ВКЛАД ГЕНЕТИКИ В МЕХАНИЗМЫ СТАРЕНИЯ И ДОЛГОЛЕТИЯ ЧЕЛОВЕКА

THE CONTRIBUTION OF GENETICS TO THE MECHANISMS OF HUMAN AGING AND LONGEVITY

Babayev Mejnun Shykhbaba oglu

doctor of Biological Sciences, Professor, Department of Genetics, Baku State University,

Azerbaijan, Baku

Mamedova Rena Firudin kyzy

doctor of Philosophy in Biology, Lecturer, Department of Genetics, Baku State University,

Azerbaijan, Baku

Agamalyeva Sever Mugadin kyzy

Senior Laboratory Assistant, Department of Genetics Baku State University,

Azerbaijan, Baku

Ahmedli Sema Elchin kyzy

lecturer, Department of Genetics Baku State University,

Azerbaijan, Baku

АННОТАЦИЯ

Задачей настоящего обзора является обобщение имеющихся сведений об основных генетических детерминантах продолжительности жизни и старения. Рассмотрены гены и сигнальные каскады, влияющие на скорость старения через регуляцию стресс-ответа, обмена веществ, роста клеток и организма, поддержание целостности генома и протеома. В статье мы рассмотрим наиболее известные теории старения, причины раннего увядания, а также способы замедлить появление возрастных изменений и продлить молодость, значит, сохранить высокое качество жизни надолго.

ABSTRACT

The objective of this review is to summarize the available information on the main genetic determinants of lifespan and aging. It examines the genes and signaling cascades that influence the rate of aging through the regulation of stress response, metabolism, cell and organismal growth, and the maintenance of genomic and proteome integrity. In this article, we will examine the most well-known theories of aging, the causes of premature aging, and ways to slow the onset of age-related changes and prolong youthfulness, thereby maintaining a high quality of life for a long time.

Ключевые слова: генетика, наследственность, долголетие, апоптоз, образ жизни.

Keywords: genetics, heredity, longevity, apoptosis, lifestyle.

Введение

Эволюционные теории старения предсказывают существование определенных генов, которые обеспечивают селективное преимущество в раннем возрасте, оказывая негативное влияние на продолжительность жизни в более позднем возрасте (теория антагонистической плейотропии), или генов, гарантирующих долголетие (теория одноразового тела). Ученым до сих пор не удалось выделить единую теорию старения. Однако известно, что оно может быть физиологическим, то есть естественным, и патологическим, то есть преждевременным. К преждевременному старению приводят различные факторы: эндогенные (внутренние) и экзогенные (внешние). Действительно, исследования в области генетики человека и животных постепенно выявляют новые гены, которые увеличивают продолжительность жизни при чрезмерной экспрессии или мутации: геронтогены [1].

Кроме того, выявляются генетические и эпигенетические механизмы, оказывающие положительное влияние на продолжительность жизни. Геронтогены классифицируются как регуляторы продолжительности жизни, медиаторы, эффекторы, гены домашнего хозяйства, гены, участвующие в функционировании митохондрий, а также гены, регулирующие клеточное старение и апоптоз.

С одной стороны, старение – естественный биологический процесс постепенного изменения различных систем организма и угасания их деятельности. Но с другой, многие гены человека еще недостаточно изучены. Разгадав их тайны, можно “поставить на паузу” появление возрастных изменений. В процессе старения жизненно важные функции организма, такие как регенерация и воспроизводство, постепенно снижаются. В результате организм теряет способность поддерживать гомеостаз и становится более восприимчивым к стрессу, болезням и травмам. Потеря жизненно важных функций организма приводит к возрастным патологиям, которые в конечном итоге приводят к смерти.

Традиционно существовало множество теорий старения, предлагающих основные механизмы эволюции старения. К основным эволюционным теориям старения относятся теория запрограммированной смерти, теория накопления мутаций в процессе старения, антагонистическая плейотропная теория старения и теория эволюционного поддержания [2].

Вейсман положил начало теоретическому подходу к эволюции старения, утверждая, что естественный отбор по наследству «программирует» смерть, чтобы ограничить продолжительность жизни отдельных особей и освободить место для новых поколений. Его точку зрения оспорили Холдейн, Медаваар и Уильямс, которые предположили, что старение носит скорее стохастический, чем запрограммированный характер, поскольку силы естественного отбора ослабевают с возрастом, наиболее быстро после пика репродуктивного периода [3].

