что позволяет прогнозировать определение гомеореза

Электронная библиотека

Испокон веков люди мечтали изыскать способ или средство, с помощью которого можно было бы вернуть молодость. Однако до настоящего времени такое средство не найдено – люди по-прежнему стареют и умирают.

1.3.1. Старение как явление биологическое

Почему люди стареют? Существуют ли на свете живые существа, которые не стареют, то есть бессмертны? Да, среди примитивно организованных живых существ, находящихся на низком уровне эволюционного развития (ленточный червь, гидра). Условием для этого является способность обновления (регенерации) ткани и непрерывная замена отмирающих клеток новыми, возникающими при делении живых клеток.

Человек находится на вершине эволюционной пирамиды, и в его организме имеется много высокодифференцированных тканей, которые, выполняя весьма специализированные функции, содержат много клеток, не способных к делению. К таким тканям относятся мозг, нервная система, мышцы скелета, сердца. Неблагоприятные условия жизни, различные обстоятельства, которые наносят вред организму, приводят к старению и отмиранию его клеток в более быстром темпе, чем это могло бы быть при более правильном, физиологическом старении. Старость носит не физиологический, а патологический характер, так как чаще всего она преждевременна. Большинство людей умирают не от старости, а из-за болезней.

С понятиями старости физиологической (здоровой, нормальной) и старости патологической (болезненной, преждевременной) связаны два других понятия – календарный (хронологический) возраст и возраст биологический.

Календарный возраст – это количество прожитых лет, астрономический возраст, который определяется на основании документально подтвержденной даты рождения. В европейских условиях время между 40 и 70 годами жизни принято считать периодом старения, в странах Африки 50-летний человек считается старым, в то время как в Грузии 70 лет считается средним возрастом.

Биологический возраст – это степень истинного постарения, уровень жизнеспособности и общего здоровья организма, всех его функций, предстоящей продолжительности жизни. Он в большой степени зависит от условий среды и образа жизни, а также от генетических, наследственных факторов. Поэтому во второй половине жизни люди одного календарного возраста могут сильно отличаться друг от друга по своему биологическому возрасту.

Одни пожилые выглядят молодо и чувствуют себя отлично, а другие в этом возрасте – постаревшие, болезненные. С течением времени эта разница становится всё более заметной. Разные органы и системы стареют различными темпами. По этой причине оценка внешнего вида человека может оказаться ошибочной. Например, при дряблой и обвисшей коже на лице и седых волосах сердце может быть здоровым – этот человек биологически моложе, чем его внешний вид.

Герман Гессе считает, что старость – это ступень нашей жизни, имеющая, как и все другие ее ступени, свое собственное лицо, собственную атмосферу и температуру, собственные радости и горести. У нас, седовласых стариков, есть, как и у всех наших младших собратьев, своя задача, придающая смысл нашему существованию, и у смертельно больного, умирающего, до которого на его одре вряд ли уже способен дойти голос из посюстороннего мира, есть тоже своя задача, он тоже должен исполнить важное и необходимое дело.

Быть старым – такая же прекрасная и необходимая задача, как быть молодым, учиться умирать – такая же почтенная функция, как и любая другая, – при условии, что она выполняется с благоговением перед смыслом и священностью всяческой жизни. Старик, которому старость, седины и близость смерти только ненавистны и страшны, такой же недостойный представитель своей ступени жизни, как молодой и сильный, который ненавидит свое занятие и каждодневный труд и старается от них увильнуть. Короче говоря: чтобы в старости исполнить свое назначение и справиться со своей задачей, надо быть согласным со старостью и со всем, что она приносит с собой, надо сказать ей «да». Без этого «да», без готовности отдаться тому, чего требует от нас природа, мы теряем – стары мы или молоды – ценность и смысл своих дней и обманываем жизнь.

Каждый знает, что старческий возраст приносит всякие тяготы и что он кончается смертью. Год за годом надо приносить жертвы и отказываться от многого. Надо научиться не доверять своим чувствам и силам. Путь, который еще недавно был маленькой прогулочкой, становится длинным и трудным, и в один прекрасный день мы уже не сможем пройти его. От кушанья, которое мы любили всю жизнь, приходится отказываться. Физические радости и удовольствия выпадают все реже, и за них приходится все дороже платить. И потом, всяческие недуги и болезни, притупление чувств, ослабление органов, и различные боли, особенно ночами, часто такими длинными и страшными, – от всего этого никуда не денешься, это горькая действительность. Но убого и печально было бы отдаваться единственно этому процессу упадка и не видеть, что и у старости есть свои хорошие стороны, свои преимущества, свои утешения и радости.

Когда встречаются два старых человека, им следует говорить не только о проклятой подагре, о негнущихся частях тела и об одышке при подъеме по лестнице, но и о веселых и отрадных ощущениях и впечатлениях. А таковых множество.

1.3.2. Теории старения

Старение связано с изменениями, происходящими на всех уровнях организации живой материи – молекулярном, субкле­точном, клеточном, системном, целостного организма. Законо­мерные возрастные изменения организма называются гомеорезом. Определение гомеореза позволяет прогнозировать темп старения – естественный, ускоренный или замедленный.

