В мире живых существ существует удивительная закономерность – феномен разницы в продолжительности жизни между полами. У очень многих изученных видов животных, имеющих пол, самки живут дольше самцов. Этот паттерн настолько распространен, что кажется универсальным законом природы. Однако эволюция создала интригующее исключение: у видов животных, где самцы берут на себя заботу о потомстве, они демонстрируют большую продолжительность жизни, чем самки.

На протяжении человеческой истории средняя продолжительность жизни мужчин и женщин держалась примерно на одном уровне – около 40 лет. Высокая материнская смертность из-за осложнений при беременности и родах уравновешивалась повышенной мужской смертностью от причин, связанных с тяжелой и рисковой работой, несчастными случаями и насилием. Однако с конца XIX века начала проявляться и постоянно увеличиваться разница в продолжительности жизни между полами в пользу женщин.

В современном мире эта разница достигла впечатляющих масштабов: в Европе мужчины живут в среднем на 5,5 года меньше женщин, а средняя мировая продолжительность жизни женщин превышает мужскую на целых семь лет. При этом интересно отметить, что период активной независимой жизни у обоих полов практически одинаков: 68,6 года у женщин и 67,9 года у мужчин.

В развитых странах структура причин смертности у мужчин и женщин имеет четкие различия (см. таблицу 1). На лидирующих позициях у мужчин находится смертность от сердечно-сосудистых и онкологических заболеваний, болезни Паркинсона, несчастных случаев, сахарного диабета, болезней печени и суицидов. Женщины чаще умирают от болезней дыхательных путей, цереброваскулярных заболеваний, последствий остеопороза и болезни Альцгеймера.

Традиционно считалось, что наблюдаемые различия объясняются социальными причинами – склонностью мужчин к нездоровому образу жизни, курению, злоупотреблению алкоголем и рискованному поведению. Однако тот факт, что различия в продолжительности жизни между полами присущи многим видам животных, указывает на более глубокие биологические механизмы.

Таблица 1

Влияние пола на риск смертности на примере США (2013 г.)

[https://www.Ncbi.Nlm.Nih.Gov/pmc/articles/pmc4994139/]

Существует гипотеза, что самцы, выполнив свою биологическую роль (участие в размножении и воспитании потомства), становятся эволюционно избыточными, подобно трутням у общественных пчел. В природе есть впечатляющие примеры этого явления. Пауки-тарантулы достигают зрелости в возрасте 8–13 лет, после чего продолжительность жизни самцов и самок драматически различается: самцы живут всего два-три месяца, тогда как самки – до десяти с лишним лет. У коричневой сумчатой мыши самцы достигают зрелости в возрасте 11 месяцев и погибают через неделю.

Гипотеза полового отбора объясняет это тем, что самцы и самки достигают репродуктивного успеха разными путями. У многих видов самцы должны демонстрировать себя визуально или акустически, участвовать в борьбе за территорию. Это обеспечивает спаривание, но одновременно сокращает продолжительность жизни, привлекая хищников и увеличивая риск травм.

Согласно гипотезе гандикапа, о хорошем качестве генов самца говорят признаки, вредные для его индивидуальной выживаемости. Яркий пример – длинный хвост павлина или рискованное поведение у мужчин. Это своеобразная демонстрация генетического потенциала: «Я выжил несмотря на…» – значит, обладаю отменным здоровьем и прекрасными генами, которые могу передать потомству.

Исследования выявили еще один критически важный фактор долголетия – распределение ресурсов между поддержанием жизнеспособности организма и функцией размножения. Когда половой отбор действует сильнее в отношении одного пола (обычно самцов), это приводит к преимущественному расходу ресурсов на раннее размножение в ущерб долговременной жизнеспособности.

Эту гипотезу блестяще подтверждают эксперименты на модельных организмах. У лабораторных нематод подавление полового поведения самцов привело к удивительному результату – они из маложивущего пола превратились в долгоживущий. В наших экспериментах на плодовых мухах продолжительность жизни стерильных самцов увеличивалась почти на 50%.

Не менее интересна эволюционная причина большего долголетия женщин. Увеличенная постменопаузная продолжительность жизни могла возникнуть как эффект бабушки: женщины, завершившие репродуктивный период, участвуют в воспитании детей своих родственников. Этот эффект подтверждается удивительной адаптацией – чутким сном у пожилых людей. Предполагается, что это древний механизм выживания: проявляя бдительность ночью, бабушки охраняли более молодое поколение от хищников и врагов. Этот феномен подтверждается исследованиями первобытного племени хадза в Танзании.

