131.Старіння. Структурні, функціональні, біохімічні прояви старіння. Прогерія. Сучасні теорії старіння.

Старение —это биологический разрушительный процесс, кото-рый неминуемо развивается с возрастом и ведет к ограничению адап-тационных возможностей организма, развитию возрастной патологии и увеличению вероятности смерти.

Старение классифицируют:

I. По темпам развития выделяют преждевременное (ускоренное) и ретардированное (замедленное) старение.

II. По причинам развития старение может быть физиологическим и патологическим. Физиологическое развивается как неминуемый биологический процесс, патологическое — под влиянием патогенных факторов.

III. В зависимости от уровня биологической организации выде-ляют старение молекул, клеток, органов и систем, организма в целом.

Основные закономерности процесса старения:

1. Гетерохронность — разное время появления возрастных изме-нений в разных тканях, органах и системах.

Так, инволюция вилочковой железы начинается в возрасте 13~15 лет, а инволюция половых желез — в возрасте 48~52 года.

2. Гетеротопность — неодинаковая выраженность процесса старе-ния в разных органах и структурах одного и того же органа.

Например, старение пучковой зоны коры надпочечников выраже-. но в меньшей степени, чем клубочковой и сетчатой.

3. Гетерокинетичность — развитие возрастных изменений с раз-личной скоростью.

В одних органах возрастные изменения развиваются рано, мед-ленно и плавно, в других — позже, но стремительно.

4. Гетерокатефтентность — разнонаправленность возрастных из-менений.

Это свойство связано с угнетением одних и активацией других жизненных процессов в стареющем организме.

Такими структурными изменениями проявляется ста-рение:

В процессе старения на клеточном уровне обнаруживаются при-знаки повреждения. Уменьшаются размеры ядра, оно сморщивается, появляются ядерные включения неизвестного происхождения. Уве-личивается объем цитоплазмы, происходит ее вакуолизация, появля-ется много включений, состоящих из липофусцина и гемосидерина. Уменьшается количество митохондрий, рибосом, общая площадь цистерн эндоплазматического ретикулума. В то же время возрастает

количество лизосом, уменьшается устойчивость лизосомных мем-бран.

На тканевом и органном уровнях отмечаются явления атрофии — уменьшается количество функционально активных клеточных элемен-тов паренхимы. Если общая клеточная масса организма человека в возрасте 25 лет составляет 47% массы тела, то в возрасте 70 лет — только 36%,

Одновременно увеличивается количество функционально неак-тивных компонентов органов и тканей — развивается их физиологиче-ский склероз.

На уровне организма в целом старение проявляется характерным видом старого человека: изменяется кожа, она становится тонкой с морщинами и пигментными пятнами; меняется осанка; происходит ат-рофия скелетных мышц и жировой ткани; появляется седина.

Такими функциональными изменениями проявляется старение:

В процессе старения уменьшается функциональная активность клеток, тканей, органов и систем; уменьшаются их функциональный резерв и надежность.

На уровне клеток отмечаются нарушения электрофизиологиче-ских процессов (изменения потенциалов действия и покоя, уменьше-ние скорости распространения возбуждения и др.); уменьшение ми-грационной способности клеток; нарушения эндо- и экзоцитоза, сокра-тимости, процессов клеточного деления, межклеточных взаимодейст-вий и рецепции.

Отмечаются нарушения сенсорной, интегративной, двигательной и вегетативной функций нервной системы. Функция одних эндокринных желез (половых, щитовидной) угнетается, деятельность других (адено-гипофиз) — наоборот, увеличивается. Существенные изменения пре-терпевает функция системы кровообращения: уменьшаются минутный и ударный объемы сердца, увеличивается общее периферическое со-противление и артериальное давление, развивается возрастной атеро-склероз.

Уменьшаются статические и динамические показатели легочной вентиляции, секреторная и двигательная активность органов пищева-рения. Нарушаются антитоксическая функция печени, выделительные функции почек.

На уровне организма в целом увеличивается утомляемость, уменьшается трудоспособность и адаптационные возможности орга-низма.

Такие биохимические признаки характерны для старе-ния:

При старении в клетках появляются и накапливаются несвойст-венные норме вещества — липофусцин, амилоид. Образуются ано-мальные белки, имеющие внутримолекулярные "сшивки"; изменяется активность многих ферментов. В соединительной ткани появляется "старый" коллаген, плохо растворимый, с многочисленными внутри- и межмолекулярными "сшивками".