Существуют две традиционные точки зрения на причины развития старения:

1) старение – генетически запрограммированный процесс, результат закономерной реализации программы, заложенной в генетическом аппарате. Действие факторов окружающей и внутренней среды незначительно влияет на темп старения;

2) старение – результат разрушения организма вследствие неизбежного повреждающего действия сдвигов, возникающих в ходе самой жизни. Это многопричинный процесс, вызывае­мый различными факторами, действие которых повторяется и накапливается в течение всей жизни.

Известный советский геронтолог В.В. Фролькис писал, что даже при старении как наиболее универсальном явлении природы наблюдаются парадоксы: каждый легко обнаружит разницу между молодым и старым, но никто не может дать исчер­пывающую научную характеристику сущности старения и ме­ханизмов его развития.

А. Комфорт еще более 30 лет назад подчеркивал, что ни одна из выдвинутых гипотез не в состоянии объяснить старение.

Поиски процессов, которые можно было бы считать специфи­ческими для наступления старости, были основными направле­ниями исследований в геронтологии со времени ее зарождения как науки. Многие ученые хотели видеть в них «первопричину» старости. В настоящее время существует более 200 различных теорий, которые пытались объяснить разнообразные изменения, происходящие на разных уровнях – от целостного организма, его систем и органов до уровня клеток и молекул. Большинство известных теорий старения сегодня имеют лишь историческое значение.

Исходной позицией приверженцев так называемых теорий изнашивания является идентификация механических измене­ний в организме в результате инволюции и атрофии как основ­ных причин старения. Считалось, что в процессе своей деятель­ности во времени и пространстве любая система подвергается изнашиванию и постепенно приближается к гибели. Вывод: живые системы стареют под влиянием интенсивных жизнен­ных процессов, а старение ускоряется или замедляется по за­конам физики в зависимости от динамики процессов на уровне клетки, тканей, целого организма. Сторонники теорий изна­шивания доказывали, что все индивиды в популяции имеют приблизительно одинаковую продолжительность жизни, но ее фактическая граница определяется темпом изнашивания, при этом продолжительность жизни зависит от средней величины израсходованной энергии на килограмм веса индивида.

Другая группа ученых связывала старение с израсходова­нием «жизненной» материи в клетках, которую условно обо­значали «Х-энергия». Наиболее яркий приверженец данной теории – М. Бергер называл эту энергию «энтелехией». По его мнению, с течением времени характер и количество «энтеле­хии» изменяется, энергия жизни исчерпывается, а зародыш старения через биоморфоз в тканях приводит организм к смер­ти. Сторонники этой теории старения полагают, что каждый организм получает в наследство определенное количество «жиз­ненного фермента», который со временем истрачивается, что приближает организм к смерти.

Математическая модель старения и старости позволила исследовать старение не как функцию определенных жизненных факторов или нарушение биологических механизмов, а как закономерные, математически измеримые явления, протекающие с постепенным возрастанием болезненности и вероятности смерти.

А. А. Богомолец выдвинул теорию старческой дисгармонии физиологических отправлений организма. Он особо подчеркивал роль соединительной ткани в процессе старения: «Организм имеет возраст своей соединительной ткани».

Другой аспект коллоидохимических теорий представляет концепция нарушения белкового синтеза из-за «ошибки» в коде ДНК (дезоксирибонуклеиновой) и РНК (рибонуклеиновой) кислот. За основу старения принято нарушение регуляции в синтезе клеточных белков вследствие истощения свободных и связанных аминокислот. В эксперименте доказано, что клеточные культуры долго сохраняют свою жизненность, если в питательную среду добавить экстракт эмбриона или комплексы ДНК и РНК. Установлено, что содержание РНК в суммарных белках уменьшается со временем, и каждый возраст имеет специфический белковый спектр для любой ткани и органа, полностью зависящий от скорости белкового синтеза.

Широко известны в геронтологии интоксикационные теории старения. Еще в конце XIX столетия Ч. Бухард выдвинул положение, что каждый организм есть лаборатория для токсинов. Сторонники этого направления считают, что старение представляет собой процесс самоинтоксикации в результате нарастающего уровня токсинов в клетке. Установлено, что некоторые микроорганизмы прекращают свой рост и умирают значительно раньше в случае затруднительного выделения токсических продуктов их обмена.

Теории «дисгармонии и внутренних противоречий» объяс­няли старение нарушением в координации функций и трофики, начиная с уровня клетки и до уровня целого организма. У высо­коорганизованных систем функции их отдельных частей подчинены требованиям целого организма, и чем сложнее эти зависи­мости, тем больше вероятность дисгармонии. Своеобразную разновидность теорий дисгармонии представляет концепция внутренних противоречий, согласно которой старение является результатом нарушения возможности восстановления клетки.