Митохондрии – одни из важнейших клеточных структур – вносят существенный вклад в гендерные различия долголетия. Эти органеллы не только вырабатывают АТФ – энергетическую валюту клетки, но и участвуют в цикле образования мочевины, метаболизме жиров, термогенезе, запрограммированной гибели клеток, активации воспаления и клеточном старении. Примечательно, что у женщин-долгожительниц лучше сохраняется биоэнергетическая функция митохондрий.

Особый интерес представляет митохондриальная ДНК (мтДНК) – единственная кроме ядерного генетического материала в клетке. Уникальность мтДНК заключается в том, что отцы не участвуют в ее передаче следующим поколениям – она наследуется исключительно по материнской линии. Этот асимметричный характер наследования приводит к тому, что естественный отбор в отношении качества митохондриальных генов работает только у женщин.

Такой механизм наследования позволяет мутациям накапливаться в мтДНК, если они нейтральны или полезны для женского организма, даже когда они вредны для мужского. В экспериментах на плодовых мухах удалось обнаружить множество мутаций мтДНК, которые сокращали жизнь самцам, но не влияли на долголетие самок. У людей также найдены варианты мтДНК, ответственные за долголетие, которые передаются исключительно от долгоживущих матерей к их потомкам.

Иммунная система демонстрирует яркие различия между полами. Как у беспозвоночных, так и у позвоночных животных врожденный и приобретенный иммунитет у самцов заметно слабее, чем у самок. Это обусловлено двумя факторами. Во-первых, многие гены иммунитета находятся в Х-хромосоме. Несмотря на то что во второй Х-хромосоме у женщин большинство генов неактивны, некоторые иммунные гены избегают выключения и работают с обеих Х-хромосом.

Во-вторых, мужские половые гормоны подавляют функцию иммунных клеток. Поэтому мужчины чаще страдают от инфекционных заболеваний и опухолей, тогда как женщины более подвержены аутоиммунным и аллергическим реакциям. Например, тестостерон препятствует развитию астмы, поэтому большинство пациентов с этим заболеванием – женщины. Женщины также чаще страдают рассеянным склерозом, системной красной волчанкой и ревматоидным артритом. При этом риск смерти от опухолей у мужчин в два раза выше, а восприимчивость ко всем типам инфекций значительно больше.

Иммунологический ответ на прививки у женщин формируется лучше, чем у мужчин. Это связано как с генетическими факторами (гены иммунитета на X-хромосоме), так и с влиянием половых гормонов на иммунную систему. В США среди пациентов с аутоиммунными заболеваниями 80% составляют женщины, что подчеркивает существенные различия в работе иммунной системы.

С возрастом концентрации половых гормонов снижаются: резко у женщин и более плавно у мужчин. Это ведет к прогрессирующему ослаблению иммунной системы у обоих полов. При старении некоторые половые особенности становятся еще более выраженными. Характерный признак стареющей иммунной системы – хроническое вялотекущее воспаление, которое сильнее затрагивает женщин. У женского организма выше уровни особых B-клеток, ассоциированных со старением и связанных с аутоиммунными процессами.

Современная наука рассматривает человека как метаорганизм, существующий в симбиозе с многочисленными микробными сообществами в различных частях тела. Микрофлора кишечника не только поставляет необходимые витамины и аминокислоты, но и служит источником энергии для клеток кишечного эпителия. При этом нежелательная микрофлора может способствовать развитию аллергий, аутоиммунных заболеваний, ожирения, поликистоза яичников, воспалительных процессов в кишечнике и диабета 2-го типа. Мужчины и женщины имеют различный состав микрофлоры, что может объяснять разный спектр заболеваемости. Дополнительно исследования роли микробиома в старении выявляют, что у женщин разнообразие кишечной микрофлоры сохраняется дольше, чем у мужчин, что может способствовать их долголетию. Это связано с влиянием эстрогенов на состав и функции кишечных бактерий, а также с различиями в рационе и образе жизни.

Еще одна перспективная область исследований – влияние циркадных ритмов на старение. Исследования показывают, что у женщин биологические часы в среднем лучше синхронизированы, чем у мужчин, что может способствовать их большей устойчивости к возрастным заболеваниям.

