Задачи данной книги вполне земные, и я надеюсь, что она послужит пособием для преподавателей вузов и аспирантов, которые работают в области биологии и медицины. Много полезного из книги могут почерпнуть и неспециалисты, интересующиеся вопросами здоровья человека, механизмами старения и возникновения многих болезней пожилого и старческого возраста. Я постарался ответить на вопросы: почему мы стареем, как можно замедлить процессы старения, что такое «быть старым» с функциональной и метаболической точек зрения. По образованию я врач, окончил Новосибирский медицинский институт и даже имею «тяжелое прошлое хирурга», как однажды выразился мой друг и коллега Слава Ляхович, тогда еще «простой советский ученый», поэтому я буду обсуждать проблемы здоровья и старения с позиций фундаментальной науки и врача. Информация в книге изложена максимально доступно, начиная с основ, без которых трудно понять сложные процессы, происходящие во времени в нашем организме. Однако мы не будем углубляться в те вопросы молекулярной биологии или биохимических процессов, которые можно найти в учебниках и руководствах по этим предметам. В книгу вошли самые последние достижения биологических наук, которых еще нет в учебниках, а также научная литература и собственные исследования митохондрий в течение более чем 55 лет. Предметом научной работы стали метаболические процессы и функции организма, которые зависят от фундаментальных клеточных органелл — митохондрий.
Я долго думал о том, нужны ли в данной книге теоретические сведения об устройстве клетки, работе органелл и механизмах окислительного стресса, представленные в «Функциональной биоэнергетике», или следует сразу перейти к обсуждению механизмов старения. Принять решение мне помогли два фактора.
Первый фактор объективный — это быстрые изменения в науке. После периодов «спокойствия», длящихся иногда десятилетиями, вдруг открывается что-то неожиданное, и целые ветви науки претерпевают колоссальные изменения за очень короткий срок. В биоэнергетике, физиологии и других разделах биологии, которые трудно разделить, всё взаимосвязано. Такие фундаментальные изменения произошли, например, в результате формулирования Питером Митчеллом хемиосмотической теории сопряжения между дыханием и продукцией аденозинтрифосфорной кислоты (АТФ) в митохондриях. Примерно через 20 лет почти одновременно были сделаны еще два открытия, вновь потрясшие биоэнергетику, клеточную биологию и медицину: 1) Са-зависимый переход проницаемости митохондрий является ключевым событием в инициации гибели клетки по механизмам апоптоза или некроза; 2) многие наследственные болезни являются результатом наследуемых по материнской линии мутаций митохондриальной дезоксирибонуклеиновой кислоты (мтДНК). Так возникла новая отрасль науки — митохондриальная медицина. И вот, пока я писал несколько глав этой книги, произошли события, которые заставляют полностью пересмотреть результаты исследований, касающиеся казалось бы незыблемых представлений о «главном» механизме старения — окислительном стрессе. Чтобы сохранить интригу, я не буду рассказывать больше. Однако эти события убедили меня в необходимости оставить и даже усилить новыми данными теоретическую часть этой книги.
Второй фактор субъективный — это мое везение. Совершенно неожиданно я познакомился с Надеждой Михайловной Жолобак — очень образованной и мудрой женщиной, которая согласилась сотрудничать со мной в создании этой книги, взяв на себя трудную задачу редактирования. Надежда Михайловна настояла на том, что надо образовывать людей в том, что пока еще малоизвестно. А чтобы читатель не воспринимал описываемые факты как «фантазии» автора, мы приводим ссылки на первоисточники.
Кроме того, еще одной причиной написания этой книги был мой 55-летний опыт экспериментальной работы с митохондриями. Лет 20 назад я понял, что старая методология исследования митохондрий не подходит и даже вредит пониманию нормальных и патофизиологических метаболических процессов в организме. Постепенно я сделал ряд углубленных исследований, результаты которых были опубликованы в различных статьях и главах книг. Но этого мало, нужно дать последовательную и развернутую картину метаболических процессов, в которых митохондрии играют главную роль. Именно это стало основной целью данной книги.
Поскольку работа получилась весьма объемной, пришлось сократить ее, удалив некоторые авторские размышления и комментарии, убрать достаточно много рисунков и полный список используемых статей. Мы оставили только сравнительно короткий список используемой литературы, которая может непосредственно потребоваться читателю для понимания самых последних представлений и парадигм, имеющих отношение к теме книги. Многие выводы явились результатом моих экспериментов, поэтому прошу прощения за неизбежно высокое самоцитирование. Полную версию книги можно найти на одном из лучших научных сайтов — Research Gate (страничка Alexander Panov).