Существуют концепции, которые объясняют старение воз­действием биофизических факторов на генетический аппарат клетки и накоплением радиоактивных веществ. Высокая концен­трация радиоактивных элементов нарушает обменные процессы и вызывает процессы старения в клетке. В эксперименте установ­лено, что животные, подвергшиеся интенсивному облучению, ста­реют быстрее и имеют меньшую продолжительность жизни.

Специалисты института геронтологии и гериатрии АМН СССР выделили молекулярные, клеточные и нейрогумораль­ные механизмы старения.

1.3.3. Молекулярные и клеточные механизмы старения

К молекулярным и клеточным механизмам старения относятся:

1) нарушения генетического аппарата клетки, программы биосинтеза белка. Установлено, что изменения наступают во всех звеньях передачи генетической информации и приводят к нарушениям в регуляции генома. Известно, что белковые мо­лекулы являются основой жизненных процессов. Изменения регуляции генома приводят к неравномерным сдвигам в син­тезе белка, и это заканчивается нарушением функции клеток. В старости сокращается возможный диапазон стимуляции био­синтеза белка. В соответствии с гипотезой ошибок с возрастом могут накапливаться ошибки в генетической информации, что ведет к появлению «дефектных» белков;

2) нарушение клеточной биоэнергетики. Существенные из­менения происходят на этапах образования, передачи и исполь­зования энергии в клетке;

3) уменьшение клеточной массы. Нарушение функции кле­ток и их гибель являются итогом старения и сказываются на деятельности органов и всего организма в целом. Гибель части клеток приводит к тому, что на оставшиеся клетки приходит­ся большая нагрузка, что способствует их гиперфункции и гипертрофии и вызывает старение;

4) цитоморфологические изменения. При старении изменя­ются ядерно-цитоплазматические соотношения в клетке. В клетках, особенно неделящихся, увеличивается содержание пигмента липофусцина, который представляет собой скопле­ние продуктов их жизнедеятельности и способствует старению;

5) функциональные изменения. В старости существенно из­меняются функции клеток: снижается способность нейронов воспринимать информацию; секреторных клеток – синтезиро­вать и выделять вещества; сократительных клеток сердца – дли­тельно поддерживать высокий уровень работоспособности; рез­ко ограничиваются функциональные возможности органа при нагрузке. Одной из основных особенностей отдельных клеток и клеточных совокупностей является снижение их лабильно­сти, т.е. способности воспринимать частые ритмы возбуждения без их трансформации, что, в конце концов, и является причи­ной старения;

Для понимания механизма старения целост­ного организма большое значение имеет знание последователь­ности старения клеток различного типа. Широко распростра­нено мнение, что первичное старение свойственно неделящимся клеткам. Деление клетки освобождает ее от грубых возрастных изменений. Считается, что существует предел числа клеточных делений, который определяет время жизни клеточной популяции и обусловливает старение.

В условиях целостного организма старение клеток является сложной совокупностью их собственных возрастных изменений и регуляторных влияний всей внутренней среды организма. В соответствии с видом механизма старения можно выделить три типа клеток:

1) клетки, которым свойственно первичное старение;

2) клетки, процесс старения которых включает собственно возрастные изменения и регуляторные влияния;

3) клетки, старение которых опосредовано через весь комплекте внутриорганных влияний.

Срочно?
Закажи у профессионала, через форму заявки
8 (800) 100-77-13 с 7.00 до 22.00

Источник

Общие закономерности и теории старения. Виды старения в геронтологии

2. Старение есть результат разрушения организма вследствие неизбежного повреждающего действия сдвигов, возникающих в ходе самой жизни. Это многопричинный процесс, вызываемый различными факторами, действие которых повторяется и накапливается в течение всей жизни (стохастические теории, или теории изнашивания организма) (см.: Г. Крайг, 2000; Я. Стюарт-Гамильтон, 2002; Р. С. Яцемирская, И. Г. Беленькая, 1999).

Известный советский геронтолог В. В. Фролькис писал, что даже при старении как наиболее универсальном явлении природы наблюдаются парадоксы: каждый легко обнаружит разницу между молодым и старым, но никто не может дать исчерпывающую научную характеристику сущности старения и механизмов его развития (В. В. Фролькис, 1988). А. Комфорт в своем знаменитом труде «Биология старения» почти 40 лет назад подчеркивал, что ни одна из выдвинутых гипотез не в состоянии объяснить старение (Л. Комфорт, 1967).

Специалисты Института геронтологии и гериатрии Академии медицинских наук СССР выделили молекулярные, клеточные и нейрогуморальные механизмы старения. К молекулярным и клеточным механизмам относятся: нарушения генетического аппарата клетки, программы биосинтеза белка; нарушение клеточной биоэнергетики; уменьшение клеточной массы; цитоморфологические изменения; функциональные изменения; последовательность и закономерности старения клеток различных типов.

Возрастные изменения нейрогуморальной регуляции являются ведущим механизмом старения целостного организма.

