Книга: Когда человек стареет...

Обмен веществ как основной жизненный процесс

Обмен веществ как основной жизненный процесс

Обязательным условием жизни является обмен веществ и энергии. Обменные процессы, происходящие в организме человека и животных, являются частью общего круговорота веществ в природе. В тканях и клетках организма, начиная с момента его возникновения и до самой смерти, идет непрерывный процесс созидания и образования сложных веществ и протоплазмы (процесс ассимиляции) и одновременно их распад и разрушение (процесс диссимиляции). Эти два процесса тесно связаны друг с другом и ведут к постоянному, непрерывному обновлению состава тела. Это дает возможность организму перестраивать свои ткани и органы соответственно его развитию, а также восстанавливать повреждения при различных патологических состояниях. Если бы организм человека располагал возможностью периодически целиком обновляться, то он был бы вечно юным и не подвергался бы старению, а следовательно, не знал бы смерти. К сожалению, все живые существа не обладают способностью полного самообновления, а с возрастом этот процесс неизбежно снижается.

Процессы ассимиляции и роста возможны только при поступлении в организм питательных веществ, которые служат пластическим материалом, а также источником энергии. Основными питательными веществами, участвующими в обмене веществ, являются белки, углеводы и жиры.

Современные биохимические исследования показывают, что обмен веществ совершается во всех органах и тканях живого организма, даже в таких, которые кажутся совершенно неизменными, как кости, зубы и т. д.

Методом меченых атомов исследователи установили, что обмен веществ происходит не только в цитоплазме живой клетки, но и в различных органоидах (частях) клетки, в частности в ядре, микросомах, митохондриях и даже в живом веществе, не обладающем клеточной структурой.

Процессы, происходящие в организме, в отличие от мира неорганической природы чрезвычайно согласованы между собой и направлены на самовосстановление и самосохранение живого тела. Обмен веществ в отдельных органах и тканях по своему характеру, набору ферментов (веществ, которые ускоряют биохимические и обменные процессы), по составу минеральных веществ отличается не только количественно, но и качественно. Например, в печени совершается ряд специальных химических реакций, которые не происходят в других органах. В печени сосредоточены процессы, обезвреживающие различные токсические вещества. Обмен веществ целостного организма достигается путем координации их в отдельных органах и тканях. В основе сложного согласованного процесса превращения веществ лежит слаженность отдельных химических реакций.

Ведущую роль в регулировании обмена веществ играет нервная система, особенно кора головного мозга. Нервная система регулирует обмен веществ организма с внешним миром, а также взаимосвязанный с внешним обменом внутренний, промежуточный обмен, определяя количество и качество веществ, потребляемых каждой тканью и каждым органом. Это трофическая функция нервной системы. Регуляция обмена веществ нервной системой осуществляется непосредственно, путем импульсов, которые поступают из высших отделов нервной системы к органам и тканям организма, а также посредством гормонов (биологически активных веществ, выделяемых железами внутренней секреции), воздействующих на обмен веществ, продукция и поступление которых также регулируются ею.

Регулирующее влияние коры головного мозга на обменные процессы доказано школой К. М. Быкова. Всякий ранее индифферентный раздражитель, многократно сочетанный во времени с той или иной деятельностью организма, может вызывать четкие изменения в обмене веществ, аналогичные тем, которые вызывает эта деятельность. Например, многократное применение звонка перед введением в организм сахара, тироксина и т. д. может привести к образованию условного рефлекса, в результате чего один звонок будет уже изменять процессы обмена веществ в организме. Опыты на животных с фистулами пищевода наглядно показывают, как мнимое кормление оказывает специфическо-динамическое действие на обмен веществ в течение длительного времени. Мнимое поступление глюкозы становится сигналом для усиленного ее потребления тканями, что ведет к повышению газообмена и уменьшению сахара в крови. Мнимое питье вызывает торможение спонтанного выделения мочи. Вместе с этим увеличивается содержание эритроцитов, а также процент гемоглобина. Это объясняется тем, что мнимое питье рефлекторным путем вызывает отток воды из крови в ткани и стимулирует ее потребление тканями.

