Книга: Биологические основы старения и долголетия

Глава II Снижение "запаса прочности" — показатель старения организма

<<< Назад Биогеронтология + экология = экогеронтология?

Вперед >>> Молекулярные основы снижения "запаса прочности" стареющего организма

Глава II

Снижение "запаса прочности" — показатель старения организма

Опытные врачи знают: даже если у пациента все физиологические функции находятся в пределах так называемой нормы, это еще не значит, что он вполне здоров — у него могут быть скрытые нарушения работы различных органов.

Такого рода дефекты, как правило, обнаруживаются, если человек оказывается в стрессовых условиях. Но физиолог их может выявить и с помощью определенной нагрузки на организм или функциональных проб. Это могут быть, например, интенсивные физические упражнения или введение в организм определенного (безвредного) количества глюкозы. Функциональные пробы помогают определить резервы, потенциальные возможности организма, его способность включать компенсаторные механизмы защиты, восстанавливать нарушенное равновесие.

В организме в ответ на патологические процессы возникают приспособительные и компенсаторные реакции, как бы нейтрализующие, демпфирующие действие первых. Но для того чтобы такие реакции возникли, "возмущение системы" должно быть не ниже пороговой величины. Если же равновесное состояние организма не нарушается, то возникающие в нем небольшие изменения "не замечаются" его системами, ответственными за адаптацию, за развитие компенсаторных и приспособительных процессов. Например, удаление у животного части печени (эта операция называется гепатэктомия) вызовет развитие процесса восстановления массы органа (регенерации) лишь в том случае, если удалена значительная его часть (у некоторых животных не менее 10 % всей печени). Гибель же клеток печени в процессе старения происходит со скоростью во много раз меньшей.

Если учесть к тому же, что механизмы, регулирующие приспособительные и компенсаторные реакции, в процессе старения тоже нарушаются, то станет понятнее, каким образом разрушительные (сенильные) изменения могут накапливаться. Встречающиеся исключения только подтверждают отмеченную закономерность процесса старения, так как развитие определенных компенсаторных реакций пока наблюдали лишь в пожилом возрасте, когда сенильные изменения были накоплены в организме. Известный советский физиолог и геронтолог В. В. Фролькис, внесший существенный вклад в изучение таких реакций, полагает, что управление ими может служить одним из подходов для увеличения жизнеспособности стареющего организма. Таково же мнение и выдающихся наших онтофизиологов и биогеронтологов академика В. Н. Никитина и профессора И. А. Аршавского. С этим мнением нужно согласиться.

В 1984 году опубликованы результаты 25-летнего лонгитудинального изучения старения по программе Национального института старения США. При исследовании функциональной способности на добровольцах различного возраста обнаружено: с годами частота сердечных сокращений уменьшается. Систолический и диастолический объемы при физической нагрузке даже возрастают, что означает: у людей, не страдающих сердечно-сосудистыми заболеваниями, оба изменения могут компенсировать друг друга, так что функциональная способность сердца с возрастом может существенно не понижаться.

Это пока только один из примеров, свидетельствующих о том, что в организме, к счастью, протекают и такие процессы, которые тормозят старение. Мы будем называть такие процессы и механизмы их развития ювенильными (это синоним слова "молодой"), так как они противодействуют развитию сенильных процессов, ведущих к старению организма. С помощью таких механизмов поврежденные генетические структуры могут быть восстановлены ("отремонтированы"); мутантные, дефектные белки разрушены и заменены нормальными молекулами такого же типа; токсические вещества, попавшие в организм из окружающей среды, окислены до безвредных продуктов и т. д.

К сожалению, молекулярные механизмы восстановления и защиты не всегда успевают сработать вовремя и точно. А если повреждение хромосомы не устранено до того, как клетка начнет делиться, то в процессе деления она может погибнуть. Мутантный белок должен быть вовремя разрушен, в противном случае существует большая вероятность того, что он после взаимодействия с липидами и другими молекулами станет "шлаком", от которого клетке избавиться уже будет очень трудно. Еще хуже, если клетка не успела избавиться от таких мутантных белков, которые катализируют, например, процесс синтеза ДНК. В этом случае точность копирования генетической информации будет резко снижена, и в результате дочерние клетки станут наследственно измененными — мутантными, а это значит, возможно, и раковыми.

Таким образом, возникающие спонтанно или под влиянием неблагоприятных факторов окружающей среды молекулярные повреждения могут "ускользать" от молекулярных механизмов восстановления и защиты. Вызванные же ими затем клеточные, физиологические изменения обычно "не замечаются" физиологическими адаптационными механизмами. Так незаметно происходит накопление сенильных изменений, а значит — и снижение функций органов. А вот сознание человека часто не приемлет даже "мельчайших" признаков собственной старости:

Все не могу привыкнуть                   к старости..............................К телесным и душевным                   ссадинам,К мельчайшим возрастным                   приметам,Таким нежданным и                  негаданным,Как будто заморозки                  летом.

М. Матусовский

Вероятно, поэтому человек может собственными силами преодолеть духовное старение, тогда как физического старения "собственными силами" ни один организм пока преодолеть не сумел.

По мере старения увеличивается вероятность смертности не только вследствие развития различных заболеваний, но и под влиянием неблагоприятных факторов окружающей среды. Перегревание или переохлаждение, кровопотеря или сильное нервное потрясение могут быть легко перенесены молодым организмом, но часто имеют трагические последствия для старого. Это связано с тем, что снижение функций различных органов в процессе старения ведет к уменьшению и потенциальных возможностей организма в целом, и его способности функционировать при повышенной нагрузке и приспосабливаться (адаптироваться) к этой нагрузке. С наступлением глубокой старости запас прочности функций организма становится столь мал, что даже незначительное отклонение условий жизни от нормальных, даже легкое заболевание могут быть роковыми. Вот почему старые люди нуждаются в щадящем отношении к ним.

