I Стохастические теории

1.1) Свободно-радикальная теория старения

Гипотеза основана на неопровержимом факте: увеличение средней продолжительности жизни грызунов при длительном введении в пищу антиоксидантов.

Свободно радикальное окисление липидов является сложным многостадийным процессом. В качестве субстратов перекисного окисления выступают преимущественно ненасыщенные жирные кислоты фосфолипидов биологических мембран. Активатором перекисного окисления липидов служат свободно-радикальные формы кислорода, образующиеся при одноэлектронном восстановлении или одноэлектронном переносе в ферментативных и не ферментативных реакциях.

Для сдерживания процессов ПОЛ (перекисного окисления липидов) в клетке существуют антиоксидантные защитные механизмы. Неспецифическим фактором регуляции ПОЛ, действующим практически на всех стадиях процесса, является «структурный антиоксидантный эффект», который рассматривается как комплекс свойств липидного бислоя мембран, ограничивающих доступность активных форм кислорода, катализаторов ПОЛ, радикальных интермедиаторов к полиеновым ацилам фосфолипидов. К факторам, защищающим органы и ткани от избыточного окисления, являются супероксиддисмутаза, превращающая супероксидные радикалы кислорода в перекись водорода; каталаза, разрушающая перекись водорода; пероксидаза, инактивирующая перекиси липидов с использованием восстановленного глутатиона, а также глутатионредуктаза, церулоплазмин и другие.

В норме благодаря суммарной антиоксидантной активности тканей, перекисное окисление липидов поддерживается на достаточно низком уровне. В физиологических условиях величина АОА (антиокислительной активности) и ПОЛ во многом определяется полом, возрастом, сезонностью, циркадными ритмами, а также видом органов, тканей и ряда других факторов.

Установлено, что свободно-радикальное окисление имеет значение в метаболизме органов и тканей. Перекиси липидов участвуют в окислительном фосфорилировании, биосинтезе простагландинов, стероидных гормонов тромбоксанов, трансформации жирных кислот в углеводы. ПОЛ участвует в регуляции обновления и проницаемости липидов биологических мембран. Установлено, что интенсивность ПОЛ оказывает влияние на активность мембранных белков. Большое значение придается перекисям липидов в регуляции синтеза ДНК, РНК и белковых макромолекул. Было показано, что в физиологических условиях перекиси липидов участвуют в клеточном метаболизме и поддержании постоянства внутренней среды организма.

Таким образом, свободно-радикальное окисление протекает непрерывно в норме во всех тканях живых организмов и при низкой интенсивности является одним из неотъемлемых компонентов нормальных метаболических процессов.

При старении животных в большинстве органов и тканей активность перекисного окисления липидов возрастает, продукты которого повреждают молекулы, биомембраны клетки и приводят в целом к старению организма. При этом АОА изменяется в противоположную сторону. Между видовой продолжительностью жизни и содержанием «перекисей» показана обратная корреляционная зависимость.

Закономерность клеточного старения в свете свободно радикальной гипотезы удобно рассмотреть на примере клеток периферической крови, не способных к делению или делящихся достаточно редко (табл. 1). Уровень удельной активности антиокислительного фермента супероксиддисмутазы в различных форменных элементах крови существенно отличается.

Сопоставление активности супероксиддисмутазы клеток крови с их способностью к генерации супероксидных радикалов позволило проследить взаимосвязь указанных факторов со сроков жизни клеток в крови. Самая низкая активность супероксиддисмутазы наблюдается в гранулоцитах, эти клетки обладают способностью к мощной экзогенной генерации супероксидных радикалов, с помощью которых осуществляется бактерицидная функция. Для этой цели расходуется большая часть кислорода, потребляемого этими клетками. Срок жизни этих клеток невелик. Стимуляция фагоцитоза, сопровождающаяся респираторным взрывом и резким усилением генерации супероксидных радикалов, в той же степени ускоряют гибель фагоцитов. Эндогенная супероксиддисмутаза увеличивает при этом выживаемость фагоцитирующах клеток до уровня отдыхающих.

Таблица 1.

