Чем отличается старение женщин и мужчин?
Половые различия в длительности жизни известны у многих изученных видов живых существ, имеющих пол. Хотя такие различия проявляются не всегда, но, как правило, самцы живут меньше, чем самки. При этом есть и исключения: как несложно догадаться, это те виды животных, у которых самцы ухаживают за потомством.
В течение многих веков средняя продолжительность жизни мужчин и женщин была примерно одинакова и составляла около 40 лет. Высокая смертность женщин из-за беременности и родов соответствовала более высокой мужской смертности от причин, связанных с работой, несчастными случаями или насилием. Однако начиная с конца XIX века и по настоящее время женщины живут гораздо дольше мужчин. Например, в Европе мужчины живут в среднем на 5,5 года меньше женщин, а средняя мировая продолжительность жизни женщин в среднем на семь лет больше, чем у мужчин. Справедливости ради надо отметить, что в европейских странах период активной независимой жизни мужчин и женщин примерно одинаков: 68,6 года у женщин и 67,9 – у мужчин.
В Европе мужчины живут в среднем на 5,5 года меньше женщин, а средняя мировая продолжительность жизни женщин в среднем на семь лет больше, чем у мужчин.
В развитых странах структура причин смертности у мужчин и женщин различается (см. таблицу). 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.
Откуда такие различия? Возможно, все дело в поведении? У человека принято объяснять наблюдаемые различия социальными причинами, например, склонностью представителей мужского пола к нездоровому образу жизни. Мужчины чаще, чем женщины, курят, злоупотребляют алкоголем, не придерживаются здорового питания и подвергают себя риску. Однако мы видим, что различия продолжительности жизни между полами присущи многим видам животных, что свидетельствует скорее в пользу биологической обусловленности.
Таблица. Влияние пола на риск смертности на примере США (2013 г.)
[https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4994139/]
Примечание: ♂ – мужчины, ♀ – женщины
Согласно гипотезе гандикапа, о хорошем качестве генов самца говорят вредные для его индивидуальной выживаемости признаки: длинный хвост павлина, связанное с риском поведение у мужчин. Это своеобразная реклама собственных генов перед женским полом: «я выжил несмотря на…», значит, у меня отменное здоровье и прекрасные гены и я могу стать отцом здоровых детей.
Быть может, выполнив свою биологическую роль (то есть поучаствовав в размножении и воспитании потомства), самцы просто становятся эволюционно не нужны, как трутни у общественных пчел? Еще один яркий пример – пауки тарантулы: они достигают зрелости в возрасте 8–13 лет, после этого время жизни самцов и самок резко различается: самцы живут всего 2–3 месяца, в то время как самки – до 10 с лишним лет. Подобные примеры есть и среди млекопитающих: у коричневой сумчатой мыши самцы достигают зрелости в возрасте 11 месяцев, после чего погибают в течение недели.
Гипотеза полового отбора основывается на том факте, что самцы и самки у многих видов часто достигают репродуктивного успеха с помощью различных стратегий. Например, у многих видов на самцов возложена обязанность визуальной или звуковой демонстрации или участия в борьбе за территорию. Задача заключается в обеспечении спаривания, но это также сокращает длительность жизни, привлекая хищников и увеличивая риск травмирования. Кроме того, длительность жизни может зависеть от распределения ресурсов между нуждами поддержания жизнеспособности организма и функцией размножения. В таком случае, когда половой отбор сильнее в отношении одного пола (обычно самцов), это способствует преимущественному расходу его ресурсов на максимально раннее размножение в ущерб жизнеспособности. Действительно, подавление полового поведения самцов у лабораторных животных нематод привело к увеличению продолжительности их жизни и превратило их из маложивущего пола в долгоживущий. В наших исследованиях у плодовой мухи продолжительность жизни стерильных самцов увеличивается почти на 50 %.
Однако и женщины в эволюционном плане тоже шли все дальше. Увеличенная постменопаузная продолжительность жизни женщин могла возникнуть в эволюции как «эффект бабушки»: женщины, закончившие репродукцию, участвуют в воспитании детей своих близких родственников. Замечательно подтверждает «эффект бабушки» чуткий сон у пожилых людей, который, возможно, является древним способом выживания: проявляя бдительность ночью, «бабушки» охраняли более молодое поколение от нападения хищников и врагов. Об этом, кстати, свидетельствуют исследования первобытного племени хадза в Танзании.