Таблица 1 Анализ основных идей теорий старения

В отечественной геронтологии различают следующие виды старения:

1) естественное (физиологическое, нормальное) старение, которое характеризуется определенным темпом и последовательностью возрастных изменений, соответствующих биологическим, адаптационно-регуляторным возможностям данной человеческой популяции;

2) замедленное (ретардированное) старение, отличающееся более медленным, чем у всей популяции, темпом возрастных изменений. Предельным проявлением этого типа старения является феномен долголетия;

3) преждевременное (патологическое, ускоренное) старение. Для него свойственно раннее развитие возрастных изменений или более яркое их проявление в тот или иной возрастной период.

Источник

Общие закономерности и теории старения

Старение связано с изменениями, происходящими на всех
уровнях организации живой материи – молекулярном, субклеточном, клеточном, системном, целостного организма. Закономерные возрастные изменения организма называются гомеорезом. Гомеорез – «траектория изменения состояния физиологических систем, всего организма в течение жизни. Определение гомеореза позволяет прогнозировать возрастное развитие, его естественное, ускоренное или замедленное старение.

Для развития старения характерна гетерохронность – различие во времени наступления старения отдельных органов и тканей. Атрофия тимуса, например, у человека начинается в возрасте 13–15 лет, половых желез – в климактерическом периоде (48–52 года у женщин), а некоторые функции гипофиза сохраняются на высоком уровне до глубокой старости. Гетеротопность – выраженность процесса старения – неодинакова для разных органов и для разных структур одного и того же органа (например, старение пучковой зоны коркового вещества надпочечников выражено меньше, чем клубочковой). Возрастные изменения организма развиваются с
различной скоростью. Например, изменения опорно-двигательного аппарата медленно нарастают с возрастом; сдвиги в ряде структур мозга возникают поздно, но быстро прогрессируют, нарушая его функцию. Возрастные изменения организма развиваются разнонаправленно. Например, секреция половых стероидных гормонов уменьшается, а гонадотропных гормонов гипофиза увеличивается.

Одной из основных закономерностей старения организма
является снижение его адаптационно-регуляторных возможностей, то есть надежности. Эти изменения носят этапный характер.

В ходе эволюции наряду со старением возник и процесс витаукта. Витаукт– процесс, стабилизирующий жизнедеятельность организма, повышающий его надежность, направленный на предупреждение повреждения живых систем с возрастом и увеличение продолжительности жизни. Таким образом, возрастное развитие – этагенез – является результатом единства и противоположности двух процессов – старения и витаукта. Их взаимосвязь и определяет особенности видовой и индивидуальной продолжительности жизни.

На первом этапе – «максимальное напряжение» – благодаря
мобилизации процессов витаукта, приспособительных возможностей организма сохраняется оптимальный диапазон изменения обмена и функции, несмотря на прогрессирование старения.

На втором этапе – «снижение надежности» – несмотря на
процессы витаукта, снижаются приспособительные возможности организма при сохранении уровня основного обмена и функции.

Наконец, на третьем этапе (деградационный) изменяются основной обмен и функции. Следовательно, при старении снижается сначала способность адаптироваться к значительным нагрузкам и, в конце концов, изменяются уровень обмена и функции даже в покое.

Механизмы витаукта могут быть разделены на две группы.

Генотипические – генетически запрограммированные механизмы:

а) система антиоксидантов, связывающая свободные радикалы; б) система микросомального окисления печени, обезвреживающая токсические вещества; в) система репарации ДНК, ликвидирующая повреждение этой макромолекулы; г) антигипоксическая система, предупреждающая развитие глубокого кислородного окисления.

Фенотипические – механизмы, возникающие в течение всей жизни благодаря процессам саморегуляции и способствующие сохранению адаптационных возможностей организма: а) появление многоядерных клеток; б) увеличение размеров митохондрий на фоне уменьшения числа других; в) гипертрофия и гиперфункция отдельных клеток в условиях гибели части их; г) повышение чувствительности к медиаторам в условиях
ослабления нервного контроля.

История изучения старения. Гипотезы и теории. Существует около 300 гипотез старения, каждая из которых, пусть и односторонне, отражает ту или иную сторону сложнейшего биологического процесса.

Несмотря на большой интерес ученых самых разных специальностей и широких кругов научной общественности к проблеме старения, мы до сих пор не знаем в точности, что его вызывает. Нет пока единой универсальной и завершенной теории старения. Есть многочисленные гипотезы, нередко частично совпадающие друг с другом или рассматривающие разные звенья одних и тех же процессов. В целом эти гипотезы затрагивают все уровни – от молекулярного до систем регуляции целостного организма, так как при всей важности и первичной значимости молекулярно-генетических изменений только ими было бы трудно объяснить все многообразие проявлений в общей картине старения человека. На каждом новом уровне биологической организации возникают свои качественно новые механизмы, ведущие к старению.

