Профилактика, причина и механизмы старения

По науковедческим законам действительно новое направление науки должно характеризоваться свои уникальным Предметом, Методом и Понятием истины.

Для Профилактики старения – это:

Предмет - совокупность процессов естественного (нормального) старения живого организма.

Метод - совокупность уникальных профилактических методик, технологий и средств сдерживания и обращения вспять процессов естественного старения (геропротекторов, ревитализаторов).

Понятие истины - совокупность эффектов сдерживания процессов естественного старения организма, устанавливаемых с помощью специального доказательного базиса, включающего в себя, в частности, экспериментальную оценку кривых дожития, и специальные математические методы анализа и прогноза. Базовым понятием здесь является биологический возраст. Базовыми определениями в данной области являются:

Старение – это снижение с возрастом упорядоченности структур организма и увеличение степени их износа, выражающееся в уменьшении жизнеспособности организма - в снижении функциональных возможностей и способностей к адаптации, а также в повышении вероятности заболеваний и смерти от различных причин.

Биологический возраст - это показатель уровня развития, изменения или износа структуры или функции элемента организма, функциональной системы или организма в целом, выраженный в единицах времени, путем соотнесения значений определяющих эти процессы биомаркеров старения с эталонными среднестатистическими зависимостями изменений этих биомаркеров от календарного возраста.

Биомаркер старения – это "биологическое событие" или величина биологической пробы, которая представляет собой оценку или прогноз одного или более процессов старения".

Теперь несколько слов о наших результатах в данной области.

Фундаментальная причина и механизмы старения

Общая фундаментальная причина увеличения степени хаоса (повышения энтропии) в мире известна и определяется одним из фундаментальных законов природы - Вторым законом термодинамики, указывающим на неизбежность накопления хаоса в любой частично открытой ограниченной от внешней среды системе со временем. Поэтому можно считать, что известна и общая причина старения. Этой причиной является дискретность форм существования современных организмов на Земле - принципиальная ограниченность от внешней среды как форма существования. Общим глобальным направлением противодействия старению, исходя из его глобальной причины является повышение степени открытости системы - организма. Общая причина старения проявляется конкретным образом в конкретных условиях, при этом количество конкретных механизмов старения определяется количеством различных форм строения и механизмов функционирования живых существ, т.е. практически бесконечно. Однако, в целом, мы можем выделить некоторые типичные механизмы - главные общие типы старения, к которым могут быть сведены частные механизмы старческих явлений

а) "загрязнение" организма со временем как следствие принципиальной недостаточности открытости любых отграниченных от среды систем, даже если они самообновляются внутри себя;

б) принципиальная недостаточность сил отбора для сохранения только "нужных" структур в пределах данной системы, если информация для самосохранения имеется только внутри системы;

в) снижение количества любых необновляющихся структур в системе, - а для большинства сложных организмов всегда имеются необновляющиеся структуры на всех уровнях их организации;

г) нарушения регуляции, вызванные самыми различными причинами общего и частного характера, в том числе снижением давления эволюционного отбора с возрастом (после полового созревания) на факторы качества и гармоничности систем регуляции и наличием конечных программ развития (роста, дифференцировки тканей, полового развития, иммунитета и т.п.).

Выделение 4-х типов старения позволяет ориентироваться в степени выраженности различных сторон процесса старения у каждого индивида и выбирать те или иные воздействия для геропрофилактики, биоактивации и продления жизни.

Системная теория старения

Осознавая высокую научную и практическую значимость вышеупомянутого направления, ряд ведущих организаций РАН, РАМН и Минздрава РФ, по инициативе Миннауки в 1996 г. объединили свой научный потенциал в рамках Национального Геронтологического Центра (НГЦ) для создания и внедрения технологий профилактики естественного старения. НГЦ носит статус некоммерческого партнерства и в его программах принимают участие специалисты Института системного анализа РАН, Московской медицинской академии им. И.М. Сеченова, Московского государственного медико-стоматологического университета, Российского научного центра восстановительной медицины и курортологии, РНИИ Геронтологии Минздравсоцразвития и др.