Нарушается функционирование генома клеток: расстраивается ре-гуляция работы генов, возникают мутации, страдают процессы транс-крипции.

Существенные изменения претерпевает энергетический обмен: уменьшается интенсивность тканевого дыхания и увеличивается ак-тивность гликолиза, уменьшается содержание АТФ и креатинфосфата г. клетках; угнетается активность АТФ-аз.

Во многих структурах увеличивается интенсивность пероксидного окисления липидов.

В крови возрастает содержание холестерина, липопротеинов очень низкой и низкой плотности.

Теория генетически запрограммиро-ванного старения.

В соответствии с этими теориями, старение, как и другие этапы индивидуального развития, является генетически запрограммирован-ным процессом.

Существует генетическая программа старения, реализация кото-рой начинает осуществляться с определенного возраста. Факторы внешней среды, если и влияют на темпы развития старения, то незна-чительно.

Механизмы старения сложились в эволюции как инструмент, ко-торый ограничивает продолжительность индивидуальной жизни. Вы-мирание отдельных особей, т.е. смена одних поколений другими, обес-печивает лучшее приспособление вида в целом к условиям существо-вания.

В качестве доказательства основных положений этих теорий приводят факт существования больших различий в максимальной продолжительности жизни отдельных видов. Кроме того, известно, что продолжительность жизни однояйцевых близнецов почти одина-кова.

Экспериментальной основой теорий генетически запрограммиро-ванного старения является открытие Хейфликом лимита клеточного деления (лимита Хейфлика). Было показано, что клетки могут делить-

ся только определенное количество раз. Это количество заложено в генетической программе клетки.

Так, фибробласты новорожденного человека, перенесенные в культуральную среду, дают 50 делений и не больше. Если брать фиб-робласты у особей разного возраста, то чем старше особь, тем меньшее число делений дают клетки в культуре, и наоборот.

Количество делений клеток в культуре зависит от продолжитель-ности жизни представителей данного вида. Так, лимит Хейфлика у мышей значительно меньше, чем у человека.

По расчетам Хейфлика, максимальная продолжительность жизни человека должна составлять 110-120 лет, что до определенной степени подтверждается.

Теория накопления повреждений, объ-ясняющих причины старения.

В соответствии с теориями накопления повреждений, старение является вероятностным (стохастическим) процессом. Другими слова-ми, старение не запрограммировано, оно развивается вследствие дей-ствия на организм разнообразных повреждающих факторов внешней и внутренней сред. Влияние этих факторов ведет к накоплению в орга-низме невосстанавливаемых повреждений. Таким образом, с возрастом увеличивается вероятность старения.

К факторам, способствующим развитию старения, относятся ио-низирующая радиация (даже фоновый уровень), химические факторы, предыдущие инфекции, случайные колебания температуры и рН в микрообъемах и др.

Сходясь в главном, разные теории этой группы отдают предпоч-тение какому-либо одному фактору повреждения как причине старе-ния. Отсюда и названия теорий: теория соматических мутаций, теория "ошибок", теория свободных радикалов, теория "сшивок" макромоле-кул, теория аутоиммунного старения и др.

Синтетические теории объединяют основные положения теорий генетически запрограммированного старения и теорий накопления по-вреждений.

Считают, что в организме генетически детерминированы не про-должительность жизни и активные механизмы старения, а свойства организма, от которых зависит темп развития старения. Старение по существу является побочным продуктом нарушения функционирова-ния этих систем.

Факторы внешней и внутренней сред могут ускорять старение, внося в него стохастический элемент.

В соответствии с синтетическими теориями ин-дивидуальная продолжительность жизни определя-ется главным образом стохастическими эффектами, в то время как видовая —генетически детерминиро-ванными факторами.

Наибольшее развитие эти взгляды получили в адаптационно-регуляторной теории (В.В.Фролькис) и гипоталамической теории (В.М.Дильман).

Прогерия — это патологическое старение, возникающее в ре-зультате действия на организм патогенных факторов. Примером являет-ся синдром Гетчинсона-Гилфорда. Это аутосомно-рецессивное наследст-венное заболевание. Его первые признаки появляются очень рано, уже на первом году жизни. Характерны задержка роста, поседение волос, об-лысение, кожа приобретает старческий вид, развивается катаракта, атеро-склероз. Смерть, как правило, наступает на 1-2-ом десятилетии жизни.