Оксана Михайловна Драпкина, профессор, доктор медицинских наук:
– Следующий доклад сделаю я, он будет посвящен теломерам и артериальной гипертензии.
Анатолий Иванович Мартынов, академик РАМН, доктор медицинских наук:
– Это очень интересная проблема, и она, я думаю, со временем будет иметь большое практическое значение. Сейчас пока это очень интересные данные науки.
Драпкина О.М.:
– Да. Занимаясь, готовясь к лекции, я поняла, что, действительно, наверное, за этим, может быть, не очень близкое, но будущее все-таки есть, и поэтому, уважаемые коллеги, позвольте начать, чтоб нам не выходить из регламента.
Итак, артериальная гипертензия и теломеры. Вот в названии доклада есть то, что хорошо изучено, это артериальная гипертензия, хотя вообще сам термин «теломеры» вносит определенную такую нотку загадочности в артериальную гипертензию, я тоже постараюсь это показать. И теломеры. Поэтому я, наверное, начну со второй части доклада и именно остановлюсь на этих структурах. Итак, что же это такое и вообще какова история развития учения о теломерах. На самом деле мы как бы предчувствовали, я имею в виду, мы – это медицинская научная общественность, предчувствовали наличие теломеров очень и очень давно, и вы видите, профессор Вейсманн, который был не то, что учеником, а последователем Дарвина, и он был основателем теории неодарвинизма, он уже считал и понимал, что определенные признаки, да практически все признаки, они наследуемые. И он считал, что есть некая субстанция в нашем организме, которая отвечает за передачу этой наследственной информации.
Сейчас мы понимаем, что это хромосомы. Тогда это было действительно очень большим новаторством. Вейсманн нажил себе и недоброжелателей этим учением, и в то же время было очень много последователей. Но, уже непосредственно говоря о теломерах, мы должны перенестись в 1938 году, когда, независимо друг от друга два ученых, Барбара Мак-Клинтон и Герман Мёллер установили, что непосредственно как бы фрагментация хромосомы, появление у них свободных концов ведут к аномальным перестройкам и к гибели клетки. И как раз эту область, которая остается стабильной, а это область конца хромосом, как раз Герман Мёллер и предложил назвать хромосомами, теломерами, от греческого «тело» – это «конец», и «мерос» – это «мера», то есть концевые участки теломер. Затем последовала серия блестящих экспериментов Леонардо Хейфлика, был открыт так называемый лимит Хейфлика.
Коротко скажу о том, что в 1961 году профессор Хейфлик решил, что клетка способна делиться определенное количество раз, и он считал, что это количество раз – 52. Дальше идет старость как бы клетки и смерть клетки. Расскажу немножко позже, как развивалась эта теория дальше. И, наконец, открытие Элеоноры Блекберн и Каролины Грайдер, открытие фермента теломеразы, которая тоже принимает участие в сохранении молодости кожи, молодости сосудов, ну и соответственно, всего организма. Справедливости ради надо сказать, что последователи теорий Хейфлика или лимита Хейфлика были в нашей стране. В частности, Алексей Матвеевич Оловников, ведущий научный сотрудник Института биохимической физики, уже тогда выдвинул и доказал теорию маргинотомии, то есть отсчета клеточных делений и старения вследствие недорепликации последовательных ДНК на концах хромосом. Соответственно, он практически вплотную приблизился к тому, чтобы рассказать, что же такое теломеры, и какова их роль в регуляции человеческой вообще жизни.
Остановимся очень коротко на строении и функции. В принципе, большинство учебных пособий, литературных журналов, ссылок говорят о том или дают нам такое определение: теломеры – это специализированные концевые районы линейной хромосомной ДНК, состоящей из многократно повторяющихся коротких нуклеотидных последовательностей. Надо сказать, что эти последовательности весьма консервативны, и большинство, например, позвоночных или повторы большинства позвоночных состоят из 6 нуклеотидов, пример приведен на слайде. Если говорить о насекомых, то это 5 нуклеотидов. И, наконец, растения – это 7 нуклеотидов. И вот очень коротко приблизительно фотографии и позвоночных, и растений, и насекомых, мы видим консервативные одинаковые последовательности, которые свойственны этим разным живым существам.