Необходимо также учитывать биологические факторы, обусловливающие различие полов: гены и гормоны. В частности, наличие у мужчин дополнительной Y-хромосомы и отсутствие одной X-хромосомы, а также роль половых гормонов. Преобладает идея, особенно в среде специалистов по сердечно-сосудистой заболеваемости (а среди мужчин это причина смертности номер один), что в разрыве продолжительности жизни между мужчинами и женщинами ключевая роль принадлежит эстрогенам – стероидным гормонам женских половых желез, яичников. Они оказывают защитное действие на женский организм. Андрогены же (мужские половые гормоны, такие как тестостерон), со своей стороны, отвечают за увеличение рисков развития сердечно-сосудистых заболеваний. Например, количество мышечных волокон желудочков сердца быстрее снижается с возрастом у мужчин, но не у женщин, поэтому именно мужчины чаще страдают от сердечной недостаточности и сокращения фракции выброса крови. Во всех странах Евросоюза показатели смертности от ишемической болезни сердца на 70 % выше среди мужчин, чем среди женщин – у женщин это заболевание случается на 7–10 лет позже. А вот гипертония, напротив, у стареющих женщин встречается чаще – это связывают как раз со снижением уровней эстрогенов после менопаузы.
Во всех странах Евросоюза показатели смертности от ишемической болезни сердца на 70 % выше среди мужчин, чем среди женщин – у женщин это заболевание случается на 7–10 лет позже.
Молекулы женского гормона эстрадиола на уровне клетки проявляют свойства антиоксиданта, однако из-за своей низкой концентрации в плазме крови и в организме в целом они вряд ли являются важными перехватчиками свободных радикалов. Тем не менее они все же производят в организме выраженное антиоксидантное действие. Например, после удаления яичника у самок мышей выработка токсичного свободного радикала перекиси водорода митохондриями клеток вырастает на 50 %. Этот эффект можно предотвратить введением женского гормона эстрадиола. По-видимому, это связано с тем, что самки имеют более высокую активность антиоксидантных ферментов внутри тканей тела, поскольку эстрогены, связываясь со своими рецепторами в клетке, активируют гены этих ферментов. Вследствие этого клетки млекопитающих женского пола накапливают меньше окислительных повреждений и поломок ДНК, чем клетки самцов. Интересно, что содержащиеся в сое вещества фитостерины воспроизводят защитный эффект эстрадиола, что может быть одной из причин долголетия японцев. В этой связи фитостерины могут оказаться полезными для здоровья после 45 лет, причем как для женщин, так и для мужчин.
Роль инсулиновой регуляции так же важна. Известно, что инсулиновый путь контролирует скорость старения. Как оказалось, у самцов овец концентрация основных регуляторов гормонов инсулиноподобного пути в плазме крови бывает выше, чем у самок. Как известно, эти гормоны ускоряют не только рост и метаболизм, но и старение. Таким образом, увеличение у самцов концентрации гормона инсулиноподобного фактора роста 1 (IGF1) и регулирующих его белков может быть причиной как больших размеров тела самцов (эти гормоны обладают анаболическим действием), так и более низкой продолжительности жизни по сравнению с самками.
Одно из объяснений различий продолжительности жизни между полами состоит в том, что гетерогаметный пол (набор хромосом XY или X0) живет в среднем меньше гомогаметного (XX). Это наблюдается, поскольку находящиеся в Х-хромосоме в скрытом виде вредные мутации будут проявляться у гетерогаметного пола, ведь у него вторая Х-хромосома с нормальной копией гена отсутствует. Напротив, у гомогаметного пола ХХ вредные мутации обычно маскируются функциональными генами на второй, гомологичной X-хромосоме. Действительно, у насекомых и млекопитающих гетерогаметный пол – самцы, которые часто живут меньше самок. А вот у птиц самки являются гетерогаметным полом, и их взрослая смертность выше, чем у самцов.