 Исследования старения в последние годы претерпели значительное расширение благодаря открытию геронтологических генов, или геронтогенов, членов консервативных биологических путей у разных видов, которые увеличивают продолжительность жизни при чрезмерной экспрессии или мутации. Это открытие привело к возобновлению интереса к пониманию того, как регулируется старение, и открыло новую область разработки фармакологических методов лечения, которые могут продлить здоровую жизнь и замедлить процесс старения человека. В этом обзоре мы также демонстрируем, что большинство генов, а также генетических и эпигенетических механизмов, участвующих в регуляции продолжительности жизни, тесно взаимосвязаны и связаны с реакцией на стресс [1].

Основные факторы, влияющие на продолжительность жизни человека

Ранее многие исследователи приходили к выводу, что вклад генетики в продолжительность жизни невелик. Новый подход показал, что проблема заключалась в методике подсчета. Без внешнего «шума» наследуемость долголетия оказывается сопоставимой с наследуемостью большинства физиологических признаков человека [4].

Продолжительность жизни является комплексным количественным признаком, вносящим определяющий вклад в дарвиновскую приспособленность. Раскрытие генетической природы долгожительства – фундаментальная проблема эволюции онтогенеза, эволюционной генетики и молекулярной геронтологии. В оптимальных условиях существования продолжительность жизни определяется скоростью старения. В свою очередь, феномен старения состоит из взаимосвязанных процессов, происходящих на организменном, тканевом, клеточном, молекулярно-генетическом уровнях. Они включают дерегуляцию процессов поддержания гомеостаза, метаболических реакций и передачи внутри- и межклеточных сигналов, накопление неспособных к делению клеток, поврежденных органелл и макромолекул, эпигенетические изменения и генетическую нестабильность [5].

Перераспределение энергетических ресурсов между процессами роста и самоподдержания жизнеспособности может запустить либо отключить «программу долгожительства», обеспечивая повышенную устойчивость к стрессам и замедленное старение организма (3). На основании анализа геропротекторного потенциала регуляции активности рассматриваемых генов были выделены возможные подходы для замедления старения и достижения здорового долголетия. К ним отнесены восстановление гетерохроматина; подавление ретротранспозиций; устранение клеток с анеуплоидией; восстановление кислотности лизосом; удлинение теломер; подавление хронического воспаления; устранение перекрестных сшивок белков; элиминация сенесцентных клеток; восстановление уровней НАД+; ингибирование mTOR, S6K, TGF-β, AT1; контролируемая активация генов «программы долгожительства» FOXO, AMPK, PGC1α, NRF2 [5].

Генетики из Нидерландов выяснили, что гены обуславливают долгую жизнь заметно сильнее, чем считалось ранее. Ошибка была вызвана смешением случаев смертей, связанных с биологическими процессами и несчастными случаями. Однако результаты нового исследования, основанного на анализе архивных данных скандинавских близнецов, изменили это представление. Прежние методы могли занизить вклад генетики в долголетие.

Идеальный объект для исследований продолжительности жизни - близнецы. Особенно те, которых разлучили в детстве и которые росли в разных условиях. Сравнивая их судьбы с судьбами близнецов, выросших вместе, ученые могут с большой точностью «разделить» влияние ДНК и внешних факторов во вклад долголетия. Анализ крупных баз данных близнецов показал, что, если исключить смерти от внешних причин — аварий, травм, инфекций и других случайных факторов, — наследуемость долголетия от родителей достигает 50%.

Исследование, опубликованное в научном журнале Science, выполнено при участии ученых из университета Копенгагена. Авторы объясняют, что именно высокая доля так называемой внешней смертности долгое время занижала реальные оценки роли генов. В исторических популяциях люди часто умирали из-за войн, эпидемий и несчастных случаев, и эти события статистически «перекрывали» влияние биологических факторов старения. Когда такие причины убирают из анализа, становится видно, что гены в основном определяют смертность, связанную с постепенным ухудшением работы организма. Именно она отражает реальные процессы старения, а не случайные риски среды. Таким образом, несмотря на множество работ по изучению генетики долголетия, вопросов остаётся больше, чем ответов [6].

«Гены долголетия» или «наследуемость»?

На протяжении десятилетий многие ученые считали, что примерно 25 процентов различий в продолжительности жизни между людьми объясняется генетическими факторами. Речь идет не о том, что гены «дают» человеку четверть его жизни, а о том, насколько наследственность влияет на вариацию продолжительности жизни в популяции при определенных обстоятельствах. Долголетие в первую очередь считали следствием условий окружающей среды и привычек человека.