По поводу человека. Длина теломерных ДНК у человека колеблется от 2 до 20 тысяч пар нуклеотидных остатков. И надо сказать, что теломеры и клетка делятся, и в основном теломеры очень быстро укорачиваются в первый год жизни и после 60-70 лет, ну это понятно. Первые годы жизни – это потребности в быстром росте. А после 70 лет – это как раз тот период, когда возможное происходит укорочение теломер, и мы знаем, что, по некоторым данным, мы можем говорить о том, что человек пожилой – это после 65 лет, по рекомендациям ВОЗ. Какова же функция теломер? Основные функции представлены на данном слайде. Их, конечно, гораздо больше. Коротко остановлюсь на каждой. Механическая функция. Непосредственно теломеры прикрепляют хромосому к ядру, и это очень важно для того, чтобы клетка нормально функционировала. Стабилизационная функция – это как раз предотвращение от недорепликации тех участков, которым свойственно разорваться.
Влияние на экспрессию генов. Рядом с теломерами гены находятся в состоянии как бы транскрипционного молчания, то есть они подавлены, или в англоязычной литературе этот процесс называется «silence». Так вот как только теломеры достигают своей критической короткой величины, а это где-то 2 килобазы, то происходит активация этих генов, и они начинают включаться в работу, может быть, не всегда хорошо, но, тем не менее, они начинают действовать для того, чтобы каким-то образом сохранить клетку от гибели. Ну и, наконец, счетная функция. Совершенно неслучайно доказано, что теломеры – это часы жизни, это методические часы, и здесь важно не то количество, сколько уже делений прошла клетка, здесь важно, сколько делений теломерному участку еще осталось. Второй аспект – это теломераза, это тот фермент, который может, или которым мы можем управлять возрастом, воздействуя на который, мы можем управлять возрастом. Но, я тоже хочу показать, что здесь есть подводные камни. Не всегда омоложение ведет только к тем результатам, которые мы от него ожидаем.
Итак, теломераза – это рибонуклеопротеидный комплекс, который включает в себя три части. Это непосредственно обратная транскриптаза, вот ее портрет представлен на данном слайде; это теломерная РНК; и это белок дискерин. Я уже упоминала этих двух леди, Элизабет Блэкберн и Кэрол Грейдер, а также Джек Шостак в 2009 году были удостоены Нобелевской премии в области физиологии и медицины за открытие теломеразы и изучение механизма репликации теломер. Таким образом, как бы вот такое промежуточное резюме, что же происходит с нами в течение жизни с нашими клетками? Мы видим – хромосома, на концах теломеры, происходит процесс репликации. И в таких случаях, когда репликация, они происходят эти процессы постоянно в соматической клетке, из которой в основном состоит наш организм. Когда теломеры достигают критической величины, это ведет к гибели клетки, и это все описано, в частности, в тех сносках, которые тоже вы видите на данном слайде.
Как я уже сказала, в 1961 году Леонард Хейфлик понял, что есть определенный лимит делений, и тогда это число по Хейфлику было 50-52. Что говорят современные данные? Современные данные говорят, что в принципе нормальные клетки 70-летнего человека делятся где-то 20-30 делений, нормальные клетки новорожденных – это 80-90 делений. Еще раз напомню, что в основном делятся хромосомы, и они укорачиваются теломеры, я имею в виду, в первые годы жизни и после 70 лет. Но что важно? Раковые клетки, стволовые клетки и зародышевые клетки способны делиться бесконечно. Почему так происходит? Оказывается, теломеразы нет, она не должна быть активной, она просто как бы не существует в соматических клетках, и слава богу. Потому что, если бы она существовала в соматических клетках, то они бы делились постоянно и приобретали бы черты атипичности, а именно – раковых клеток.
