Инфекционные заболевания, как правило, наносят вред здоровью и продолжительности жизни. Но объясняется ли этот ущерб исключительно повреждающей активностью патогена или иммунная реакция хозяина тоже может ускорять его старение? Эти два эффекта не всегда можно однозначно разделить.

Тем не менее общепринято, что воспалительные процессы сокращают продолжительность жизни даже вне контекста инфекции, например если они вызваны аллергией или аутоиммунным заболеванием. То есть активация иммунной системы может ускорять старение.

Генетические манипуляции, искусственно вызывающие воспаление, укорачивают жизнь подопытных животных даже в отсутствие патогенов. Так, белок PGRP-LE дрозофилы служит для распознавания молекул пептидогликанов — компонентов клеточной стенки патогенных бактерий — и активирует иммунный ответ. Повышенная экспрессия этого белка, достигнутая при помощи генетической инженерии, активирует иммунитет и придает мухам устойчивость к бактериальным инфекциям. Однако хроническое перепроизводство белка PGRP-LE вызывает постоянную активацию иммунного ответа и сокращает продолжительность жизни [112]. Сходные результаты были получены в ходе многих экспериментов с другими модельными животными: хроническое воспаление ведет к ускоренному старению и преждевременной смерти.

Относится ли это к заражению реальными патогенами? Есть ли какие-либо свидетельства того, что хроническая инфекция может ускорить старение человека или животного? Первая проблема, с которой мы сталкиваемся при попытках ответить на этот вопрос, — в том, как измерять старение. Если мы определяем старение как увеличение смертности с возрастом, то столкнемся с проблемой, поскольку инфекционные заболевания сами по себе могут сокращать продолжительность жизни, не ускоряя старение. Поскольку наши знания о биохимических причинах старения очень неполны, любой результат может оказаться недостоверным.

На сегодняшний день лучшими биохимическими инструментами для оценки биологического возраста являются так называемые часы метилирования. Что это такое? Как уже говорилось в главе 4, ДНК животных подвергается химической модификации — метилированию, которое регулирует активность генов. Ученые обнаружили, что распределение этих модификаций по геному меняется с течением времени: некоторые позиции в геноме модифицируются в более молодом возрасте, а другие — в более зрелом. Если выяснить, какие позиции модифицируются у тысяч людей разного возраста, можно построить алгоритмы, предсказывающие биологический возраст пациента на основе анализа миллионов таких позиций. Этот метод, изобретенный профессором Калифорнийского университета Стивом Хорватом, называется часами метилирования. Он позволяет оценить, насколько быстро стареют люди или животные, не имея четких знаний о механизмах старения.

Оказалось, что, согласно этой метрике, биологический возраст людей, живущих с ВИЧ, примерно на два года превышает возраст их здоровых сверстников [113]. Таким образом, инфекция, даже подавленная противовирусными препаратами, заставляет пациентов стареть быстрее. Похожие эффекты были обнаружены у больных хроническими вирусными гепатитами [114]. Эти эксперименты показывают, что хроническая инфекция действительно ускоряет старение и потенциально может сокращать продолжительность жизни людей.

Доминирующий в литературе взгляд на этот феномен основан на модели одноразовой сомы (см. главу 9). Предполагается, что старение зараженного организма ускоряется из-за недоинвестирования в репарацию и перераспределения ресурсов на размножение патогенов и иммунную реакцию. Инфекции истощают ресурсы хозяина; какая-то их часть напрямую тратится на размножение патогена, другая идет на активацию иммунного ответа, отнимая энергию у систем репарации организма. Однако не вполне понятно, почему ограничение ресурсов из-за голодания или других мягких стрессов (см. главу 16), наоборот, приводит к продлению продолжительности жизни.

Уникальное положение инфекций и воспаления как факторов стресса, сокращающих продолжительность жизни, не объясняется классической моделью и обычно игнорируется геронтологами. Когда речь заходит об инфекциях, некоторые ученые отходят от модели инвестирования ресурсов и вместо этого выдвигают вперед модель накопления повреждений: патогены и иммунная активация вызывают повреждения, которые добавляются к связанным со старением и, таким образом, ускоряют его. Однако, исходя из этой логики, все еще неясно, почему голодание и другие легкие стрессовые воздействия не сокращают продолжительность жизни. Таким образом, похоже, существуют две модели: одна объясняет эффект воспаления, а другая — всех остальных мягких стрессовых факторов.

Тем не менее важнейшая роль воспаления в старении практически общепризнана. В 2000 году итальянский геронтолог Клаудио Франчески предложил термин inflammageing — воспалительное старение(от англ. inflammation — воспаление и ageing — старение), относящийся к возрастному нарастанию признаков воспаления в органах и тканях [115]. Эта концепция оказалась плодотворной, она принята большинством ученых и продолжает развиваться. Сегодня мы знаем, что системное хроническое воспаление усиливается с возрастом даже при отсутствии инфекций. Маркеры воспаления коррелируют с риском возрастных заболеваний, таких как рак, сердечно-сосудистые заболевания, депрессия, остеопороз, диабет и сенильная деменция [116]. Эти работы показывают, что иммунная система играет важную, если не центральную роль в старении, а воспаление приводит к его ускорению.

Значит, мы нашли аргументы в пользу того, что продолжительность жизни может быть ареной эволюционной борьбы между хозяевами и патогенами. Для патогенов может быть полезно продлить инфекционный период, увеличив продолжительность жизни хозяина, в то время как хозяин, если он заражен, может ускорять собственное старение, чтобы предотвратить распространение патогена.

Итак, гипотеза контроля патогенов прошла первый тест на прочность. Но способна ли эта теория выдержать критику, обычно выдвигаемую против моделей адаптивного старения? В главе 28 мы обнаружили, что адаптивное старение в рамках модели контроля патогенов может удовлетворять неравенству Гамильтона. Однако это не единственная теоретическая проблема, которую нужно решить, прежде чем мы поверим, что старение может быть запрограммированным и адаптивным процессом (см. главу 13). Вторая проблема — отсутствие биологически бессмертных мутантов со «сломанной» программой старения. Может ли модель контроля патогенов объяснить и этот парадокс?