По сути основной вопрос о природе старения был поставлен
еще знаменитым философом древности Аристотелем (384–322 до н. э.): является ли старение естественным процессом или болезнью? Как известно, древнегреческий ученый ответил на него так: «Болезнь есть преждевременно приобретенная старость. Старость – естественная болезнь». Это определение не потеряло своего значения и в наше время. Хотя ныне представляется неоспоримым, что старение это естественный процесс, несомненно и то, что у высших позвоночных и особенно у человека характерной формой старения является возрастание числа патологических изменений, проявляющихся различной симптоматикой и вызывающих разнообразные жалобы. Эту специфическую особенность периода увядания весьма лаконично, но точно выразил древнеримский врач Гален, писавший, что здоровье в старости качественно отличается от здоровья в любом другом возрасте, представляя нечто среднее между здоровьем и болезнью. Высказывание античного медика подтверждают результаты современных исследований долгожителей, чей возраст превысил 100 лет и о которых упоминалось в предыдущей главе.

К числу наиболее ранних гипотез относится представление
о старении, как прогрессивном истощении заданной жизненной силы, – например, восходящие к Аристотелю и Гиппократу теории «изнашивания» организма и «растраты» жизненной энергии и силы, прослеживающиеся вплоть до 50-х годов XX века и далее позднее.

Гипотезы износа. Наиболее примитивные механистические гипотезы рассматривали старение как простое изнашивание клеток и тканей. Известность получила одна из первых общебиологических теорий, предложенная Н. Рубнером (1908). Автор исходил из существования обратной зависимости между интенсивностью обмена, энергией и продолжительностью жизни: «энергетическая теория старения». Согласно расчетам Рубнера, количество энергии на 1 кг массы тела, которое может быть израсходовано за всю взрослую жизнь, постоянно у всех животных, и только человек имеет энергетический фонд в 3–4 раза больший, чем другие животные. Впоследствии это рассуждение не подтвердилось для многих видов. Неверным с точки зрения геронтологии, был и вытекающий отсюда вывод, что для продления своей жизни человек должен проявлять минимальную активность. На самом деле ситуация противоположная, и пассивный образ жизни сокращает ее срок.

Молекулярно-генетические гипотезы. Наибольшее внимание обычно привлекают молекулярно-генетические гипотезы, объясняющие процесс старения первичными изменениями генетического аппарата клетки. Большую их часть можно подразделить на два основных варианта. В первом случае возрастные изменения генетического аппарата клеток рассматриваются как наследственно запрограммированные, во втором – как случайные. Таким образом, старение может являться запрограммированным закономерным процессом, логическим следствием роста и созревания, либо результатом накопления случайных ошибок в системе хранения и передачи генетичес-
кой информации. Если придерживаться первого мнения, то старение по сути
становится продолжением развития, в течение которого в определенной, закрепленной в эволюции последовательности включаются и выключаются различные участки генома. Тогда при «растягивании» программы развития замедляется работа «биологических часов», задающих темп программе старения. Например, в опытах с ограничением питания в молодом возрасте (животные с «продленной жизнью») происходит замедление роста, а следовательно, и старения, хотя механизм далеко не так прост. Предполагается, что замедление роста и отодвигание полового созревания и достижения окончательных размеров тела приводит к увеличению продолжительности жизни. То есть, старение, как и другие этапы онтогенеза, контролируется генами.

Гено-регуляторная гипотеза.Согласно этой концепции первичные изменения происходят в регуляторных генах – наиболее активных и наименее защищенных структурах ДНК. Предполагается, что эти гены могут определять темп и последовательность включения и выключения тех генов (структурных), от которых зависят возрастные изменения в структуре и функции клеток. Прямых доказательств возрастных изменений ДНК немного. В последнее время высказывалось предположение о связи старения с участками ДНК, некоторые из которых сокращаются в размерах при старении. Сообщалось и об открытии особого хромосомного фермента, препятствующего старению ДНК и способного омолаживать клетки человека (В. Райт и сотрудники).

Гипотеза ошибок была впервые предложена Л. Оргелем (1963). Она основывается на предположении, что основной причиной старения является накопление с возрастом генетических повреждений в результате мутаций, которые могут быть как случайными (спонтанными), так и вызванными различными повреждающими факторами (ионизирующая радиация, стрессы, ультрафиолетовые лучи, вирусы, накопление в организме побочных продуктов химических реакций и другие). Гены, таким образом, могут просто терять способность правильно регулировать те или иные активности в связи с накоплением повреждений ДНК.