В основе эволюции живой природы лежит наследственность, которая обеспечивает постоянство и многообразие всех форм жизни на земле. Наследственность – свойство организмов обеспечивать материальную и функциональную преемственность между поколениями, а также повторять определенный тип индивидуального развития. Обеспечивается эта преемственность воспроизведением материальных единиц наследственности – генов, локализованных в специфических структурах ядра клетки (хромосомах) и цитоплазмы [7].

Споры о том, что сильнее определяет, доживет ли человек до глубокой старости, - гены или среда, длятся десятилетиями. В современной генетике для ответа на подобные вопросы используют концепцию наследуемости. Это не процентное содержание «генов долголетия» в ДНК, а сложный статистический показатель [8]. Он описывает, какая доля различий в конкретном признаке внутри определенной группы людей вызвана генами, а какая — воздействием среды. Иными словами, это позволяет отделить влияние генов от условий, в которых растет и живет человек. Однако авторы тех исследований считали все смерти одинаково — и те, что произошли из-за биологических процессов старения, и те, что случились из-за внешних причин [9]. То есть ученые измеряли влияние генов на смертность с другими факторами вроде несчастных случаев, травм.

Исследование американских ученых позволило понять роль эволюционных генетических изменений в формировании важнейших когнитивных способностей человека. Но смерти от внешних причин - травм, эпидемий, тяжелых условий жизни - в значительной степени «маскируют» истинное влияние генов на сам процесс старения организма. Если в выборке много таких случайных, с биологической точки зрения, смертей, общая картина искажается, и вклад генетики может оказаться меньше, чем есть на самом деле.

Современные исследования показывают, что долголетие человека примерно на 50% зависит от генетических факторов, а остальные 50% определяются образом жизни и окружающей средой. Гены задают предрасположенность и биологический потенциал, помогая организму противостоять возрастным изменениям, однако здоровые привычки играют решающую роль в реализации этого потенциала [10].

Ключевые аспекты влияния генетики на долголетие

В первую очередь это наследуемость. Долгожительство часто передается по наследству. Исследования близнецов подтверждают, что, если исключить внешние причины смерти (травмы, инфекции), влияние генов на продолжительность жизни становится максимально заметным — до 50–55%.

Хотя наследственность задает «карты судьбы», эпигенетические изменения (влияние среды на работу генов) дают человеку возможность корректировать свой долголетний потенциал.

Далее это гены долголетия. Гены долголетия - это совокупность генетических вариантов (полиморфизмов), способствующих замедлению старения, устойчивости к стрессу и защите от возрастных заболеваний. Ключевые гены включают FOXO3A, SIRT (сиртуины), Klotho, APOE и IGF1R. Они регулируют метаболизм, репарацию ДНК и поддержание стабильности генома, обеспечивая долголетие. К наиболее изученным относятся варианты гена APOE (аполипопротеин Е), который участвует в метаболизме липидов, а также гены, отвечающие за ремонт ДНК (например, BRCA1/2), обеспечивая защиту от преждевременного старения.

Среди прочего нельзя исключить механизм действия, где гены долгожителей помогают организму лучше справляться со стрессом, окислительными процессами и восстановлением клеток, что задерживает развитие возрастных заболеваний, таких как деменция и сердечно-сосудистые патологии.

И последнее, и очень важное - это образ жизни: Хотя генетика обеспечивает «базу», решающим фактором (до 80% в некоторых оценках) остается образ жизни: правильное питание, физическая активность, отсутствие вредных привычек. Таким образом, хорошая генетика - это не гарантия долгой жизни, а скорее «запас прочности», который необходимо поддерживать правильным образом жизни.

Гены, определяющие продолжительность жизни

Продолжительность жизни человека в значительной степени определяется генетическими факторами. Существует ряд генов, которые могут влиять на нашу продолжительность жизни. Рассмотрим некоторые из них. ключевыми «генами долголетия» считаются FOXO3A и APOE, регулирующие стрессоустойчивость и метаболизм. Снижение активности генов mTOR и IGF-1 также ассоциировано с долголетием. Наиболее значимые гены участвуют в восстановлении ДНК, защите от окислительного стресса и работе иммунной системы.

По словам эксперта, ученые многократно анализировали биологические данные семей долгожителей и населения регионов с высокой продолжительностью жизни. По результатам этих исследований и была подтверждена структура влияющих факторов: продолжительность жизни на одну четверть определяет генетика, а на другую – социально-экономическое положение родителей и условия жизни в раннем детстве. Еще 50% зависит от образа жизни в зрелом и пожилом возрасте [10].

Основные гены и сигнальные пути долголетия:

FOXO3A (семейство FOXO): Часто встречается у людей старше 100 лет; участвует в защите клеток и восстановлении ДНК.

