Inteligencja Zdrowotna

Starzenie się, czyli jak żyć długo, mądrze i szczęśliwie? Refleksje neurobiologa

W znanym nam obszarze Wszechświata jeden z czterech wymiarów biegnie tylko w jednym kierunku. Jest nim czas. Czas jest wyznaczany obrotami ciał niebieskich i dzięki temu zjawiska przebiegające w czasie charakteryzują się cyklicznością. W naszej indywidualnej historii podlegamy wielu cyklom, z których ostatecznym, pojawiającym się tylko raz, jest cykl życiowy. Można w nim wyróżnić wiele etapów — w zachodniej, rozwiniętej cywilizacji to dzieciństwo, młodość — związane z procesem intensywnej edukacji i kształcenia, czas wczesnej kariery zawodowej, kariery dojrzałej, kariery późnej, oraz starość — często związana z okresem emerytury. Na każdym etapie chcemy żyć szczęśliwie i mądrze.

Cykl życiowy

Cały cykl życiowy można postrzegać jako proces starzenia się, ale starzenie się może mieć różne tempo. Wyróżnić możemy starzenie normalne, przyspieszone i przedwczesne (progeria). Późny okres życia nazywamy starością. Starość powoduje wystąpienie wielu zmian strukturalnych i czynnościowych, upośledzających funkcjonowanie organizmu. Szybkość i jakość procesu starzenia, prowadzącego do starości, można jednak w dużej mierze kontrolować. Jak stwierdziła dr Sharon Brangman, prezes American Geriatrics Society: „Im więcej robisz w wieku średnim aby przygotować się do udanej starości, tym większe szanse na sukces”. Często refleksja nad faktem, że należy zawczasu myśleć o starości, przychodzi zbyt późno. Jeden z bardziej interesujących długowiecznych artystów amerykańskich, wybitny muzyk, piosenkarz, kompozytor, twórca musicali jazzowych i ragtimowych Eubie Blake znany był ze słów: „Gdybym wiedział, że będę żyć tak długo, dbałbym bardziej o moje zdrowie”. Blake, który raczej zapożyczył od kogoś ten aforyzm niż sam go ukuł, według oficjalnych danych żył 96 lat (7 lutego 1887 — 12 lutego 1983), ale był tak dumny ze swej długowieczności, że podawał rok 1883 jako rok swoich urodzin i ta data często jest powielana, została nawet umieszczona na nagrobku. Jego prawdziwą datę urodzenia znamy z kilku dokumentów, w tym z karty mobilizacyjnej z okresu I wojny światowej.

Mózg jest najbardziej przecenianym z ludzkich organów – mówił żartobliwie, bawiący się gatunkami filmowymi, reżyser kina autorskiego Woody Allen. I choć w ostatnich latach dowiedzieliśmy się bardzo dużo na temat jego funkcjonowania, to z pewnością można powiedzieć, że mózg nie przestaje nas fascynować.

Starzenie się

Starzenie biologiczne to stopniowe pogarszanie się funkcji życiowych, charakterystyczne dla złożonych form życia, prowadzące do zwiększania śmiertelności osobników dojrzałych. Proces biologicznego starzenia się dla każdego gatunku przebiega z pewną szybkością, która zresztą może dla różnych osobników być różna, a u niektórych gatunków nie występować wcale (niektóre płazy, jak kumaki; gady, jak żółwie; czy ptaki, jak kondory). Wśród małych ssaków niezwykłą długowiecznością (do 30 lat), charakteryzuje się gryzoń golec piaskowy (Heterocephalus glaber) i malutki nietoperz nocek myszouchu (Myotis lucifugus), żyjący w stanie dzikim do 34 lat1. Proces starzenia może być opóźniany pewnymi zabiegami, może być też w znaczny sposób przyspieszany. Istnieje kilka chorób genetycznych, określanych jako progerie, takie jak zespół Wernera czy zespół Hutchinsona-Gilforda, powodujących przedwczesne starzenie. Cierpiące na tę ostatnią przypadłość kilkuletnie dzieci wyglądają jak starcy. Ten typ progerii jest związany z mutacją genu lamin A, kodującego ważny składnik blaszki jądrowej

Czy starzenie jest nieuniknione?