Зависимость между активностью супероксидисмутазы в форменных элементах крови человека, их способности к экзогенной генерации супероксидных радикалов и сроком жизни [В.А. Гусев, 2002]

Название клетки	Активность супероксиддисмутазы	Способность к экзогенной генерации супероксидных радикалов	Срок жизни
Гранулоцит	0,13±0,04	Сильная	12-14 ч
Тромбоцит	1,90±0,25	Слабая	7-14 сут.
Эритроцит	1,30±0,22	Очень слабая	100-120 сут.
Лимфоцит	0,56±0,02	Отсутствует	Годы

В литературе участие ПОЛ в процессе старения оценивается неоднозначно. Появление одной точки зрения связано с регистрацией в различных органах человека и животных при старении увеличения содержания продуктов ПОЛ, которым отводится центральная роль в инициации возрастных изменений. (Серкиз Я.И., 1984; Барабой В.А., 1998 и др.) В то же время наряду с повышением интенсивности ПОЛ показано снижения концентрации или активности компонентов АОА (Соколовский В.В., 1988; Девяткина Т.А., 1988). В качестве ведущих причин снижения АОА с возрастом можно считать увеличивающийся дефицит витаминов в организме, мутацию генов, кодирующий синтез АОФ; что в какой-то мере способствует устранению антагонизма между свободно-радикальной и генетических теорий старения.

Существенным фактором активации ПОЛ при старении может быть развитие гипоксии (вследствие снижения эластичности легочной ткани, нарушения функций гемоглобина, сократительной способности сердца и др.), сопровождающееся компенсаторным увеличением эффектов адреналина, увеличением концентрации активатора пол , активацией фосфолипаз и увеличение вследствие этого количества неэтерифицированных жирных кислот, которые легко подвергаются ПОЛ, что сопровождается повреждением белков, ферментов и мембран клеток, ускоряя процессы старения.

Важную роль ПОЛ/AOA в механизмах старения подтверждает исследования на экспериментальных моделях ускоренного старения и его коррекции с помощью введения антиоксидантов (Левицкий Е. Л., 1988). Однако антиоксиданты могут увеличивать лишь среднюю продолжительность жизни группы животных. Предполагают, что неспособность антиоксидантов увеличивать максимальную продолжительность жизни животных объясняется их свойством вызывать повреждение митохондрий. Антиоксиданты (в частности ионол) при длительном введении способны восстанавливать снижающееся при физиологическом старении метилирование ДНК, замедлять накопление повреждений в ДНК, предупреждать повреждение ДНК гидроксильными радикалами.

Таким образом, существенную роль свободно-радикального повреждения организма при старении подтверждают несколько групп результатов экспериментальных исследований: во-первых, зарегистрированное во второй половине онтогенеза увеличение содержания в некоторых органах продуктов ПОЛ (табл. 2). Во-вторых, возрастное снижение количества активности АОФ, в-третьих, возрастное снижение в организме природных антиоксидантов, в-четвертых, увеличение продолжительности животных под влиянием некоторых антиоксидантов (табл. 3). В-пятых – снижение содержания продуктов ПОЛ под влиянием геропротекторов или мероприятий геропротективного характера, а также факты обнаружения повышенного уровня ПОЛ у короткоживущих линий животных, активации ПОЛ в организме животных с экспериментально индуцированным старением

Таблица 2

Суммарное содержание свободных радикалов (на 1г сухого веса, относительно единицы) в органах собак разного возраста [Петяев М.М., 1972]

Ткань	Молодые собаки, 4,5 месяца	Старые собаки, 8 лет
Селезенка	18,4	28,0
Легкие	15,0	11,7
Скелетная мышца	2,3	5,4
Кора головного мозга	6,8	6,8
Гипофиз	10,3	18,1
Надпочечник	50,8	42,0
Эритроциты	10,3	18,1

Таблица 3

Антиоксиданты и продолжительность жизни экспериментальных животных [А.Г. Голубев, 2003 г]

Объект: Мыши	Антиоксидант	Примечания	Продолжительность жизни
			Средняя	Максимальная
C3H	этоксихин	Comfort et al., 1971	+18%	+25%
SHK	2-Этил-6-метил-3-оксипиридин	Эмануэль и соавт., 1977	+	+
C67BL/6J	Витамин С	Massie et al., 1984	+9%	+3%
C67BL/6J	Β-каротин	Massie at all., 1984	0	0
BALB/C	Β-ионол	Clapp et al., 1979	+30%	0
BC3F1	Β-маркаптоэтанол	Heidrick et al., 1984	+13%	+12%
LAF1	Β-меркаптоэтиламин	Harman et al., 1968	+29%	0
С3H	Витамин Е	Blackett et all., 1981	+	0
BALB/C	Витамин Е	Morley, Trainor., 2001	0	0
C57BL/6NIA	Смесь витамина Е, глутатиона, мелатонина и экстракта клубники	C возраста 18 мес. Lipman et al., 1998	0	0
C57BL/6	Смесь витаминов А,С,Е, рутина и селена	С возраста 2-9 мес. С возраста 16-23 мес. Bezlepkin et al., 1996	+10-16% 0	+10-16% 0
CBA	Мелатонин	Anisimov et al., 2001	+5%	+7%