Недавние исследования показывают, что различия в процессах аутофагии могут играть важную роль в механизмах долголетия у мужчин и женщин. Аутофагия – это процесс очистки клеток от поврежденных компонентов, который у женщин дольше сохраняет свою эффективность, что снижает вероятность развития возрастных заболеваний.

Еще один фактор, влияющий на разницу в продолжительности жизни, – роль протеостаза – системы контроля и утилизации белков в клетках. У женщин белковый обмен оказывается более стабильным, что может объяснять их лучшую устойчивость к нейродегенеративным заболеваниям, таким как болезнь Альцгеймера. Хотя по статистике женщины чаще страдают этим заболеванием, но это потому, что они живут дольше, чаще до него доживая.

Новые данные также указывают на важность метаболических различий. Женский организм лучше адаптируется к низкокалорийной диете, что способствует выживанию в условиях стресса и ограниченного питания. Из-за этой генетической особенности у мужчин наблюдается избыточное накопление висцерального жира про запас, а это связано с повышенным риском метаболических нарушений и сердечно-сосудистых заболеваний.

Стресс-ответ мужского и женского организмов также имеет существенные различия. Женщины демонстрируют более выраженный психологический стресс и вырабатывают больше кортикостероидов – гормонов стресса, продуцируемых надпочечниками. Это связано с тем, что в процессе полового созревания у мужчин тестостерон подавляет функцию гипоталамо-гипофизарно-адреналовой системы реагирования на стрессовые ситуации. Чтобы выбраться из опасной ситуации и защитить семью, нужно иметь холодную голову.

Женщины отличаются более пассивным ответом на стрессовые ситуации, что проявляется в большей частоте депрессивных состояний и стрессовых аффективных расстройств. У женщин в два-три раза больше шансов испытать депрессию во время менопаузы, а вероятность развития шизофрении после 40 лет у женщин в два раза выше, чем у мужчин.

У женщин высокие уровни кортизола при стрессе становятся еще более заметными при старении. Кортизол ускоряет старение кожи, приводя к ее обезвоживанию, истончению подкожного жира и повышению уровня сахара в крови. Последний фактор вызывает сшивку белков кожи, делая ее более тонкой и жесткой, что усиливает проявление морщин.

Уровень кортизола существенно меняется в зависимости от времени суток, характера питания и физической активности, поэтому его измерение в крови, моче или слюне не всегда надежно. Наиболее точным методом контроля превышения уровней кортизола над нормой служит тест, оценивающий его накопление в волосах.

Существуют доступные способы влиять на уровни кортизола (см. таблицу 2). Помимо пищевых добавок существенное влияние на образование этого стресс-гормона оказывает профилактика стрессов. Примечательно, что выезд раз в месяц из городской среды в лес позволяет снизить уровни кортизола в среднем на 12,5%. Даже простая ароматерапия способна уменьшить концентрацию кортизола в слюне.

Значительное улучшение наблюдается под влиянием смеха, особенно при общении в компании. Помогают также игры с домашними животными, прослушивание любимой музыки, танцы, йога, медитация, умеренные физические тренировки и глубокий качественный сон. Интересно, что даже такие простые действия, как жевание жвачки (без аспартама), поддержание правильной осанки и высокая освещенность помещений способствуют снижению уровня кортизола.

Биологические факторы, обусловливающие различие полов, включают гены и половые гормоны. Наличие у мужчин дополнительной Y-хромосомы и отсутствие одной X-хромосомы, а также роль половых гормонов создают существенные различия в функционировании организма. Особенно ярко это проявляется в сердечно-сосудистой системе, а это причина смертности номер один.

Таблица 2

Факторы, влияющие на образование кортизола

Статистика показывает, что во всех странах Евросоюза показатели смертности от ишемической болезни сердца на 70% выше среди мужчин, чем среди женщин, причем у женщин это заболевание развивается на семь-десять лет позже. В противоположность этому, гипертония чаще встречается у стареющих женщин, что связывают со снижением уровня эстрогенов после менопаузы.

Специалисты считают, что ключевая роль в разрыве продолжительности жизни принадлежит эстрогенам – стероидным гормонам женских половых желез. Эстрогены оказывают мощное защитное действие на женский организм, тогда как андрогены (мужские половые гормоны, включая тестостерон) повышают риски развития сердечно-сосудистых заболеваний. Например, количество мышечных волокон желудочков сердца быстрее снижается с возрастом у мужчин, поэтому они чаще страдают от сердечной недостаточности и сокращения фракции выброса крови.

