сегодня, могли тихо выполнять свою работу с тех пор, как вы появились на свет.
