1.5. Характеристика процессов старения

Старение — нормальный, закономерный, на­следственно запрограммированный и завися­щий от геосоциальных условий процесс, ха­рактеризующийся ослаблением активной де­ятельности организма и репродуктивной спо­собности.

Проблема старения организма имеет важ­ное общебиологическое и социальное значе­ние. Старение присуще любой живой систе­ме; это неотъемлемое свойство, атрибут жизни, естественный процесс, определяю­щий продолжительность жизни.

1.5.1. ПРОДОЛЖИТЕЛЬНОСТЬ ЖИЗНИ ЧЕЛОВЕКА. ПОНЯТИЯ О СТАРЕНИИ И СТАРОСТИ

На протяжении истории человечества про­изошло увеличение средней продолжитель­ности жизни, что особенно заметно в XX столетии. Так, в XIV—XVII вв. средняя про­должительность жизни человека составляла всего 24—29 лет, в конце XIX в. в странах Ев­ропы средняя продолжительность жизни была равна 42 годам, а во второй половине XX в. она превысила 70 лет. Это было достиг­нуто за счет профилактики и лечения инфек­ционных заболеваний, улучшения условий жизни.

Основными причинами смерти современного человека являются хронические неинфекци­онные заболевания: атеросклероз, гиперто­ния, связанные с ними ишемическая болезнь сердца, инфаркт миокарда, кровоизлияние в мозг, злокачественные опухоли; существен­ную роль играют и инфекционные заболева­ния — грипп, пневмония. Предполагают, что эффективная профилактика только сердеч­но-сосудистых заболеваний может привести к повышению средней продолжительности жизни до 85 лет. Резервы повышения про­должительности жизни кроются в оптимиза­ции двигательной активности, питания, рит­мов жизни и эмоциональных реакций чело­века. Именно таким путем в последние деся­тилетия были снижена смертность и увеличе­на продолжительность жизни в развитых странах.

В мире увеличивается число людей пожи­лого и старческого возраста, в связи с чем ак­туальным становится вопрос о разработке способов повышения их работоспособности. В подавляющем большинстве случаев не­мощность людей пожилого возраста развива­ется не только в результате старения, но и

из-за болезней, неразрывно связанных с этим процессом. Механизмы старения, его общебиологические закономерности изуча­ются наукой геронтологией, цель которой за­ключается в том, чтобы «добавить не только годы к жизни, но и жизнь к годам». Болезни стареющего организма, их лечение и профи­лактика изучаются гериатрией.

Следует строго различать понятия «ста­рение» и «старость». По определению В.В.Фролькиса, старость — это «неизбежно наступающий заключительный период инди­видуального развития». Из табл. 1.1 видно, что этот период начинается формально с 75-летнего возраста человека. Старение представляет собой разрушительный про­цесс, который развивается из-за нарастающе­го с возрастом повреждения организма внеш­ними и внутренними факторами. Он ведет к недостаточности физиологических функций, гибели клеток, ограничению приспособи­тельных возможностей организма, снижению его надежности, развитию возрастной пато­логии, увеличению вероятности смерти.

Как и другие изменения организма, веду­щие к нарушению гомеостазиса, старение сдерживается процессами восстановления и саморегуляции; совокупность их может быть названа процессами антистарения, или вита-укта (vita — жизнь, auctum — увеличивать). По мнению одних авторов, старение начина­ется с первых этапов жизни, по мнению дру­гих — после полового созревания (последнее более вероятно). Признаки старения в на­чальные периоды незаметны, так как их про­явлению препятствуют активные механизмы антистарения. Однако в последующем систе­ма антистарения также претерпевает возрас­тные изменения и становится менее эффек­тивной. В возрасте 45—55 лет признаки ста­рения развиваются особенно быстро; именно в этот период у некоторых людей могут появ­ляться признаки преждевременного старе­ния, значительно повышающего вероятность развития возрастной патологии.