И вот мы видим таблицу сводную, здесь представлены половые клетки, соматические клетки и раковые клетки. Здесь как бы показано число нуклеотидных последовательностей в теломере. Мы видим, что соматические клетки, они нас, конечно, интересуют больше всего, это число 10-20, и после рождения с возрастом они уменьшаются, и мы видим, что теломеразная активность отсутствует. Так вот попытки усилить активность теломеразы в соматических клетках могут обернуться очень неприятными последствиями. В частности, например, перерождение в некоторых клетках в раковые. Соответственно, к омоложению, к различным способам омоложения, – ну я сейчас говорю, конечно, используя системы теломеров, их теломеразной активности, – нужно относиться со здравым смыслом и, наверное, не пытаться полностью старость предать забвению, потому что в старости есть очень много позитивного. И, наконец, то, о чем я в основном и должна сказать, это теломеры и гипертоническая болезнь.
Почему вообще ученые занялись этой проблемой? Это совершенно очевидно. Гипертоническая болезнь, артериальная гипертензия с возрастом нарастает. И мы знаем, даже есть такой термин у нас, это гипертония пожилых или изолированная систолическая гипертензия. В то же время, есть определенная связь, обратная связь между длиной теломер и возрастом человека. И поэтому вот эти сопоставления привели к серии блестящих экспериментов, некоторые из которых я позволю себе процитировать.
Итак, в 2006 году появилась работа профессора Риверо и соавторов, которая оценивала влияние дефицита теломеразы и укорочение теломер на артериальное давление в эксперименте у мышей. Вы видите, уважаемые коллеги, что было взято три типа мышей – это мыши дикого типа, и дальше мы будем вот эту аббревиатуру употреблять, WT; мыши с отсутствием активности теломеразы и без значительного сокращения теломер, G1; и мыши с лишенной активностью теломераз и со значительным укорочением теломер, или G3. Возраст мышей составил 6 месяцев. Что оказалось? Когда стали прицельно рассматривать течение артериальной гипертензии, то мыши группы G1 показали увеличение уровня систолического давления по сравнению с мышами дикого типа. А вот как раз больший интерес вызвала группа G3, то есть это мыши без теломеразы и с очень короткими теломерами. У них повышалось как систолическое, так и диастолическое артериальное давление. Когда посмотрели роль вазоактивных эндотелиальных факторов в генезе артериальной гипертензии, то оказалось, что все типы совершенно одинаково отвечают на ангиотензин-II, на ингибиторы ангиотензина– II, что, в общем, говорило о том, что, наверное, больше эндотелиновая система вносит вклад в измерение и в укорочение теломер. И действительно, например, при лечении бозентаном показатели среднего артериального давления снизились как раз в группе мышей G3, которым больше всего была свойственна низкая теломеразная активность и высокое артериальное давление.
Следующий эксперимент, в 2000 году стала доступна эта публикация, исследователи выясняли связь между уровнем артериального давления, пульсового давления и длиной теломер. Были исследованы 98 здоровых близнецов, их было 49 пар, им было от 18 до 44 лет, и это были как раз теломеры лейкоцитов, то есть предмет исследования. В этом исследовании была выявлена взаимосвязь между длиной теломер и величиной пульсового давления, вот эта связь прослеживается, вы ее видите. Соответственно, пульсовое давление и теломеры – это очень важная как бы связка, которая была доказана в данном исследовании. Далее последовала череда экспериментальных работ, которые попытались связать окислительный стресс и длину теломер. Ведь очень много есть теорий старений, и одна из теорий старения – это активация как раз свободно-радикального окисления. И профессор Демиссе и соавторы тоже исследовали 327 мужчин 62 лет и установили, что длина теломер обратно коррелирует с возрастом, это как бы очевидно, но длина теломер обратно коррелировалась ХОМА-тестом и с уровнем глюкозы. Они немножко так шуточно сказали, что, в общем-то, чтобы дольше жить, надо меньше есть. Но здесь, конечно, мы должны к этому относиться с определенными оговорками. При сравнении участников исследования с их сверстниками, у которых не повышалось артериальное давление, было показано, что длина теломер у гипертоников статистически значимо короче, чем длина теломер у таких же сверстников, без артериальной гипертензии. И коротко два последних исследования.