Особое значение придается так называемым «свободным радикалам» – высокоактивным химическим частицам. С возрастом они накапливаются в тканях и в силу своей активности могут в конечном итоге ухудшать работу клеток и повреждать ДНК. В экспериментах Н. М. Эммануэля (1972) достигнуть продление жизни лабораторных животных при введении веществ, связывающих свободные радикалы, прежде всего так называемых антиоксидантов (метионин, витамин Е и другие). Этот результат рассматривается как косвенное свидетельство в пользу свободнорадикальной гипотезы. В то же время существует специальная система репарации
(то есть, восстановления, от лат. reparation), обеспечивающая
относительную прочность структуры ДНК и надежность в системе передачи наследственной информации. В опытах на нескольких видах животных показана связь между активностью систем репарации ДНК и продолжительностью жизни. Предполагается ее возрастное ослабление при старении. Роль репарации отчетливо выступает во многих случаях преждевременного старения и резкого укорочения длительности жизни. Это относится, прежде всего, к наследственным болезням репарации (прогерии, синдром Тернера, некоторые формы болезни Дауна и другие). В то же время имеются новые данные о многочисленных репарациях ДНК, которые используются как аргумент против гипотез ошибок. В статье под названием «Наука отрицает старость» французский исследователь Р. Россьон (1995) полагает, что в свете этих фактов теория накопления ошибок в нуклеотидных последовательностях требует пересмотра. Все же репарация, видимо, не приводит к 100% исправлению повреждений. Возвращаясь к началу раздела, посвященного краткому обзору некоторых молекулярно-генетических гипотез старения, делаем вывод, что вряд ли позиции «запрограммированных» и «незапрограммированных» воздействий на генетический аппарат можно жестко противопоставлять друг другу. В процессе старения происходит взаимодействие генетических и экологических факторов, то есть, образ жизни, экология в широком плане, может повлиять на темп старения (Бердышев, 1976). Иными словами, представление о старении как следствии развития и дифференциации, неизбежный итог хода биологических часов, определяющих программу биологического развития, отнюдь не исключает влияния разнообразных случайных молекулярных повреждений, которые могут порождать дальнейшие ошибки.

Нейроэндокринные и иммунные гипотезы. Нейроэндокринная система человека является основным регулятором его жизненных функций. Поэтому с самого начала в геронтологии активно разрабатывались гипотезы, связывающие ведущие механизмы старения на уровне организма с первичными сдвигами в нейроэндокринной системе, которые могут привести к вторичным изменениям в тканях. При этом, более ранним представлениям о первичном значении изменений деятельности той или иной конкретной железы (гипофиза, щитовидной или, особенно, половых желез и так далее) приходят на смену взгляды, согласно которым при старении изменяется функция не одной какой-либо железы, а вся нейроэндокринная ситуация организма.

Довольно широкую известность получили гипотезы, связывающие старение с первичными изменениями в гипоталамусе. Гипоталамус – отдел промежуточного мозга, генератор биологических ритмов организма, играющий ведущую роль в регуляции деятельности желез внутренней секреции, которая осуществляется через центральную эндокринную железу – гипофиз.

Согласно гипотезе «гипоталамических часов» (Дильман, 1968, 1976), старость рассматривается как нарушение внутренней среды организма, связанное с нарастанием активности гипоталамуса. В итоге в пожилом возрасте резко увеличивается секреция гипоталамических гормонов (либеринов) и ряда гормонов гипофиза (гонадотропинов, соматотропина), а также инсулина. Но наряду со стимуляцией одних структур гипоталамуса, другие при старении снижают свою активность, что приводит к «разрегулированию» многих сторон обмена и функции организма.

Опыт создания общебиологической комплексной теории старения целостного организма отражен в адаптационно-регуляторной гипотезе (Фролькис, 1970, 1975). Она опирается на общее представление об изменениях саморегуляции организма на разных уровнях его организации как причинах старения. Следствием этих процессов являются сдвиги в адаптивных возможностях. Благодаря неравномерному характеру этих возрастных изменений, приспособительные механизмы развиваются на разных уровнях жизнедеятельности, начиная с регуляторных генов. Ведущее значение в механизмах старения целостного организма придается изменениям нейрогуморальной регуляции, затрагивающим и сферу психики, эмоций, мышечную работоспособность, реакции в системах кровообращения, дыхания и так далее. Вместе с гено-регуляторной концепцией (см. выше), эти положения и составляют основу адаптационно-регуляторной теории, рассматривающей старение как сложный, внутренне противоречивый процесс. В. В. Фролькис (1995) считает, что болезни старости также зависят от изменения активности определенных генов. Следовательно, можно предположить связь возрастной патологии с генорегуляторными механизмами старения.

Наряду с возрастной инволюцией, угасанием, нарушениями обменно-гормонального статуса и ряда функций, этот период характеризуется также возникновением важных адаптивных механизмов. Так, например, при падении секреции гормонов щитовидной железы повышается чувствительность к ним соответствующих тканей («мишеней»).

Особые приспособительные механизмы, характерные только для человека, – это высокий уровень социально-трудовой деятельности, активности, что позволяет сохранить умственную и физическую работоспособность до глубокой старости. Они тормозят старение и способствуют увеличению продолжительности жизни. Такое понимание механизмов старения согласуется с представлением о нем как о развивающейся в эволюции адаптации.

К молекулярно-генетическим и нейро-эндокринным гипотезам непосредственно примыкают и иммунные гипотезы старения.

