30. Гипотезы, объясняющие механизмы старения. Зависимость проявления старения от генотипа, условий и образа жизни.

Геронтология знает не менее 500 гипотез, объясняющих причину и механизмы старения. Многие исследователи связывают начальные изменения старения организма с изменениями строения, и следовательно физико-химических и биологических свойств макромолекул: ДНК, РНК, белков хроматина. К рассматриваемому направлению относятся также гипотезы, в нарастающем с возрастом износе структур в диапазоне от макромолекул. Второе направление представлено генетическими или программными гипотезами, согласно которым процесс старения находится под генетическим контролем. Ряд наблюдений легли в основу достаточно распространенной точки зрения о наследуемости продолжительности жизни и, следовательно наличии генетического контроля даже особой генетической программы старения. Называют разные пути такого контроля. Во-первых, это плейотропное действие, свойственное многим генам. Во-вторых, со временем в генотипах соматических клеток, особенно в области регуляторных нуклеотидных последовательностей. В третьих, генетические влияния на скорость старения могут быть связаны с генами предрасположенности к хроническим заболеваниям, такими как ишемическая болезнь сердца, атеросклероз сосудов головного мозга. Условия жизни относятся к категории понятий, отличающихся широтой и некоторой размытостью границ. Если для животных оно включает природно-географические, прежде всего климатические факторы, то в отношении человека необходимо учитывать также и социально- экономические факторы. Исследование влияний условий жизни на процесс старения проводят несколькими путями:

1) Путем изучения скорости соответствующих изменений организмов;

2) Путем сопоставления значений смертности или продолжительности жизни.

3) Свой клад вносит изучение распределения по планете долгожителей.

В процесс старения вовлекаются все структуры и функции организма. Важным свойством яв-ся гетерогенность.

Понятие образа жизни в строгом смысле применимо лишь к человеку, т.к. включает в себя осознанное отношение к собственным действиям. В повседневной жизни образ жизни нередко называется как внешним обстоятельством. Значение образа жизни в изменении скорости старения усиливается тем, что те и или иные привычки, среди которых есть вредные, устанавливаются в раннем возрасте и сопровождают человека на протяжении всей жизни. Одна из важных сторон, характеризующих образ жизни, это диета и семейная жизнь.

31. Механизмы, лежащие в основе онтогенеза. Дифференциальная активность генов и ее роль в дифференцировке клеток.

Развитие человека – это сложный биологический процесс, представляющий собой совокупность закономерных, взаимосвязанных, характеризующихся определенной временной последовательностью структурных, физиологических и метаболических изменений от зачатков, имеющих простое строение, до сложных органов. Такой процесс развития человека принято обозначать как онтогенез.

Термин «Онтогенез» введён Э. Геккелем (1866) при формулировании им биогенетического закона. Онтогенез разделяют на три периода: зародышевый (эмбриональный, или пренатальный) и послезародышевый (постэмбриональный, или постнатальный) и период развития взрослого организма (неотальный).

Онтогенез включает рост, т. е. увеличение массы тела, его размеров, дифференцировку. В основе онтогенеза лежит сложный процесс реализации на разных стадиях развития организма наследственной информации, заложенной в каждой из его клеток. Обусловленная наследственностью программа онтогенеза осуществляется под влиянием многих факторов (условия внешней среды, межклеточные и межтканевые взаимодействия, гуморально-гормональные и нервные регуляции и т.д.) и выражается во взаимосвязанных процессах размножения клеток, их роста и дифференцировки. Все связанные с изменением наследственности, новые в эволюционном отношении признаки возникают в онтогенезе, но лишь те из них, которые способствуют лучшему приспособлению организма к условиям существования, сохраняются в процессе естественного отбора и передаются последующим поколениям, т. е. закрепляются в эволюции.