Мужчины – это гетерогаметый пол, несущий вместо второй Х-хромосомы Y-хромосому. У женщин Х-хромосома, полученная от одного из родителей, случайным образом (50:50) инактивируется в раннем эмбриональном развитии. С возрастом равновесное соотношение может существенно меняться: выживают преимущественно те клетки, где активны Х-хромосомы с более длинными концами (теломерами), полученные от одного из родителей. Как известно, длина теломер играет немаловажную роль в клеточном старении. Длина теломер больше у взрослых женщин, чем у мужчин, хотя у новорожденных мальчиков и девочек она равнозначна. 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 обусловлены еще и действием эстрогенов. Эстрогены снижают окислительный стресс, ускоряющий разрушение теломер, а также стимулируют транскрипцию фермента теломеразы, который достраивает концы хромосом в стволовых и половых клетках.
Различия в длине теломер взрослых женщин и мужчин могут быть связаны также и с тем, что мужчины обычно выше и крупнее, чем женщины: большие размеры тела требуют большее число удвоений клеток и больше клеточных делений при регенерации тканей. Таким образом, 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. Таким образом, более медленное укорочение теломер в клетках женщин с возрастом может в конечном итоге обусловливать их большую продолжительность жизни.
Самцы и самки многих животных по-разному реагируют на факторы, способные повлиять на продолжительность жизни. Ответная реакция на генетические манипуляции и другие воздействия, способные изменять длительность жизни, у разных полов может быть выражена в разной степени или даже быть противоположной. Генетические манипуляции, вещества-геропротекторы, низкокалорийная диета, которые продлевают жизнь модельным лабораторным животным, как правило, больше влияют на продолжительность жизни самок, чем самцов.
Митохондрии – одни из самых важных структур клетки, так как они вырабатывают АТФ – энергетическую валюту, необходимую для осуществления всех форм жизнедеятельности. По совместительству митохондрии участвуют также и в цикле образования мочевины, сжигании жиров, производстве тепла, запрограммированной гибели клеток, активации воспаления и клеточного старения. Некоторые побочные продукты работы митохондрий, в частности свободные радикалы, играют непосредственную роль в старении. Данные по изучению клеток женщин-долгожителей показывают, что у них лучше сохраняется биоэнергетическая функция митохондрий.
Митохондрии – единственные (кроме ядра) органеллы клетки с собственной ДНК (мтДНК). Отцы в передаче мтДНК следующим поколениям участие не принимают – мтДНК всегда передаются от матери к детям. Этот асимметричный характер наследования приводит к тому, что естественный отбор в отношении качества митохондриальных генов работает исключительно у женщин, что позволяет мутациям в них накапливаться, если они нейтральны или полезны женскому организму, даже если они вредят мужскому. Другими словами, если мутантные мтДНК будут вредны лишь для здоровья мужского пола, но не женского, ничто не помешает им передаваться из поколения в поколение. Таким образом, мужчины могут нести в своих митохондриальных геномах более высокий генетический груз. В экспериментах на плодовых мухах действительно удалось показать множество мутаций мтДНК, которые сокращали жизнь самцам, но не влияли на долгожительство у самок. У людей тоже обнаружены такие варианты мтДНК, которые ответственны за долголетие и передаются исключительно от долгоживущих матерей к их потомкам.
У самцов и самок по-разному формируется иммунологический ответ и наблюдаются различия во врожденном и приобретенном иммунитете. Как у беспозвоночных, так и у позвоночных животных врожденный и приобретенный иммунитет у самцов заметно ниже, чем у самок. С одной стороны, это обусловлено тем, что многие гены иммунитета находятся в Х-хромосоме. Несмотря на то что во второй Х-хромосоме у женщин большинство генов неактивно, некоторые иммунные гены избегают выключения, и поэтому в женском организме работают с обеих Х-хромосом. С другой стороны, это связано с угнетающим действием мужских половых гормонов на функцию иммунных клеток, поэтому мужчины чаще страдают инфекционными заболеваниями и опухолями, однако женщины больше подвержены аутоиммунным и аллергическим реакциям. Например, мужской гормон тестостерон препятствует развитию астмы, и поэтому большинство пациентов с астмой – женщины. Женщины чаще страдают рассеянным склерозом, системной красной волчанкой, ревматоидным артритом, которые являются аутоиммунными по своей природе. В то же время риск умереть от опухолей у мужчин в два раза больше, чем у женщин. Мужчины более восприимчивы ко всем инфекциям, в том числе к вирусам, бактериям, грибкам и паразитам.