В зависимости от функционального состояния организма — покоя, мышечной или умственной деятельности, приема пищи, лекарственных веществ и т. д. — интенсивность обмена веществ, а следовательно, и размеры общих затрат энергии могут значительно колебаться. Величина обмена веществ зависит от пола и возраста, времени суток, сезона, температуры окружающей среды. Наиболее резкое влияние на обмен веществ оказывает мышечная работа и функциональная деятельность щитовидной железы. Выяснено, что у человека и животных наиболее низкие цифры величины расхода энергии наблюдаются при полном мышечном покое, при температуре окружающей среды, соответствующей минимальной активности процессов терморегуляции организма. Относительно постоянный в этих условиях уровень энергетических затрат и — получил название основного обмена. Установлено, что этот обмен чрезвычайно неустойчив и зависит от комплекса раздражителей, воздействующих на нервные центры. Он может устанавливаться на длительный период на разных уровнях. Как показали исследования, в процессе старения происходит снижение основного обмена, особенно четко оно проявляется в глубокой старости. Одновременно с этим уменьшается и общее количество воды в организме, в то время как объем плазмы и внеклеточной воды остается приблизительно постоянным. Особенно обедняются водой к старости мышцы, мозг и печень. Рис. 2 а, б иллюстрирует изменения абсолютного и относительного веса органов человека в процессе старения, которые нельзя отнести только за счет уменьшения воды, так как в связи с возрастом в организме происходят и другие изменения.

Рис. 2. Возрастные изменения органов человека: а — абсолютный вес; б — относительный вес (по М. С. Мильману)

Материальной основой живой материи являются сложные химические системы — белки и нуклеиновые кислоты.

"Жизнь, — писал Ф. Энгельс, — есть способ существования белковых тел, и этот способ существования состоит по своему существу в постоянном самообновлении химических составных частей этих тел…Повсюду, где мы встречаем жизнь, мы находим, что она связана с каким-либо белковым телом, и повсюду, где мы встречаем какое-либо белковое тело, которое не находится в процессе разложения, мы без исключения встречаем и явления жизни"[2].

Белки — это высокомолекулярные органические вещества, построенные из многих аминокислот. Аминокислоты — органические соединения, входящие в состав всех белковых веществ животных и растительных организмов. Белки являются наиболее важной составной частью живого вещества, его основной структурой и функцией. Они играют основную роль в строении протоплазмы клетки и клеточного ядра. Для роста организма необходимы следующие аминокислоты: лизин, триптофан, метионин, тирозин, лейцин, изолейцин, гистидин, органин, валин, фенилаланин. Из этих аминокислот могут образоваться другие аминокислоты, гормоны и т. д. Например, тирозин может образоваться из фенилаланина, а из тирозина образуются гормоны, тироксин и адреналин. В образовании гормона щитовидной железы участвует метионин. Благодаря специфичности своего строения белки обладают способностью реагировать и создавать комплексы с самыми разнообразными веществами, начиная с ионов и кончая крупными молекулами сложных органических соединений. Ферментным белкам принадлежит одна из основных ролей. Они катализируют (ускоряют) как процессы распада белков и других веществ, так и процессы синтеза, созидания веществ, включая и синтез самих белков.

Таким образом, белки являются не только главным структурным материалом, но и основой химической активности живой клетки. Системы специфических белков живой плазмы осуществляют свою ферментативную деятельность и производят обмен веществ в организме. Существует ряд специфических белков, которые выполняют функцию гормонов (биологически активных веществ, выделяемых железами внутренней секреции).

Большое значение для организма имеют специфические белки — антитела. Они вырабатываются организмом в ответ на введение "чужеродного" белка. Наиболее характерной фунцией белков является то, что они вместе с нуклеиновыми кислотами определяют и сохраняют специфические особенности отдельных видов организмов и их частей (органов, тканей и клеток). С их существованием связаны все признаки, отличающие живую материю от неживой, а именно: обмен веществ (метаболизм), способность реагировать на окружающую среду и воспроизводимость, которая в свою очередь связана с передачей биологической информации. Белки стимулируют умственную деятельность, увеличивают сопротивляемость организма к инфекциям и т. д.