Прежде всего о системной теории старения.

Современная геронтология накопила к настоящему времени огромный потенциал экспериментальных данных, обобщенных в виде самых различных теорий старения. Нами была предпринята попытка построить некий единый концептуальный базис и математический формализм, позволяющий взглянуть с единой точки зрения на разные теории старения, т.е. создать некую системную теорию старения.

Данная теория опирается на фундаментальные законы природы и представления о базисных механизмах функционирования живых организмов.

В основу теории положены следующие базисные законы природы:

* Закон возрастание энтропии в неполностью открытых системах – один из базисных законов Вселенной, справедливый как для живой, так и для неживой природы;

* Законы системологии. Механизм борьбы с хаосом и расширения спектра адаптационных стратегий организма путем системной интеграции специализированных элементов. Старение – это дезинтеграция организма как системы. * Жизнь – это совокупность активных процессов и взаимодействий, неразрывно связанных с процессами износа и повреждений (Это также справедливо для машин и механизмов).

* Жизнь – это совокупность процессов с КПД < 100%. Отсюда – "отходы производства", сцепленные с технологическим процессом.

Следствия из этих законов можно использовать в качестве рекомендаций по геропрофилактике, например: "Закон возрастание энтропии в не полностью открытых системах". Это – возрастание хаоса, деформация и разрушение упорядоченности структур организма на всех уровнях, сопровождающееся ухудшением качества их функционирования. Вытекающие из этого закона общие механизмы геропрофилактики:

1) Увеличение открытости, нормализация афферентных и эфферентных потоков вещества и энергии. Еще древние говорили – «что такое здоровье? – это нормальное введение веществ в организм и нормальное выведение веществ из него»;

2) Поддержка процессов коррекции измененных структур, либо замены структур, пришедших в негодность, на новые нормальные.

Вторая важная группа законов – системологические законы:

* Механизм борьбы с хаосом и расширения спектра адаптационных стратегий организма путем системной интеграции специализированных элементов.

* Старение – это дезинтеграция организма как системы.

Вытекающие из этого закона общие механизмы геропрофилактики:

1) Построение системных технологий геропротектирования на основе системологических моделей.

2) Акцент на регуляторные воздействия, обеспечивающие системность организма

О системологии необходимо сказать несколько слов отдельно. В физике и химии познать явление – это описать его с помощью точных математических формул, которые являются обобщением и кристаллизацией эмпирических данных, в строгой конкретной форме выражающие законы природы. Далее этими формулами можно пользоваться для получения практической пользы – решения оптимизационных задач и т.д. Но в биологии, где объектом познания является органически целостная система со сложной структурой, сложность которой определяется развитыми обратными связями, эквивалентом математической формулы, выражающей законы в физике, является имитационная модель системы. Ранее, до появления компьютера, целый класс систем, а именно органически целостных систем, к которым относятся и живые организмы, принципиально не мог быть до конца познан и изучен человеком. В своем стремлении познавать природу глубоко, но узко человек дошел до самого дна – расшифровал свой собственный геном, и теперь мы знаем строение всей совокупности молекул, составляющих живой организм, но управлять организмом мы пока не можем. Следующей качественно более высокой ступенью познания будет создание имитационной модели, в явном виде представляющей иерархическую систему контуров управления организмом.

Оказалось, что и следовало ожидать, что с возрастом системность уменьшается, причем у женщин медленнее, чем у мужчин. У женщин шире спектр возможностей адаптивных перестроек с возрастом, чем, в частности, можно объяснить их большую продолжительность жизни.

Также была создана "Общая теория здоровья", представляющая собой попытку создания единого формализма, описывающего основные законы нормы и патологии, сформулированные классиками медицины. Здесь была построена и исследована математическая модель функциональной гармонии, представляющая организм в виде совокупности взаимодействующих функциональных систем, каждая из которых обеспечивает своими функциями как другие системы, так и внешние потребности организма, а также модели компенсации и адаптации.

