Книга: Биологические основы старения и долголетия

Синтез белка и старение

По химическому составу, структуре и ультраструктуре (наблюдаемых соответственно в световом и электронном микроскопах) клетки различных организмов и органов могут различаться весьма значительно, и вот в связи с чем. Кроме функций, необходимых для "самосохранения", клетки выполняют и специализированные функции, необходимые для жизнедеятельности всего организма. Клетки желез внутренней секреции выделяют в кровь секрет, мышечные клетки участвуют в акте сокращения мышц, нервные — в синтезе белков, необходимых для генерации и передачи нервных импульсов, и т. д. В основе этих различий лежит синтез клетками специфических белков, участвующих в выполнении специализированных функций. Так, клетки поджелудочной железы синтезируют инсулин, щитовидной железы — тироксин, нервные клетки — белки, синтезирующие передатчики нервных импульсов (нейромедиаторы), мышечные клетки — миозин, миоглобин и актин, фибробласты — коллаген и т. д. Следовательно, нарушение синтеза таких белков при старении должно приводить к нарушению их способности выполнять специализированные функции, к снижению функциональной активности органов, в состав которых они входят. Действительно в процессе старения человека и животных, например, клетки поджелудочной и щитовидной желез, клетки мышц и соединительной ткани синтезируют с меньшей интенсивностью соответственно инсулин, тироксин, миозин и коллаген.

Способность почек "отфильтровывать" кровь от ненужных или даже вредных веществ с возрастом также уменьшается. В выполнении клетками почек этой их основной (специализированной) функции участвует и специальный белок — аденозинтрифосфатаза, стимулируемая ионами натрия и калия. Ее активность в клетках почек в процессе старения может снижаться. Такой же фермент наряду с другим — лактатдегидрогеназой — необходим для работы мышц. Так вот, способность мышц к сокращению при старении и человека и всех изученных животных снижается, и уменьшается активность упомянутых ферментов.

Пока процесс старения не зашел еще слишком далеко и снижение интенсивности синтеза специализированных белков относительно невелико, активность функции в обычных условиях может и не быть снижена. Но представим себе ситуацию, при которой под влиянием "нагрузки" глюкозой в организме возникла потребность в увеличении количества инсулина, или в результате стрессового воздействия кора надпочечников должна выработать увеличенное количество кортикостероидов. Клетки молодых организмов справляются с этой задачей гораздо более эффективно, чем клетки старых организмов. Таким образом, одной из биохимических основ снижения "запаса прочности" физиологических функций может быть снижение способности клеток органов, выполняющих эти функции к синтезу специализированных белков.

Можно сделать даже более широкое обобщение: один из важных физиологических (а может быть, и психологических) признаков старения организма — снижение его адаптационных возможностей, его способности приспосабливаться к изменяющимся условиям внешней среды — обусловлен снижением способности клеток к синтезу специализированных белков. Известно, что в животных клетках, так же как и в бактериальных, протекают процессы так называемой индукции синтеза белка.

Например, если корм животного содержит относительный избыток какой-либо аминокислоты или в его организм поступают чужеродные токсические вещества (называемые ксенобиотиками), то в печени активируется синтез ферментов, участвующих в метаболизме этой аминокислоты, или ксенобиотиков. Иначе говоря, в клетках увеличивается концентрация ферментов, для которых такие вещества, являются субстратами. Поэтому рассмотренный процесс и называется субстратной индукцией ферментов. А упомянутый выше процесс синтеза в коре надпочечника кортикостероидов под влиянием гормона гипофиза — пример гормональной индукции синтеза белка.

Близким к этому же классу процессов можно считать и синтез противобактериальных и других антител клетками системы иммунологической защиты организма. При старении по крайней мере некоторых животных способность клеток к синтезу белков во всех перечисленных случаях снижается. Изложенное приводит и к практически значимому предположению: молекулярной основой меньшей устойчивости старого организма к нарушению режима питания, к действию на него токсических веществ и других стрессовых факторов, уязвимости к инфекционным заболеваниям — основой всех этих "физиологических симптомов" старения может быть снижение способности клеток к усиленному синтезу специализированных белков, в частности снижение способности к субстратной и гормональной индукциям синтеза белка.