Женщины чаще страдают астмой, рассеянным склерозом, системной красной волчанкой и ревматоидным артритом, а риск умереть от опухолей у мужчин в два раза больше, чем у женщин. Мужчины более восприимчивы ко всем инфекциям, вирусам, бактериям, грибкам и паразитам.
Иммунологический ответ на прививки у женщин формируется лучше, чем у мужчин.
С возрастом концентрации половых гормонов быстро снижаются у женщин и более медленно у мужчин. Это способствует прогрессирующему функциональному спаду иммунной системы у обоих полов. При старении некоторые половые особенности становятся еще более выраженными. Одним из наиболее явных признаков стареющей иммунной системы является хроническое вялотекущее воспаление, которое в большей степени касается женщин, чем мужчин. У женского организма выше уровни особых B-клеток, ассоциированных со старением, которые связаны с аутоиммунными процессами. В США среди пациентов с аутоиммунными заболеваниями 80 % составляют женщины.
Люди представляют собой метаорганизмы из-за симбиотических отношений с многочисленными микробными сообществами, которые присутствуют в различных анатомических местах человеческого тела. Микрофлора кишечника поставляет нам необходимые витамины и аминокислоты и служит источником энергии для клеток кишечного эпителия. Нежелательная микрофлора, наоборот, способствует аллергиям, аутоиммунным заболеваниям, ожирению, поликистозу яичников, кишечным воспалениям и диабету 2-го типа. Мужчины и женщины имеют различия в своей микрофлоре, а те, в свою очередь, могут обеспечивать разный спектр заболеваемости у обоих полов.
Стресс-ответ мужского и женского организмов тоже имеет определенные особенности. Женщины отличаются более выраженным психологическим стрессом, чем мужчины. У них также выделяется больше кортикостероидов – гормонов стресса, которые вырабатываются в надпочечниках. Это обусловлено тем, что в процессе полового созревания мужчин тестостерон подавляет функцию гипоталамо-гипофизарно-адреналовой системы реагирования на стрессовые ситуации. У женщин высокие уровни кортизола при стрессе становятся еще более заметными при старении. Как известно, кортизол ускоряет старение кожи – он приводит к ее обезвоживанию, истончению слоя подкожного жира и увеличению уровня сахара в крови (который служит причиной сшивки белков кожи), в результате чего кожа становится более тонкой и жесткой, и морщины проявляются более резко.
Уровень кортизола существенно меняется в зависимости от времени суток, характера питания и физической активности, поэтому его измерение в крови, моче или слюне является не вполне надежным показателем. Контролировать превышение уровней кортизола над нормой лучше всего с помощью теста, который оценивает его накопление в волосах.
Существуют реальные возможности повлиять на уровни кортизола (см. таблицу).
Помимо пищевых добавок, существенное влияние на образование этого стресс-гормона может оказывать профилактика стрессов. Например, исследование показало, что выезд раз в месяц из городской среды в лес позволяет снизить уровни кортизола в среднем на 12,5 %.
Выезд один раз в месяц из городской среды в лес позволяет снизить уровни кортизола в среднем на 12,5 %.
Уменьшить концентрацию кортизола в слюне удавалось даже при помощи ароматерапии. Заметные улучшения наблюдаются под влиянием веселого смеха, особенно при общении в компании. Способны помочь игры с домашними животными, прослушивание любимой музыки, танцы, йога, медитация, умеренные физические тренировки, глубокий качественный сон, жевание жвачки (без аспартама) и высокая освещенность помещений. Поддержание правильной осанки и прямая спина тоже помогают снизить концентрацию кортизола в крови.
Таблица. Факторы, влияющие на образование кортизола
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 состояние депрессии во время периода менопаузы, а вероятность развития шизофрении после 40 лет у женщин в два раза выше, чем у мужчин. Интересно отметить, что гормонозаместительная терапия эстрадиолом в пременопаузный период улучшает настроение и стрессоустойчивость женщин, однако в постменопаузе она действует противоположным образом – повышает восприимчивость к стрессу и переменам настроения.