Dla wielu gatunków zwierząt śmierć zazwyczaj następuje w wyniku różnych przyczyn zewnętrznych, nie jest zaś poprzedzana widocznymi objawami starzenia (tak, jak dla naszej porcelany domowej, która w zasadzie do momentu upuszczenia na podłogę zachowuje swój wygląd i funkcjonalność). Liczne niższe kręgowce, takie jak żółwie, krokodyle, kumaki czy kondory amerykańskie pomimo długiego życia nie wykazują spadku witalności i nie zmieniają drastycznie wyglądu. W przeciwieństwie do ryb, płazów, gadów i ptaków, ssaki wyraźnie zaczynają się starzeć wkrótce po osiągnięciu szczytu aktywności reprodukcyjnej, niezależnie od długowieczności, warunków pokarmowych i innych czynników zewnętrznych. Tempo starzenia było wysokie u małych, prymitywnych ssaków, w toku ewolucji wraz ze zwiększeniem się ich wymiarów ciała wzrosła również długowieczność

Starzenie posiada cztery podstawowe atrybuty:

• uniwersalność (dotyczy wszystkich osobników danego gatunku);
• immanentność (zachodzi nawet po eliminacji wszystkich czynników zewnętrznych);
• progresywność (postępuje stale i zmiany się akumulują);
• szkodliwość (skraca czas życia)

Istnieje obecnie ponad 300 teorii mających wyjaśnić biochemiczne podstawy procesu starzenia, ale ostatnio pojawiła się koncepcja, że starzenie się nawet u człowieka nie musi być nieuniknione. Taką hipotezę postawił i energicznie promuje ją brytyjski uczony Aubrey de Grey, autor głośnej książki „Ending Aging: The Rejuvenation Breakthroughs that Could Reverse Human Aging in Our Lifetime” („Koniec starzenia się: Przełom w odmładzaniu się, który może odwrócić ludzkie starzenie jeszcze za naszego życia”)4. De Grey jest informatykiem, nigdy nie pracował w laboratorium biologicznym, ale wyłącznie teoretycznie, tym niemniej douczył się biologii i uzyskał doktorat z biologii na uniwersytecie Cambridge na podstawie opublikowanej w 1999 roku książki o teorii starzenia się w wyniku uszkadzania mitochondriów przez wolne rodniki („The Mitochondrial Free Radical Theory of Aging”). Zdaniem de Greya istnieje siedem podstawowych przyczyn starzenia się i wszystkim im można zapobiegać przy pomocy odpowiednich technologii, które należy opracować, a wówczas będzie można żyć praktycznie w nieskończoność. Te przyczyny starzenia to:

• 1. Mutacje jądrowe, zachodzące w chromosomach, oraz epimutacje. W wyniku zmiany w cząsteczkach jądrowego DNA (nDNA), magazynu naszych informacji genetycznej, lub zmiany białek, które wiążą się z nDNA i decydują o ekspresji lub braku ekspresji genów, dochodzi do zmian w kodowaniu białek. Niektóre z tych mutacji prowadzą do powstawania nowotworów, inne nie. Tylko te pierwsze, zdaniem de Greya, są związane z procesami starzenia się i nimi należy się zajmować.
• 2. Mutacje mitochondrialne. Mitochondria to organelle produkujące energię. Posiadają własny materiał genetyczny, a mutacje w ich DNA mogą zaburzać prawidłowe funkcjonowanie komórki. Pośrednio te mutacje mogą przyspieszyć wiele aspektów starzenia.
• 3. Śmietnik domowy, czyli agregaty wewnątrzkomórkowe. Białka i inne składniki komórki są stale uszkadzane przez różne czynniki (wolne rodniki, promieniowanie UV), a molekuły, których nie da się naprawić albo strawić pozostają w komórce jako śmieci, tworząc złogi, które mogą być szkodliwe. Takie złogi toksycznych białek są związane z wystąpieniem chorób wieku podeszłego, jak miażdżyca tętnic, zwyrodnienie plamki żółtej i wszystkie choroby neurodegeneracyjne (takie jak choroba Alzheimera).
• 4. Śmietnik przydomowy, czyli agregaty zewnątrzkomórkowe. Szkodliwe uszkodzone białka mogą również gromadzić się na zewnątrz komórek i tam powodować kłopoty, na przykład stany zapalne. Przykładem takich złogów są amyloidowe płytki starcze widoczne w mózgach pacjentów z chorobą Alzheimera.
• 5. Zmniejszanie się liczby komórek. Niektóre komórki w naszym organizmie nie mogą być zastąpione, albo są zastępowane z szybkością znacznie mniejszą niż tempo wymierania. Spadek liczby komórek w sercu powoduje jego osłabienie z wiekiem, wymieranie komórek w istocie czarnej śródmózgowia powoduje chorobę Parkinsona, a spadek ilości komórek układu immunologicznego powoduje zmniejszenie odporności na zakażenia.
• 6. Nadmiar komórek, czyli starzenie komórkowe. Komórki mogą odpowiadać na niekorzystne czynniki zewnętrzne w różny sposób — od całkowitej regeneracji do śmierci. Często reakcja polega na zatrzymaniu się cyklu komórkowego, co może być ochroną przed nowotworzeniem. Komórki te nazywamy komórkami starczymi5. Tracą one zdolność do podziałów, ale nie umierają, lecz przeszkadzają innym w podziałach i mogą wydzielać różne czynniki zmieniające lub hamujące aktywność sąsiednich zdrowych komórek, lub nasilać w nich procesy patologiczne.
• 7. Zewnątrzkomórkowe sieciowanie białkowe. Komórki są połączone ze sobą za pomocą specjalnych białek wiążących. Gdy sieciowanie pomiędzy komórkami w tkance jest nadmierne, tkanka może stracić swoją elastyczność i powodować problemy, w tym miażdżycę tętnic i starczą dalekowzroczność, wiotczenie skóry itp.