Связь между длиной теломер, лейкоцитов и факторами риска сердечно-сосудистых заболеваний, в 2007 году 419 человек в это исследование внесено. Была установлена обратная корреляция между длиной теломер и лейкоцитов, и риском развития сахарного диабета, и инсулинорезистентностью. И вот что важно? Оказалось, что у молодых участников, то есть у тех, у кого теломеры не должны бы уменьшиться, каждое сокращение теломеры на тысячи нуклеотидов, это одна килобаза, ассоциируется с тройным увеличением риска инфаркта миокарда и инсульта. И когда посмотрели на гендерные различия, оказалось, что все-таки большей ассоциации длина теломер с показателями, например, распространенности, распространения пульсовой волны и пульсовым давлением имеет у мужчин, а не у женщин. И вообще, у мужчин и женщин одинакового возраста длина теломер у женщин была больше и, соответственно, их, получается, биологический возраст был несколько меньше, чем у мужчин. Вот я демонстрирую эти связи, мы видим, длина теломер, возраст, есть совершенно определенная связь и у мужчин, и у женщин. Мы видим взаимосвязь между скоростью пульсовой волны и длиной теломер, у мужчин более тесная связь, чем у женщин. И, наконец, практически прямая линия между длиной теломер и величиной пульсового давления у женщин, а у мужчин все-таки эта зависимость прослеживается.
Почему для нас это важно? Это важно, потому что и скорость распространения пульсовой волны, и пульсовое давление сейчас рассматриваются как серьезные предикторы выживаемости. Ну, например, риск развития инсульта у больных с изолированной систолической гипертензией, тогда, когда есть большое пульсовое давление, в несколько раз выше. И мы тоже знаем, что с возрастом удельный вес пациентов с изолированной систолической гипертензией увеличивается. Почему? Первое объяснение, и уже тому есть много предпосылок, это фиброз сосудов. Но фиброз сосудов не может происходить без, например, фиброза сердца, и поэтому вопрос о том, что же запускает, периферия ли ведет к фиброзу кардиомиоцитов или же непосредственно жесткое сердце, нарушенная диастола уже в свою очередь ведет к жесткой периферии, все еще остается вопросом. Спутником пожилого человека является коморбидность, это и инсульт, и хроническая сердечная недостаточность, и неалкогольная жировая болезнь печени.
И вот мы проанализировали таких пациентов, коморбидных, тучных, с метаболическим синдромом, с выраженными процессами фиброза, и продемонстрировали, что снижение уровня артериального давления ассоциируется с лучшим, естественно, прогнозом. Понятно, что вот в этом исследовании, которое называлось «Дирижер», в качестве основной антигипертензивной терапии мы использовали лизиноприл, диротон и ко-диротон. Это как бы тоже совершенно закономерно, что комбинированная терапия приводила к большему снижению и систолического, и диастолического артериального давления. Но что вот очень было важно в этом исследовании «Дирижер», – мы увидели, что на фоне применения лизиноприла снижалась как бы предуготованность миокарда к фиброзу. Это мы увидели по соотношению пика Е/е´, которое очень точно, на сегодняшний день, во всяком случае, характеризует диастолическую дисфункцию. Поэтому ингибиторы АПФ, диротон, лизиноприл, естественно, для пульсового давления он крайне хорош. Мы не знаем, как действуют препараты на длину теломер пока еще. Но есть определенные предположения, что они должны действовать. Поэтому пока мы можем сделать такую общую схему. Итак, факторы риска, все факторы риска сердечно-сосудистых заболеваний, уменьшение длины теломер, увеличение пульсового давления, это ведет к увеличению риска сердечно-сосудистых осложнений, и вот оно, снижение жизни наших пациентов.
Позвольте остановиться на выводах. Изучение активности теломеразы и длины теломер позволит разработать современные подходы к лечению, это актуально. И как раз исследование этих механизмов и функций, наверное, сейчас крайне перспективно. И вообще анализ этой темы, вот, например, меня привел к тому, что не надо искусственно молодеть, а надо наслаждаться каждым возрастом. В старости тоже есть очень много положительного. В частности, мне очень понравились работы Дейн Денгел, которая показывает вот эту хорошую добрую счастливую старость. Многие исследователи считают, что старостью надо называть не старость, а это всего лишь поздняя взрослость. Спасибо за внимание.