1.5.2. ТЕОРИИ СТАРЕНИЯ. ВАРИАНТЫ СТАРЕНИЯ

Существуют две основные точки зрения на природу старения. Одна из них состоит в том, что старение генетически запрограмми­ровано в организме, так же, как, например, половое созревание. Активно ведутся поиски гена старения. В последние годы в этом на­правлении появляются первые позитивные данные. Второй взгляд на старение основан на допущении, что в ходе индивидуальной

10

жизни в генетическом коде развиваются ошибки, ведущие к синтезу ошибочных мо­лекул белков. Последние перестают выпол­нять свои прежние функции, что ведет к на­рушению деятельности клеток. Согласно этой точке зрения, старение — стохастичес­кий, вероятностный процесс.

Обе эти идеи находят подтверждение. Так, разные виды животных имеют различные сроки жизни: дикие слоны живут примерно 35 лет, а мыши — не более 2 лет; однояйце­вые близнецы имеют, как правило, одну и ту же продолжительность жизни. Однако от­дельные представители одного и того же вида могут сильно различаться по срокам жизни, что говорит о важной роли не только генети­ческого кода, но и экзогенных факторов. Ор­ганизму человека и млекопитающего живот­ного свойственны не только гомеостазис, но и возрастные изменения систем саморегуля­ции в процессе старения. Если исходный уровень функций многие годы жизни остает­ся практически на одном и том же уровне, то адаптивные изменения функций или резерв­ные возможности органов и систем с возрас­том ограничиваются.

Возрастные сдвиги параметров обмена ве­ществ и функций организма или их отсутст­вие в процессе старения сводятся к трем типам. По первому типу, характеризующему­ся снижением параметров функций, изменя­ются сократительная способность сердца, секреторная активность пищеварительных и ряда эндокринных органов, а также аккомо­дационная способность глаза, острота зрения и слуха, физическая работоспособность и др. Ко второму типу можно отнести отсутствие сдвигов таких параметров, как концентрация глюкозы в крови, клеточный состав крови, мембранный потенциал клеток. К третьему типу относят повышение параметров функ­ций, чувствительность ряда структур, напри­мер мышцы сердца и стенок кровеносных со­судов, к гуморальным факторам, повышение концентрации в плазме крови холестерина, лецитина. У женщин повышается секреция гонадотропных гормонов гипофиза.

Старение отдельных тканей, органов и систем развивается гетерохронно, т.е. с разной интенсивностью во времени. Так, снижение на две диоптрии аккомодационной способности глаза человека развивается уже к десятилетнему возрасту, атрофия вилочко-вой железы — к 13—15 годам, инволюция по­ловых желез у женщин,— в среднем к 48— 52 годам. Некоторые функции, например секреция кортикотропина гипофизом, сохра­няются до глубокой старости. В одном и том

же органе старение может развиваться г е-теротропно, т.е. с разной скоростью в различных структурах органа. Так, старение пучковой зоны коры надпочечников, выраба­тывающей глюкокортикоиды, обычно проис­ходит медленнее, чем клубочковой и сетча­той зон.

Существуют индивидуальные особенности старения. У одних людей раньше и в большей степени изменя­ются функции сердечно-сосудистой системы, у других — нервной системы, у третьих — опорно-двигательного аппарата. Описаны и популяционные особенности старения, опре­деляемые характером внешней среды и обра­зом жизни. Так, сравнительно низкий уро­вень артериального давления и его возрас­тного повышения отмечается в Абхазии, на Украине и в Молдавии. У японцев уровень холестерина ниже, а артериальное давление увеличивается с возрастом в большей степе­ни, чем у европейцев и американцев.

Знание механизмов развития старения и причин преждевременной смерти, несомнен­но, поможет найти способы воздействия на них, а значит, и увеличить продолжитель­ность и качество жизни.

1.5.3. ВОЗРАСТНЫЕ ИЗМЕНЕНИЯ ОРГАНИЗМА И ИХ ПРОФИЛАКТИКА

Старение проявляется на всех уровнях орга­низации живых систем — от молекулярного до организменного.