APOE (аполипопротеин E): Вариант связан с повышенным риском заболеваний, в то время как другие варианты обеспечивают стабильный обмен липидов и долголетие.

Sirtuins (SIRT): Белки, регулирующие метаболизм, восстановление ДНК и клеточное старение.

mTOR (мишень рапамицина): Подавление активности этого гена замедляет метаболизм и продлевает жизнь.

IGF-1 (инсулиноподобный фактор роста 1): Участвует в сигнальном пути инсулина, регулируя скорость старения.

TERT (теломераза): Ген, поддерживающий длину теломер, что защищает хромосомы от деградации.

Заключение

Влияние генов на процесс старения обсуждается учеными уже давно. Благодаря множеству научных исследований, опытам на мухах-дрозофилах и мышах, на сегодняшний день удалось выяснить, что наследуемость продолжительности жизни, как правило, не превышает 30 %. Несмотря на то, что перечисленные в статье гены прямо или косвенно связаны с продолжительностью жизни, их роль в долголетии человека все еще остается объектом исследования. Необходимы более подробные исследования, чтобы до конца понять механизмы действия генов и оценить их потенциал для увеличения продолжительности здоровой жизни у людей. Пока мир не готов к глобальным переменам, ученым остается только предлагать новые методы борьбы со старением и смотреть на то, как они работают в лабораторных условиях. Но даже открытия, сделанные в этой «стерильной» среде, позволяют смотреть в будущее с оптимизмом [11,12].

Таким образом, генетика "дирижирует" процессами увядания организма, определяя скорость и характер изменений, происходящих с годами. Генетические механизмы регулируют клеточную регенерацию, репарацию ДНК, окислительный стресс и воспалительные процессы.

Список литературы:

1. Москалев, А. Алипер, Желька Смит-Макбрайд, Антон Буздин и Алекс Жаворонков (2014) Генетика и эпигенетика старения и долголетия, Cell Cycle, 13:7, 1063-1077, DOI: 10.4161/cc.28433Голубев Алексей Георгиевич Эволюция продолжительности жизни и старения // Биосфера. 2011. №3. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/ evolyutsiya-prodolzhitelnosti-zhizni-i-stareniya (дата обращения: 20.03.2026).
2. Москалев А.А., Прошкина Е.Н., Белый А.А., Соловьев И.А. Генетика старения и долголетия. Вавиловский журнал генетики и селекции. 2016;20(4):426-440. DOI 10.18699/VJ16.171
3. Морозова Е. Продолжительность жизни наполовину зависит от генов// Наука Mail, 2026, URL: https://science.mail.ru/news/43629-chelovek-nasleduet-prodolzhitelnost-zhizni-roditelej-na-50/
4. Колосницына М.Г., Коссова Т.В., "Факторы роста ожидаемой продолжительности жизни: кластерный анализ по странам мира" Демографическое обозрение, vol. 6, no. 1, 2019, pp. 124-149.
5. Чугунова Д.Н., Ослопов В.Н. 50 лет в поисках «гена долголетия», Казанский медицинский журнал, 2012, URL: file:///C:/Users/TTS/ Downloads/50-let-v-poiskah-gena-dolgoletiya.pdf
6. Гусейнова Н. Т., Мамедова Р. Ф.  Механизмы наследственности и роли генов в организме человека // DIZWW. 2021. №6-2. URL: https://cyberleninka.ru/ article/n/mehanizmy-nasledstvennosti-i-roli-genov-v-organizme-cheloveka (дата обращения: 21.03.2026).
7. Анисимов В.Н. Молекулярные и физиологические механизмы старения. — СПб.: Наука, 2003. — 468 с.
8. Голубев А. Г. "Эволюция продолжительности жизни и старения" Биосфера, vol. 3, no. 3, 2011, pp. 336-368.
9. Бабаев М. Ш., Гусейнова Н. Т., Мамедова Р. Ф./ Значение апоптоза и механизмы гибели клеток // Евразийский Союз Ученых. 2019. №2-3 (59). URL: https://cyberleninka.ru/ article/n/znachenie-apoptoza-i-mehanizmy-gibeli-kletok (дата обращения: 21.03.2026).
10. Монахова М. А., Акимова Н. И., Григорьевна. "Генетические и эпигенетические механизмы старения" Бюллетень Московского общества испытателей природы. Отдел биологический, vol. 123, no. 2, 2018, pp. 3-13.
11. Пастухова Е.И. "Генетические и молекулярные факторы старения человека" Вестник Совета молодых учёных и специалистов Челябинской области, vol. 2, no. 1 (20), 2018, pp. 74-75.