Poglądy de Greya spotkały się od początku z druzgoczącą krytyką, zwłaszcza ze strony uczonych z Massachusetts Institute of Technology

Badania nad golcem mogą rzucić nie tylko istotne światło na mechanizmy starzenia się, ale również dać istotne wskazówki, w jaki sposób możemy przedłużać nasze życie. Golce są niewielkimi gryzoniami (nieco większymi od myszy, ważą ok. 35 g) i zgodnie z zasadą, że długowieczność jest proporcjonalna do masy ciała8 powinny żyć krótko (maksymalny wiek osiągany przez myszy to 4 lata). Tymczasem golce w niewoli żyją do 31 lat, a w stanie dzikim — co najmniej 28. Co więcej, do ostatnich miesięcy swojego długiego życia golec zachowuje sprawność seksualną, co odróżnia go od innych ssaków, których zdolności reprodukcyjne i aktywność kopulacyjna maleją z wiekiem. Aktywne seksualnie i zdolne do rozrodu są zarówno stare samce, jak i samice. Badania wykazały, że starzenie się u golca jest bardzo powolne. Nie zaobserwowano u nich charakterystycznych dla ssaków zmian związanych z wiekiem. Golce w wieku 5, 10 i 20 lat miały taką samą masę ciała, szybkości podstawowego metabolizmu, procent tkanki tłuszczowej, beztłuszczową masę ciała i gęstość kości. Aktywność kotransportera 2 glukozy zależnego od jonów sodowych SGLT1 spadła umiarkowanie (<20%) w okresie pomiędzy 5. a 20. rokiem życia, przy czym różnica w wieku 10 i 20 lat była niewielka. U myszy spadki aktywności SGLT1 związane ze starzeniem sięgają 40-60%. Chociaż golce mają niskie tempo metabolizmu, ze względu na długowieczność wydatkują w ciągu życia ponad 4 razy więcej energii niż myszy. Ponieważ wydatek energetyczny życia jest ważnym wskaźnikiem potencjalnego narażenia na uszkodzenia oksydacyjne, golce mogą być cenne dla studiowania mechanizmów starzenia się

Człowiek powinien rozwijać inteligencję zdrowotną: zdolność do aktywnego odbierania i przetwarzania informacji o stanie własnego zdrowia w celu prawidłowego podejmowania działań prewencyjnych i naprawczych w sytuacji niebezpieczeństwa spadku poziomu funkcjonowania własnego organizmu. Korzystamy z niej, aby wykorzystać zdobycze cywilizacji dla przedłużenia szczęśliwego, zdrowego życia

Cywilizacja a ewolucja i długowieczność człowieka

Na przebieg procesu starzenia człowieka zasadniczy wpływ wywarła cywilizacja. Zmieniła ona dramatycznie otoczenie, które w wyniku postępu technicznego dostarcza coraz większej ilości informacji, które muszą być coraz szybciej i dokładniej rejestrowane i interpretowane przez człowieka.

Częstotliwość i waga informacji napływających do mózgu oracza żyjącego na przełomie XIX i XX wieku były znikome w porównaniu z ilością bodźców, które odbierał mózg kierowcy prowadzącego samochód przez główne arterie wielkich miast na początku wieku XXI. Mózg ludzki musi adaptować się do nowych warunków zewnętrznych, coraz sprawniej manipulować coraz większym wolumenem istotnych, a czasem i mniej istotnych, informacji. Pociąga to za sobą zmiany funkcjonalne i morfologiczne. Tak, na przykład, umiejętność przyswajania treści pisanych powoduje zwiększenie liczby połączeń między półkulami mózgowymi, o czym świadczy porównanie budowy spoidła wielkiego między piśmiennymi i niepiśmiennymi kobietami w południowej Portugalii

Z drugiej strony cywilizacja zasadniczo zmieniła poziom bezpieczeństwa i warunki zdrowotne ludzi oraz zwierząt domowych i hodowlanych objętych jej wpływem: zmniejszyła zagrożenie utraty życia w wyniku zdarzeń niekontrolowanych, m.in. poprzez zwalczanie skutków infekcji, urazów i schorzeń wrodzonych. Rozwinięta cywilizacja praktycznie wyeliminowała możliwość śmierci z braku pożywienia. Czy te skutki cywilizacji należy bezwarunkowo uznać za korzystne dla gatunku?