А. Молекулярный уровень. Первичные ме­ханизмы старения связаны с возрастными из­менениями генетического аппарата клетки, приводящими в свою очередь к изменениям синтеза белков и нарушениям структуры и функции клеток. Более всего изменяется ре-гуляторный отдел генома, занимающий, как известно, 95 % молекулы ДНК и менее защи­щенный от внутриклеточных влияний. Эти изменения приводят к увеличению количест­ва фетального гемоглобина, нарушениям ферментативных процессов, регенерации элементов крови и замедлению активации биосинтеза белка при повышении функцио­нальной нагрузки на орган. Так, из-за умень­шения темпов гипертрофии сердца при по­вышенных нагрузках возрастает вероятность развития у пожилых и старых людей недоста­точности кровообращения. Не исключено, что нарушение регулирования генома в про­цессе старения может быть причиной актива­ции «генов-самоубийц» и появления ранее не синтезировавшихся в клетке белков, приво­дящих клетки к гибели. Могут стареть и от-

11

дельные белковые молекулы. Сравнительно недавно исследователями изучены свойства реакций «побурения», или гликирования, со­стоящих в неферментативном, случайном хи­мическом присоединении к белкам и амино­кислотам молекул глюкозы и образовании стойких соединений желто-коричневого цве­та. Этот процесс является началом каскада реакций, ведущих к необратимым «сшивкам» между собой и образованию структурных долгоживущих белковых молекул. С возрас­том такие молекулы накапливаются, снижая растяжимость тканей легких и сердца, вызы­вая помутнение хрусталика глаза, уменьшая проницаемость и просвет капилляров. При сахарном диабете, когда концентрация глю­козы значительно повышается, явления, по­добные вышеописанным, развиваются осо­бенно быстро. Защитой от процесса гликиро­вания являются реакции макрофагов, однако с увеличением возраста активность таких реакций снижается. На мышах показано, что это связано с уменьшением числа рецепторов макрофагов к продуктам гликирования бел­ков.

Б. Клеточный уровень. В процессе старе­ния уменьшаются размеры клеток и их ядер, снижается устойчивость лизосомальных мем­бран, но активность ферментов лизосом, на­против, повышается. В клетках накапливает­ся пигмент липофусцин, который иногда на­зывают старческим. Полагают, что липофус­цин представляет собой скопление продуктов распада органелл клетки, выражение изна­шивания клеточных структур. В клетках пе­чени, почек, мышц уменьшается содержание калия и растет концентрация натрия и хлора. Падает возбудимость миоцитов, повышается возбудимость мотонейронов спинного мозга. Лабильность нейронов снижается, уменьша­ются амплитуда потенциалов действия и ско­рость их проведения. Число рецепторов кле­ток ко многим гормонам и медиаторам пада­ет, хотя сродство ряда рецепторов к гормо­нам повышается, что становится причиной повышения чувствительности клеток к соот­ветствующим гормонам.

В миоцитах изменяется электромехани­ческое сопряжение в связи с ухудшением способности саркоплазматического ретику-лума к связыванию и освобождению кальция, уменьшается активность Са-АТФазы сокра­тительных белков.

При старении в клетках снижается коли­чество АТФ и ключевого фермента-Na/K-АТФазы, уменьшается скорость ионного транспорта. Во многих клетках большую роль в энергетическом обмене начинает приобре-

тать древний, резервный путь генерации энергии — гликолиз. Мембраны клеток ста­новятся более жесткими и менее тягучими. Эти изменения в значительной степени свя­заны с накоплением в тканях свободных ради­калов кислорода, перекисных соединений ли­пидов. Под влиянием этих веществ повыша­ется проницаемость клеточных мембран, снижается гидрофобность их липидного слоя. Ряд гидролаз выходит за пределы лизо­сом и повреждает клеточные структуры. Такие явления имеют значение для развития не только старения, но и патологических процессов, в частности появления опухолей.

В организме животных и человека сущест­вуют и защитные (антиоксидантныв) факто­ры, к которым относятся ферменты — ката-лаза, пероксидаза, супероксиддисмутаза; гор­моны, например эстрогены и тироксин, а также витамины: альфа-токоферол, аскорби­новая кислота, витамин К. Как и ряд других защитных механизмов, их можно отнести к системе антистарения. У долгожителей — представителей самых различных видов, от мыши до человека, — находят большое коли­чество ферментов, инактивирующих свобод­ные радикалы. В организме женщин, продол­жительность жизни которых во многих стра­нах выше, чем у мужчин, находят, кроме яв­ного преобладания антиоксидантов — эстро­генов, значительно большее, чем у мужчин, содержание токоферола.