Дэвид Хоган и Рональд Кэйп из лаборатории гериатрической медицины медицинского центра в университете Онтарио (Канада) обследовали пожилых людей (31 мужчина и 1 женщина) в возрасте 60–88 лет, занимающихся марафонским бегом. Единственное отрицательное последствие от такого занятия, которое они обнаружили, состояло в "изнашивании" скелетно-мышечной системы, причем симптомы приобретенных изменений этой системы, как подчеркивают авторы этого обследования, имеются не только у пожилых, но и у молодых марафонцев.

Какова биологическая основа рассмотренной закономерности? Резкое увеличение физической нагрузки сопряжено с увеличением интенсивности потребления мышцами кислорода, что, в свою очередь, приводит к увеличению скорости образования активных форм кислорода (радикалов

, ОН·), Н₂О₂, перекисей липидов, способных оказывать разрушительное (деструктивное) действие. Правда, побочный, деструктивный эффект может быть резко уменьшен защитными системами, активность которых также, вероятно, возрастает (в частности, при физической нагрузке в мышцах может возрастать активность супероксиддисмутазы, устраняющей радикал
). Но активность защитных механизмов и способность организма увеличивать эту активность в процессе старения, как правило, снижаются (подробнее см. главу IV) — вот это и есть, вероятно, одна из молекулярных основ "изнашивающего" действия интенсивных физических нагрузок на мышцы пожилых.

Наряду с этим при старении снижается и эффективность кровоснабжения органов. Это связано с изменением самих кровеносных сосудов: уменьшается их эластичность (способность изменять свой диаметр в результате изменения тока крови), а на внутренней поверхности сосудистой стенки образуются атеросклеротические бляшки.

В частности, поэтому снижается "запас прочности" сердечно-сосудистой системы, ее способность приспосабливаться к физическим нагрузкам, снабжать работающие мышцы содержащимися в крови питательными веществами и осуществлять отток из тканей определенных метаболитов.

Физиологи уже давно пришли к заключению, что в преклонном возрасте, так же как и в детском, регуляторные гомеостатические механизмы менее совершенны, чем у молодых взрослых людей. Если способность механизмов регуляции снизится значительно, взаимодействие функций и физиологических процессов расстроится, станет некоррелируемым и некоординируемым, реакции организма на внешние воздействия станут неадекватными. В этом случае может развиться "болезнь гомеостаза".

Скрупулезное исследование молекулярных и физиологических изменений, наблюдаемых при старении, позволяет попытаться определить их последовательность. Изменение функций различных органов можно связать с ослаблением нервного контроля этих функций. А такое ослабление, в свою очередь, логично объяснить гибелью нервных клеток и нервных волокон и в связи с этим — снижением уровня и скорости синтеза веществ, участвующих в передаче нервных импульсов (нейромедиаторов), а также уменьшением способности регулируемых клеток воспринимать эти импульсы — регулирующие сигналы. Такое восприятие осуществляется с помощью специальных белков-рецепторов нейромедиаторов. Причем эти белки встроены в мембраны чувствительных клеток. При старении по крайней мере в некоторых участках тела уменьшается и выработка нейромедиаторов, и содержание белков-рецепторов, их воспринимающих (см. главу III).

Для осуществления организмом различных функций исключительно большое значение имеют гормон-рецепторные взаимодействия. Нарушение таких взаимодействий может быть как биологической основой старения, так и молекулярным механизмом возникновения различных болезней, поражающих преимущественно пожилых людей. В последние годы изменение рецепции ("восприятия") стероидных гормонов при старении стало одной из основных тем исследований сектора геронтологии АН БССР. Руководитель этого сектора Е. Ф. Конопля с сотрудниками (А. Д. Наумов, М. М. Орлов и другие) уже изучили возрастную динамику содержания рецепторов глюкокортикоидов и половых гормонов в органах крыс с различной степенью гормональной зависимости (матка, простата, печень). Установлено: с возрастом в ядре и в цитозоле матки уменьшается содержание рецепторов, связывающих эстрадиол.

Центральным звеном во всей регуляции метаболизма в целостном организме является активация аденилатциклазы, индуцируемая связыванием мембранных рецепторов "со своими" сигнальными субстратами (лигандами).

В результате связывания нейромедиатора — катехоламина "со своим" ?-адренорецептором также происходит активация аденилатциклазы и, следовательно, также возрастает содержание цАМФ в клетке. Это, в свою очередь, активирует процесс цАМФ-зависимого фосфорилирования ферментов и структурных белков. Но как будет показано в главе III, содержание ?-адренорецепторов в различных клетках стареющего организма, как правило, уменьшается.

Приведенные примеры ясно свидетельствуют о том, что "потенциал", "запас прочности" функций различных органов старого организма и в связи с этим его способность адаптироваться к изменению внешних условий, устойчивость к таким изменениям резко снижены. Теперь становится очевидным, сколь важно для понимания механизмов старения получить ответ на вопрос: от чего зависит, чем определяется "запас прочности" той или иной функции организма? Ведь от ответа на него будут зависеть и наши представления об основных путях борьбы с преждевременным старением. Если научиться увеличивать "запас прочности" функций всех органов человека или по крайней мере тех, которые "дряхлеют" раньше остальных, то тем самым можно не только задержать развитие преждевременного старения, но и обратить его вспять, не только предупредить преждевременную смерть человека, "прибавить годы к жизни", но и сделать более продуктивной и интересной жизнь пожилых людей, "прибавить жизни к годам".

<<< Назад Биогеронтология + экология = экогеронтология?

Вперед >>> Молекулярные основы снижения "запаса прочности" стареющего организма