Udomowienie zwierząt, będące zasługą cywilizacji, przyniosło im niewątpliwie korzyści statystyczne, „demograficzne”. Udomowione zwierzęta zazwyczaj żyją dłużej niż ich pozostający w stanie dzikości kuzyni, a ich populacje są nieporównywalnie większe (porównajmy liczbę żyjących na świecie krów — około półtora miliarda11 — i ich przodków, turów — zero). Liczbę udomowionych koni (Equue ferus caballus) na świecie szacuje się na około 58 milionów12, ich przodków — tarpanów (Equus ferus ferus) — zero. Najbliższy żyjący kuzyn konia domowego to koń Przewalskiego (Equus ferus przewalskii), uznany za wymarłego na wolności, ale około 1500 egzemplarzy, potomków koni wyłapanych na stepach Mongolii w XIX wieku, żyje w ogrodach zoologicznych, a wprowadzana do życia na wolności populacja liczy obecnie około 250 zwierząt. Zapewne zwierzęta udomowione są ogólnie zdrowsze, niż ich dzicy kuzyni, ponieważ znajdują się pod opieką weterynaryjną. Z drugiej jednak strony wyeliminowanie wielu czynników naturalnej presji ewolucyjnej powoduje, że niektóre cechy charakterystyczne dla zwierząt dzikich znikają u gatunków hodowanych. Wystarczy porównać siłę, odporność i inteligencję świni domowej i dzika.

Cywilizacja udomowiła również człowieka. W wyniku jej rozwoju człowiek stworzył sobie warunki analogiczne, jakie zwierzęta mają w ogrodach zoologicznych, chociaż nasz gatunek, jak zauważył to Desmond Morris w swojej przełomowej książce „Ludzkie zoo”13 („Human zoo”) zniósł tę radykalną zmianę warunków życia znacznie lepiej niż wiele innych zwierząt. Tym niemniej wywołane rozwojem cywilizacji takie zmiany jak zagęszczenie populacji, wydłużenie oczekiwanego czasu życia, niwelacja głodu i różnych zagrożeń życia przysporzyło nam bardzo wielu kłopotów, nieznanych naszym przodkom.

Głównym źródłem naszych aktualnych i przyszłych kłopotów jest wzrost zaludnienia kuli ziemskiej. Aktualny licznik wzrostu pokazywał, że w dniu 8 sierpnia 2016 o godzinie 18:00 letniego czasu polskiego Ziemię zamieszkiwało 7 441 971 686 ludzi, w ciągu następnej minuty przybyło 240 osób. Kiedy pod koniec lat 30. ubiegłego stulecia zapytałem moją mamę, ile ludzi żyje na świecie, powiedziała mi, że około 2,5 miliarda. Czyli mniej więcej tyle, ile obecnie mieszka w samych Chinach i Indiach. W ciągu mojego życia przybyło około 5 miliardów mieszkańców Ziemi. Wiosną 2024 roku przekroczymy próg 8 miliardów. To zagęszczenie populacji wynika między innymi z faktu, że cywilizacja spowodowała znaczne wydłużenie spodziewanego czasu życia.

O prelegencie:
prof. Jerzy Vetulani – psychofarmakolog, neurobiolog, biochemik, profesor nauk przyrodniczych, członek Polskiej Akademii Nauk i Polskiej Akademii Umiejętności, członek honorowy Indian Academy of Neurosciences, doctor honoris causa Śląskiego Uniwersytetu Medycznego i Uniwersytetu Medycznego w Łodzi. W latach 1976–2006 kierownik Zakładu Biochemii, a obecnie wiceprzewodniczący Rady Naukowej Instytutu Farmakologii PAN, profesor Małopolskiej Szkoły Wyższej im. J. Dietla w Krakowie. Autor kilkuset prac badawczych o międzynarodowym zasięgu, współtwórca hipotezy β-downregulacji jako mechanizmu działania leków przeciwdepresyjnych. W 1983 laureat Międzynarodowej Nagrody Anna Monika II klasy za badania nad mechanizmami działania elektrowstrząsu. Jeden z najczęściej cytowanych naukowców polskich w dziedzinie biomedycyny.