Молекулярные механизмы действия женских гормонов удивительно многогранны. Эстрадиол как молекула сам по себе проявляет антиоксидантные свойства, в отличие от тестостерона. Хотя концентрация эстрадиола в плазме крови относительно невысока, он запускает мощные защитные механизмы на уровне клетки. Например, после удаления яичника у самок мышей выработка токсичного свободного радикала перекиси водорода митохондриями клеток возрастает на 50%. Введение эстрадиола полностью предотвращает этот эффект.

Механизм этого явления связан с тем, что у самок наблюдается более высокая активность антиоксидантных ферментов внутри тканей. Эстрогены, связываясь со своими рецепторами в клетке, активируют гены этих ферментов. В результате клетки женского организма накапливают меньше окислительных повреждений и поломок ДНК по сравнению с клетками самцов.

Интересно отметить влияние гормонозаместительной терапии: в пременопаузный период терапия эстрадиолом улучшает настроение и стрессоустойчивость женщин, однако в постменопаузе она действует противоположным образом – повышает восприимчивость к стрессу и переменам настроения.

Инсулиновый путь также играет важную роль в регуляции старения. У самцов овец концентрация основных регуляторов гормонов инсулиноподобного пути в плазме крови выше, чем у самок. Эти гормоны не только ускоряют рост и метаболизм, но и процессы старения. Увеличение концентрации гормона инсулиноподобного фактора роста 1 (IGF1) у самцов может объяснять как их больший размер (эти гормоны обладают анаболическим действием), так и более низкую продолжительность жизни.

Роль хромосом в процессах старения и долголетия особенно интересна. Одно из объяснений различий в продолжительности жизни между полами состоит в том, что гетерогаметный пол (с набором хромосом XY или X0) живет в среднем меньше гомогаметного (XX). Это происходит потому, что вредные мутации в Х-хромосоме проявляются у гетерогаметного пола напрямую – у него отсутствует вторая Х-хромосома с нормальной копией гена. У гомогаметного пола ХХ вредные мутации обычно маскируются функциональными генами на второй, гомологичной X-хромосоме.

У насекомых и млекопитающих гетерогаметный пол – самцы, которые часто живут меньше самок. Интересно, что у птиц ситуация обратная: самки – это гетерогаметный пол, и их взрослая смертность выше, чем у самцов. У женщин Х-хромосома, полученная от одного из родителей, случайным образом (50:50) инактивируется в раннем эмбриональном развитии. Значит, даже если в одной из Х-хромосом женщины есть поломанный вариант какого-либо гена, неблагоприятно влияющий на здоровье, он проявится лишь в половине клеток тела, а не во всех, как у мужчин. Кстати, с возрастом это равновесное соотношение может существенно меняться: выживают преимущественно клетки, где активны Х-хромосомы с более длинными концами (теломерами). И это тоже про здоровое долголетие женщин.

Теломеры играют критическую роль в клеточном старении. Их длина больше у взрослых женщин, чем у мужчин, хотя у новорожденных мальчиков и девочек она одинакова. Разница составляет около 240 пар нуклеотидов, что соответствует примерно восьми теломерным годам (скорость укорочения составляет примерно 30 пар нуклеотидов в год). Более длинные теломеры у женщин могут быть также обусловлены действием эстрогенов, которые снижают окислительный стресс и стимулируют работу теломеразы – фермента, достраивающего концы хромосом в стволовых и половых клетках.

Различия в длине теломер между взрослыми мужчинами и женщинами связаны с размерами их тела: мужчины обычно выше и крупнее женщин. Большие размеры тела требуют большего числа удвоений клеток и больше клеточных делений при регенерации тканей. История делений мужских клеток длиннее, чем женских, что неизбежно ведет к ускоренному укорочению теломер и более раннему началу возраст-ассоциированных заболеваний, особенно у крупных мужчин.

Самцы и самки многих животных по-разному реагируют на факторы, влияющие на продолжительность жизни. Генетические манипуляции, вещества-геропротекторы, низкокалорийная диета обычно больше продлевают жизнь самкам, чем самцам. Ответная реакция на воздействия, способные изменять длительность жизни, у разных полов может быть выражена в разной степени или даже быть противоположной.