Далее на основе данной теории получены классификации типов старения, синдромов старения и ведущих механизмов старения. Все это положено в основу разработанной авторами системной технологии профилактики старения. Системная технология профилактики старения

Сначала несколько слов о проблемном поле, в котором приходится работать. Естественно задать вопрос – почему, несмотря на огромное количество накопленных человечеством знаний о механизмах старения (в мире на исследования в области геронтологии выделяется несколько миллиардов долл.) до сих пор в принципе не создано четких отработанных технологий сдерживания старения с корректно доказанным эффектом, хотя имеется достаточно много экспериментальных данных на животных и ряд исследований на человеке с доказанной геропротекторной эффективностью действия целого ряда факторов

. Авторами разработана как общая архитектура данной технологии, так и ряд ее важных составных элементов: * Системная теория старения, Общая теория здоровья. Математические основания геронтологии. Обобщение мировых данных по геропротектированию.

* Доказательный базис эффективности геропротекторов и возможности их массового применения

* Методология диагностики и профилактики старения

* Семейство компьютерных систем для здоровья и долголетия, для диагностики и профилактики старения

В основу геронтотехнологий могут и должны быть положены данные прямых экспериментов на животных, преследующие цель радикального увеличения продолжительности жизни и выхода за видовой предел. Сравнительный анализ этих работ позволяет сделать вывод о потенциальной перспективности применения в качестве геропротекторов следующих классов средств:

- ноотропных и нейрометаболических соединений;

- антиоксидантов;

- энтеросорбентов и средств эндоэкологии;

- низкокалорийных полноценных диет;

- - специальных физических упражнений;

- средств коррекции психического статуса;

- гормонозаместительной терапии;

- тканевых и клеточных препаратов и ряда других средств.

Принципиальная новизна технологии заключается в ориентации на диагностику и коррекцию не конкретных болезней, а глубинных процессов износа и исчерпания функциональных резервов организма в ходе нормальной жизнедеятельности, происходящих и в абсолютно здоровом теле.

Очень важным моментом является разработка экспериментальных схем и математических алгоритмов, ставящих во главу угла задачу минимизации времени и объемов экспериментов на животных и исследований на человеке при сохранении статистической достоверности получаемых результатов, и направленных на то, чтобы получить прогнозные оценки кривой дожития и ожидаемой продолжительности жизни по отдельным фрагментам этой кривой.

Для того, чтобы подойти к практическому решению задачи использования геропротекторов в клинике на человеке, нами разработана концепция "доказательного базиса", опираясь на который можно сделать аргументированное заключение о пренебрежимо малой вероятности негативных, побочных эффектов геропротектирования по сравнению с масштабом положительного эффекта - величиной прироста продолжительности полноценной жизни.

Общая структура доказательного базиса перспективности применения той или иной технологии в качестве геропротекторной представляется следующей:

* Убедительные данные о наличии выраженного геропротекторного эффекта на животных (в идеале - двойной слепой многоцентровый рандомизированный незаангажированный эксперимент);

* Ясность понимания механизма старения, на который нацелен геропротектор и данные об идентичности этого механизма у животных и человека;

* Результаты анализа фармакокинетики - обоснование доза-временной схемы * курса;

* Результаты анализа фармакодинамики - определение и предусмотрение схем контроля побочных эффектов;

* Учет опыта применения геропротектора на человеке с другими целями в кратко- и долгосрочных схемах в смежных областях науки и практики.

* Надежная схема текущего контроля состояния здоровья (биовозраст, параметры гомеостаза и др.);

* Применение дозировок, как правило существенно ниже фармакологических;

* Статистически достоверная математическая оценка и прогноз изменений динамики биовозраста и ожидаемой продолжительности жизни.

Технология формирования этого базиса и формирования научного заключения о возможностях массового применения того или иного геропротектора является, с одной стороны, идеологически новой и непривычной для здравоохранения, а с другой - тесно коррелирует с технологией экспертного заключения о допустимости перехода от доклинических к клиническим испытаниям препарата. Данную технологию необходимо официально продвигать, иначе нас захлестнет и уже захлестнула волна неконтролируемых "средств омоложения и продления жизни", которые на самом деле, как говорит и научная логика и практика, на самом деле ее сокращают.