Иммунная система тесно (читана с адаптацией, приспособлением организма к стрессу, вызываемому изменениями окружающей среды. Здоровая иммунная система защищает организм от вторжения вирусов, бактерий, грибков и многих других чужеродных субстанций. При старении ее функция снижена, она теряет свою эффективность в выполнении ряда специфических задач. С этим связано повышение восприимчивости организма к ряду заболеваний, особенно к так называемым аутоиммунным болезням, в основе которых лежит способность организма отличать «свои» белки от «чужих». У пожилых людей процент различных аутоантител, вырабатывающихся против собственных белков, значительно повышен. В период от 40 до 80 лет он может увеличиться в 6–8 раз. Все это ведет к саморазрушению и старению организма, его «иммунологическому разоружению». Критика этой гипотезы сводится к тому, что в этом случае речь идет не о первичных изменениях. Поскольку сама иммунная система очень сложна, а ее регуляция не вполне выяснена, попытки ее «омоложения» еще не вполне подготовлены: «взбодрение» общей иммунной реакции может усилить аутоиммунные процессы.

«Лимфоидная гипотеза». Новый вариант иммунной теории старения основывается на представлении о старении как возрастном снижении интенсивности самообновления организма и утрате его сопротивляемости, на несомненной связи иммунной системы со старением и длительностью предстоящей жизни (Подколзин, Донцов, 1996). Предполагается, что причиной рано наступающего снижения иммунных функций является
необходимость ограничения роста, причем, лимфоцитам приписывается контроль над процессами деления самых различных типов клеток, а следовательно, участие в ключевых механизмах реализации программы роста. Ослабление этой функции лимфоцитов может предопределить и снижение потенциальной способности клеток к делению в старости. Морфологическим субстратом старения, по мнению авторов гипотезы, является гипоталамус, оказывающий первичное регулирующее влияние на иммунную систему.

В качестве аргумента приводятся, в частности, некоторые
результаты пересадки регуляторных ядер гипоталамуса старым животным, что позволило восстановить у них ряд частных функций (половую, иммунную и другие) и достичь некоторых показателей общего омоложения.

В заключение можно отметить, что к настоящему времени
собрано огромное количество фундаментальных данных о сущности, особенностях и механизмах процессов старения на разных уровнях биологической организации. Хотя предложено уже около 300 гипотез, действенная полноценная теория онтогенеза пока еще не создана. Несомненно, что она вберет в себя многое из того, что содержится в современных гипотезах. В любом случае очевидно, что поскольку старение человека определяется по крайней мере двумя группами факторов – генетическими и экологическими, – не существует какой-то единственной универсальной причины старения, но множество частично взаимосвязанных и независимых механизмов как запрограммированных, так и случайных, которые и составляют комплексный феномен – старение.

Продолжительность жизни человека – комплексная биомедицинская и социо-демографическая проблема. Как и любой другой вид, человек имеет свою характерную видовую продолжительность жизни и соответствующую генетическую конституцию, однако большую роль в определении
продолжительности жизни играют у него, как например у млекопитающих в целом, экологические факторы. Полагают, что наследственные факторы определяют видовую скорость старения и продолжительность жизни, экологические – индивидуальные вариации этих признаков.

Уровень видовой продолжительности жизни определяется
по-разному, что в основном зависит от методических подходов. Еще французский натуралист XVIII века Ж. Бюффон (1707–1788) считал, что биологическая продолжительность жизни человека и других видов в 6–7 раз превышает период их роста. Для человека это, видимо, составило бы не менее 96–108 лет. Предлагаются и способы определения видовой
продолжительности жизни как «биологического предела»: в этом случае она просто сводится к максимальной продолжительности жизни, которая, как полагают, не изменилась сколько-нибудь существенно за обозримый исторический период, – возможно, начиная уже со среднего палеолита. Но потенциал продолжительности жизни мог реализоваться только вследствие развития сложного общественного и рационального поведения. Однако по определению видовая продолжительность жизни должна зависеть только от генотипа, тогда как наибольшая продолжительность жизни, то есть, предельный возраст, достигаемый некоторыми отдельными индивидами, зависит в немалой степени и от условий существования. Оправданными представляются попытки рассмотрения старения как интегрального процесса, создаваемого онтогенетическими и аккумуляционными механизмами, на которые в свою очередь влияют генетические и экологические факторы (Дильман, 1987). Рассматривая общие причины и механизмы старения, В. Н. Крутько и соавт. (1997) выделяют четыре общих типа старения: недостаточность проточности системы («загрязнение» организма); недостаточность действия отбора для сохранения только нужных структур в пределах данной системы; недостаточность самокопирования элементов системы (гибель необновляющихся элементов организма); ухудшение функции регуляторных систем.

Авторы подчеркивают, что основные типы старения могут проявляться бесконечным числом конкретных механизмов старения как
в одном организме, так и для организмов разных видов.

Основываясь на классических представлениях А. Вейсманна
(Weissmann, 1889), П. Медовара (Medawar, 1952), Г. Уильямса (Williams, 1957, 1966) о роли связанного с накоплением неблагоприятных мутаций естественного отбора в эволюции продолжительности жизни, в течение ряда лет Т. Кирквуд развивает эволюционную теорию старения, ключевым моментом которой он полагает представления о расходуемой соме (disposable soma theory) (Kirkwood, 1997, 2002). Как подчеркивает Т. В. L. Kirkwood (2002), на основании эволюционных теорий старения можно сделать ряд предсказаний в отношении роли геномных факторов, которые могут быть
вовлечены в процесс старения:

1 Маловероятно существование специфических генов старения.