Одна из наиболее изученных моделей тор­можения процессов старения и увеличения продолжительности жизни — калорийно ог­раниченное питание — также может быть объяснена с позиций роли свободных ради­калов в процессах старения. Для питания людей-долгожителей характерны невысокая калорийность пищи и большее потребление с пищей витаминов-антиоксидантов. Все это способствует ограничению образования сво­бодных радикалов.

Известно, что свободнорадикальное окис­ление липидов значительно активируется при стрессах, поэтому эндоперекиси иногда на­зывают стрессинами. Стрессы одиночества и развивающаяся в пожилом возрасте тревож­ность как проявление хронического стресса значительно ускоряют процессы старения.

В. Тканевый уровень развития старения характеризуется снижением числа активных клеток органа. Так, количество нервных кле­ток мозга человека может снижаться в целом на 10—20 %, а в некоторых отделах, напри­мер в коре мозжечка, — на 30—50 %. После 70 лет потеря нейронов коры больших полу­шарий составляет в среднем 1,4 % в год.

12

Число почечных нефронов у старых людей уменьшено в среднем на 30—50 %. Клеточная масса составляет у 25-летних мужчин 47 %, а у 70-летних — лишь 36 % от общей массы тела. В опытах на старых крысах выявлено снижение числа легочных альвеол на 40 %.

В процессе старения прогрессирующе ат­рофируются первичные лимфоидные орга­ны — тимус и костный мозг, уменьшается число периферических Т-лимфоцитов. После 60 лет наблюдается снижение общей массы тела вследствие уменьшения синтеза белка, содержания в клетках калия и воды, сниже­ния содержания активных клеток, деминера­лизации костей, уменьшения безжировой массы. При этом доля жировой массы воз­растает: от 35 до 60 лет у мужчин масса жира ежегодно увеличивается на 0,2—0,8 кг, этому приросту способствуют гиподинамия и избы­точно калорийное питание.

Известно, что при напряженной деятель­ности используются резервные элементы тканей и органов; в процессе старения в связи со снижением числа клеток этот резерв уменьшается. Поэтому активно функциони­рующие клетки выполняют большую нагруз­ку, чем в более ранние возрастные периоды. В результате развивается повышенный син­тез белка, клетка увеличивается в размере (гипертрофируется). Такие клетки встреча­ются наряду с явно «стареющими» в мозге, миокарде, печени, эндокринных органах. Подобные механизмы тормозят процессы старения, удлиняют жизнь при регулярных двигательных нагрузках, способствующих ак­тивации синтеза многих белков, увеличению размеров клеток скелетных мышц и миокар­да, а также митохондрий этих клеток. Совер­шенствование адаптационно-регуляторных механизмов может осуществляться за счет: 1) антигипоксического эффекта — улучше­ния легочной вентиляции и кровоснабжения тканей; 2) экономизирующего эффекта — увеличения наполнения и сократительной деятельности сердца, снижения кислородной стоимости работы; 3) антистрессорного эф­фекта — повышения мощности антиокси-дантных систем, системы опиоидных пепти­дов и других механизмов; 4) психостенизиру-ющего эффекта — увеличения умственной работоспособности, преобладания положи­тельных эмоций. Все это лежит в основе про­филактического действия регулярных физи­ческих нагрузок, предотвращающего разви­тие многих заболеваний у лиц пожилого и старческого возраста. Наблюдения показали, что выполнение физических упражнений в часы досуга на ¹А уменьшает риск развития

болезней сердца. Эффективность психичес­ких процессов в ходе старения может не сни­жаться, если интеллектуальная деятельность пожилого человека по-прежнему ориентиро­вана на достижение определенных полезных результатов и целей.

Таким образом, разумное использование резервных клеток, тканей, эффекторов и ре­гулирующих систем может быть одним из важнейших путей сохранения и увеличения этих резервов, что приводит к повышению качества и продолжительности жизни чело­века.