Книга: Биологические основы старения и долголетия

Молекулярные основы снижения "запаса прочности" стареющего организма

Теперь мы уже знаем, что один из молекулярных механизмов снижения адаптационной способности организма при старении может состоять в изменении количества рецепторов в центральной нервной системе. С возрастом может уменьшаться количество дофамин- и ?-адренергических рецепторов в головном мозге различных млекопитающих. При этом, как следует из опытов на крысах, способность адаптироваться к различным стимулам на уровне дофаминергических рецепторов в старости сохраняется, тогда как уменьшение ?-адренергических рецепторов снижает адаптационную способность организма. Для снижения этой способности, возможно, имеет значение изменение не только количества, но и качества рецепторов (их структуры и сродства к молекулам, специфически взаимодействующим с этими рецепторами), а также физико-химического окружения (т. е. свойств липидного бислоя мембран, в которые могут быть встроены рецепторы).

Концентрация цАМФ и активность аденилатциклазы, катализирующей синтез этого регулятора многих биохимических процессов, имеют существенное значение для функциональной способности целого ряда исследованных клеток и органов. Активность аденилатциклазы регулируется целым рядом биологически активных факторов, в частности нейромедиаторами. А их эффекты, в свою очередь, зависят от соответствующих рецепторов, количество которых может уменьшаться при старении. В результате активность аденилатциклазы и, следовательно, цАМФ под влиянием различных стимулов у старых животных нарастает медленнее, чем у молодых.

Этот теоретический (исходя из анализа механизмов старения) вывод соответствует результатам исследования, проведенного Джохапаном Стессманом с соавторами (Иерусалим, 1984 год) на 10 молодых здоровых добровольцах (средний возраст 27 лет) и 10 пожилых людях (средний возраст 77 лет). Добровольцам вводили сальбутамол, специфически взаимодействующий с одним из типов рецепторов к нейромедиаторам, от которых зависит активность аденилатциклазы. Под влиянием этого вещества концентрация цАМФ у молодых людей увеличилась в 3 раза, а у пожилых лишь в 1,5 раза. Следовательно, функциональная способность органов, активность которых обеспечивается также соответствующей концентрацией в клетках цАМФ, при старении может быть снижена и вследствие снижения количества или нарушения структуры и функции ?-рецепторов.

Кроме того, характер изменения давления и частоты пульса (также регулируемых через ?-рецепторы в тканях сердечно-сосудистой системы) у молодых и пожилых людей изменялись после введения им сальбутамола по-разному: у первых систолическое давление и частота пульса возрастали, а диастолическое давление уменьшалось, тогда как у пожилых людей эти показатели оставались прежними.

В клетках почки продукцию выработки цАМФ можно стимулировать при определенных условиях вазопрессином. Эксперименты показывают: в клетках старых мышей (возраст 35 месяцев) максимальная реакция стимуляции выработки цАМФ гораздо меньше, чем в клетках молодых мышей, а при этом вазопрессина, необходимого для получения максимальной реакции у старых мышей, требуется гораздо больше. Хотя если исследовать клетки без активации в них синтеза цАМФ, то оказывается, что его количество не зависит от возраста мышей в достаточно широком диапазоне возрастов, т. е. оно практически одинаково у молодых животных (6 месяцев) и у старых (35 месяцев).

Отмеченное в рассмотренном примере ослабление синтеза цАМФ при действии вазопрессина может иметь прямое отношение к снижению концентрационной способности почек при старении. Теперь мы можем провести параллель между функциональной способностью органа и "запасом прочности" его молекулярных механизмов, активируемых физиологическим стимулом.

Изменение скорости протекания различных биохимических процессов в организме людей преклонного возраста, в частности нарушение микросомальной системы метаболизма чужеродных веществ, заставляет соблюдать большую осторожность при выборе и применении целого ряда лекарственных препаратов, особенно таких, как ?-адреноблокаторы, сердечные гликозиды, диуретики, антикоагулянты, барбитураты, гормональные препараты, сульфаниламиды и антибиотики.

Можно отделить общие молекулярные механизмы старения (такие процессы, как повреждение генов, снижение активности и, возможно, точности работы белоксинтезирующего аппарата), лежащие в основе снижения функциональной способности всех или большинства клеток и тканей, от специфических для определенных тканей и органов механизмов. О молекулярно-клеточных процессах старения и их механизмах мы будем неоднократно говорить. Здесь приведем лишь один пример.

Одним из наиболее уязвимых к старению органов является матка. Ее старение также можно связать с нарушением молекулярных механизмов гормональной регуляции этого органа. Вот впечатляющий пример. После того как молодым овариэктомированным крысам (возраст 6–8 месяцев) внутрибрюшинно ввели 3 мг (в расчете на 100 г массы животных) женского полового гормона 17 ?-эстрадиола, активность РНК-полимеразы (фермента, катализирующего синтез ПНК) в ядрах матки возрастала и достигала максимума (85 %) через 12 часов. У старых же овариэктомированных самок крыс (возраст 24 месяца) максимум активности был достоверно ниже, и наблюдали его лишь через 18 часов после введения гормона. Кроме того, через 6 часов после введения того же гормона активность РНК-полимеразы у молодых крыс возрастала по сравнению со старыми примерно в 10 раз.

Из примера явствует, что в процессе старения матки в ядрах клеток происходит существенное снижение чувствительности процесса активации синтеза РНК под влиянием гормона. Эти молекулярные изменения могут уменьшать функциональную способность органа (ведь синтез РНК определяет синтез белков, а последние — функции органа, в том числе и функции матки).

Конечно, механизмов поддержания жизнеспособности организма может быть множество.

К числу наиболее важных отнесем молекулярные системы поддержания надежности функционирования генов, центральную нервную систему и систему иммунологической защиты. Причины сбоя этих механизмов при старении в значительной своей части ясны. Таким образом, уже известны критические звенья, влияя на которые можно надеяться задержать преждевременное старение или по крайней мере уменьшить вероятность одряхления.

Рассмотренными здесь системами не ограничивается число критических параметров организма, по которым можно судить о его жизнеспособности в пожилом возрасте. Например, результаты биохимического анализа сыворотки японцев старше 65 лет, госпитализированных по поводу различных заболеваний, связанных со старением, показывают: чем выше концентрация в сыворотке кальция, тем больше у больного шансов выйти из клиники выздоровевшим.