Критические периоды в онтогенезе человека

С конца XIX в. существует представление о наличии в онтогенетическом развитии периодов наибольшей чувствительности к повреждающему действию разнообразных факторов. Эти периоды получили название критические, а повреждающие факторы (включают лекарственные средства, наркотики и многие другие вещества) — тератогенные.

Некоторые ученые полагают, что наиболее чувствительными к самым разнообразным внешним воздействиям являются периоды развития, характеризующиеся активным клеточным делением или интенсивно идущими процессами дифференциации. П. Г. Светлов, в середине XX столетия внесший большой вклад в разработку проблемы, считал, что критические периоды совпадают с моментом детерминации, который определяет конец одной и начало другой, новой цепи процессов дифференциации, т.е. с моментом переключения направления развития. По его мнению, в это время имеет место снижение регуляционной способности. Критические периоды не рассматривают как наиболее чувствительные к факторам среды вообще, т.е. независимо от механизма их действия. Вместе с тем установлено, что в некоторые моменты развития зародыши чувствительны к ряду внешних факторов, причем реакция их на разные воздействия бывает однотипной.

Критические периоды различных органов и областей тела не совпадают, друг с другом по времени. Причиной нарушения развития зачатка является большая чувствительность его в данный момент к действию патогенного фактора, чем у других органов. При этом действие разных факторов может вызвать одну и ту же аномалию. Это свидетельствует о неспецифическом ответе зачатка на повреждающие воздействия. В то же время некоторая специфичность тератогенных факторов выражается в том, что, будучи различными, они оказывают максимальное повреждающее действие не на одних и тех же стадиях развити

Дифференцировка — это процесс, в результате которого клетка становится специализированной, т.е. приобретает химические, морфологические и функциональные особенности. В самом узком смысле это изменения, происходящие в клетке на протяжении одного, нередко терминального, клеточного цикла, когда начинается синтез главных, специфических для данного клеточного типа, функциональных белков. Примером может служить Дифференцировка клеток эпидермиса кожи человека, при которой в клетках, перемещающихся из базального в шиповатый и затем последовательно в другие, более поверхностные слои, происходит накопление кератогиалина, превращающегося в клетках блестящего слоя в элеидин, а затем в роговом слое — в кератин. При этом изменяются форма клеток, строение клеточных мембран и набор органоидов. На самом деле дифференцируется не одна клетка, а группа сходных клеток. Примеров можно привести множество, так как в организме человека насчитывают порядка 220 различных типов клеток. Фибробласты синтезируют коллаген, миобласты — миозин, клетки эпителия пищеварительного тракта — пепсин и трипсин. 338

В более широком смысле под дифференцировкой понимают постепенное (на протяжении нескольких клеточных циклов) возникновение все больших различий и направлений специализации между клетками, происшедшими из более или менее однородных клеток одного исходного зачатка. Этот процесс непременно сопровождают морфогенетические преобразования, т.е. возникновение и дальнейшее развитие зачатков определенных органов в дефинитивные органы. Первые химические и морфогенетические различия между клетками, обусловливаемые самим ходом эмбриогенеза, обнаруживаются в период гаструляции.

Можно выделить целый ряд признаков, которые характеризуют степень дифференцированности клеток. Так, для недифференцированного состояния характерны относительно крупное ядро и высокое ядерно-цитоплазматическое отношение V_ядра/V_{цитоплазмы} (V—объем), диспергированный хроматин и хорошо выраженное ядрышко, многочисленные рибосомы и интенсивный синтез РНК, высокая митотическая активность и неспецифический метаболизм. Все эти признаки изменяются в процессе дифференцировки, характеризуя приобретение клеткой специализации.

Процесс, в результате которого отдельные ткани в ходе дифференцировки приобретают характерный для них вид, называют гистогенезом. Дифференцировка клеток, гистогенез и органогенез совершаются в совокупности, причем в определенных участках зародыша и в определенное время. Это очень важно, потому что указывает на координированность и интегрированность эмбрионального развития.