2 Гены, имеющие особую важность для старения и долголетия, вероятнее всего регулируют поддержание и расходуемость сомы.

3 Могут существовать другие генетически определяемые факторы перераспределения баланса ресурсов (trade-offs) между преимуществами молодого организма и его жизнеспособностью в старческом возрасте.

4 Может существовать множество мутаций с отдаленным эффектом, которые вносят свой вклад в старческий фенотип.

Очевидно, что множество генов определяет старческий фенотип, и большие усилия будут необходимы для выяснения как их общего количества и их категорий, так и того вклада, который действительно является важным для старения. Эволюционная генетика старения еще не получила того признания, какого она того заслуживает, однако ее значение будет возрастать (Finch, Kirkwood, 2000; Partridge, 2001).

Несмотря на то, что долголетие человека в значительной мере
обусловлено генетическими факторами, негенетические факторы, такие как питание и образ жизни, также имеют очень большое значение. Поэтому важно не только идентифицировать гены, с которыми связаны продолжительность жизни и долголетие человека, а также развитие ассоциированных с возрастом заболеваний, но также выявить взаимоотношения между генами и факторами окружающей среды. Стиль жизни и социально-экономические факторы в очень большой степени оказывают влияние на долголетие человека.

А. М. Оловников (2000) выдвинул новую теорию регуляции
функции генома («фонтанная теория»), в основе которой лежат
представления о регулирующей роли ионных каналов внутренней
мембраны клеточного ядра. Нарушения их функции могут приводить к накоплению повреждений в хромосомах и ряду эпигенетических эффектов, таких как положение гена и трансвекция, что может
иметь значение в старении организма. Автор полагает, что по своему первичному механизму биологическое старение есть «болезнь
количественных признаков».

Термодинамические модели старения.Кинетико-термодинамические аспекты онтогенеза, в частности модели, рассматривающие изменения производства энтропии в процессе старения, опираются, как правило, на работы И. Пригожина. В них принимаются во внимание скорости выделения живых организмов, характеризующие интенсивность биохимических процессов, что, как заметил Г. П. Гладышев, имеет довольно косвенное отношение к старению самой структуры биосистемы. Указывается, что изменения энтропии открытой системы связано не только с тепловыми эффектами процессов, но и с обменом вещества и энергии с окружающей средой (Гладышев, Курнакова, 1998). Г. П. Гладышев активно разрабатывает термодинамическую теорию старения (Gladyshev, 1997, 2002; Гладышев, 1998, 2001). Согласно этой теории в онтогенезе наблюдается тенденция стремления к наиболее отрицательному значению удельной величины функции Гиббса (свободной энергии Гиббса) образования супрамолекулярных (надмолекулярных) структур тканей организма. Эта тенденция является причиной изменения надмолекулярного и химического составов, а также морфологической структуры тканей при старении. Автор полагает, что его теория позволяет оказывать воздействие не только на организм в целом, но и на отдельные типы клеток и тканей, замедляя или предотвращая их старение. В значительной мере взглядам Г. П. Гладышева соответствует точка зрения О. Туссана (Toussaint et al., 2002), рассматривающего процесс старения как увеличение специфической энтропии, увеличение которой в эволюции может, по крайней мере частично, объяснить феномен увеличения продолжительности жизни. Подчеркивается, что увеличение продолжительности жизни, обусловленной такой энтропией, возможно только у тех видов, которые не используют преимущества большой потенциальной энтропии для уменьшения своей репродуктивной способности как платы за возможное увеличение способности к репарации. Важным следствием развиваемой теории является вывод, что на фоне постоянных генетических характеристик организма, возможно его «омолаживание» и «старение» (органа, ткани или функциональной системы) только за счет изменения условий (параметров) среды обитания. Эти сдвиги возможны в пределах адаптивной зоны (адаптивных возможностей) и являются проявлением термодинамической «силы» окружающей среды в онтогенезе организма (Гладышев, Курнакова, 1998).

В работе Г. Д. Губина и соавт. (1998) предпринята попытка сформировать интегральное представление о закономерностях изменения временной организации биологических систем в процессе старения. Разграничиваются биологические ритмы, имеющие адаптивное значение, поддерживающие гармонию временных взаимоотношений функций организма и псевдоритмические компоненты, не имеющие адаптивного значения, а также шумы. Показано, что доля последних в процессе старения закономерно возрастает, что переводит биологическую систему в режим нерационального функционирования, способствует дисгармонии биологических процессов. Авторами предложена гипотеза возрастной ациркадной диссеминации биологических процессов, которая, по их мнению, служит проявлением несостоятельности стареющего организма адекватно противостоять второму постулату термодинамики и «бороться с энтропией», что может являться отражением дефицита энергетических ресурсов биосистемы.

Дата добавления: 2019-02-07 ; просмотров: 1975 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

Источник