Белки, входящие в состав живого вещества, являются следствием созидательных процессов. Каждый вид организмов характеризуется свойственными им белками. Развитие видов связано с изменением в химическом и физическом строении белков и вместе с ними нуклеиновых кислот, которые также участвуют и в синтезе белков. Нуклеиновые кислоты — это сложные органические соединения. В их состав входят углеводы, пуриновые и пиримидиновые основания и фосфорная кислота. Структурными единицами их являются нуклеотиды. Нуклеиновые кислоты в организме встречаются в свободном состоянии и в соединении с белками (нуклеопротоиды). Главной функцией нуклеиновых кислот является сохранение и передача наследственной информации. В живых тканях они представлены дезоксирибонуклеиновой (ДНК) и рибонуклеиновой (РНК) кислотами. ДНК содержится преимущественно в клеточном ядре, РНК — в цитоплазме клетки и ее включениях — митохондриях, микросомах и ядросомах. Нуклеиновые кислоты находятся больше всего в тех тканях, где происходят интенсивные процессы роста и размножения.

К сожалению, на данном этапе биохимические исследования возрастных изменений еще очень малочисленны и противоречивы. В частности, на вопрос, какие изменения претерпевают белки в онтогенетическом развитии, исследователи пока не дают четкого ответа. Данные, полученные на разных животных, также противоречивы. Установлено, что общее количество белка в процессе старения систематически снижается. На протяжении жизни у человека изменяется содержание некоторых аминокислот в мышцах, печени, почках, легких и хряще. Но эти изменения в связи с возрастом идут в разном направлении от органа к органу. В некоторых органах они довольно существенно выражены, в других слабее. Это относится и к аминокислотам. Количество одних изменяется, в то время как другие остаются без особых изменений. Некоторыми исследователями замечены особо выраженные снижения количества цистина, метионина, лизина.

Наиболее изученными являются белки плазмы и сыворотки крови. Выяснилось, что в начале и середине жизненного цикла происходит нарастание количества сывороточных белков, а к старости оно уменьшается. Одновременно с этим происходит перераспределение белковых фракций сыворотки, уменьшение альбумина и увеличение глобулина. Как установлено наблюдениями некоторых исследователей, наиболее типичным показателем возраста является альбумино-глобулиновый коэффициент крови, который по мере старения организма постепенно снижается.

Отмечено, что количество фибриногена с возрастом постепенно повышается, а эластина падает. Изменяется и его состав. В старости увеличивается содержание в нем глютаминовой и аспарагиновой кислот.

В коже человека в возрасте от 23 до 80 лет происходит увеличение коллагена. Волокна его в процессе старения становятся более прочными и устойчивыми к температурным воздействиям; повышается его устойчивость и к гидролизу. В старости волокна коллагена хуже набухают, плохо растворяются, а их эластичность становится меньшей. У старых животных снижается расщепляемость коллагена коллагеназой.

В настоящее время наиболее изучена динамика количественных показателей белкового синтеза, в то время как материалов о качественных изменениях синтетических систем накоплено недостаточно. Некоторые исследователи пришли к выводу, что при старении характерно не столько усиление процессов распада белков, сколько ослабление процессов синтеза, снижение процесса обновления и воспроизводства белков. Образование белка в пожилом возрасте требует от организма все больших и больших затрат энергии. Наиболее медленно происходит образование белков кожи и мышц, а также эритроцитов. Гораздо быстрее обновляются белки протоплазмы и стенок кишечника.

По мере развития организма снижается самообновление белков мозга. Возрастные изменения протоплазмы клеток наиболее четко выражаются в снижении гидрофильности и водоудерживающей способности белковых коллоидов. По мнению некоторых исследователей, старый организм характеризуется тем, что вновь образованные в нем коллоиды по своим признакам близки к старым.

С возрастом изменяется и структура белка. Обнаружено, что продолжительность жизни белковых молекул у молодых животных значительно короче по сравнению со старыми. Расщепление суммарных белков печени, мозга, сердечной мышцы под влиянием протеолитических ферментов в старости снижается. Это очень важный показатель, который хотя и косвенно, но все же указывает на структурное изменение белка.

Эндогенный распад белка при голодании у старых животных происходит значительно медленнее, чем у молодых. При этом обнаружена еще одна особенность. У молодых животных при голодании распад белка распространяется быстро на все его фракции, в то время как у старых почти не затрагиваются белковые структуры липонуклеотидного типа.

Наблюдения подтвердили, что иммунологические и антигенные свойства белков в разные возрастные периоды различны. С возрастом снижается и реактивность белков. Есть предположения, что возрастные изменения биохимизма суммарных белков происходят не во внутримолекулярной перестройке отдельных белков, а в комплексах.

В. Н. Никитин (1954) внес предложение подразделять белковый синтез на три вида: 1) синтез роста; 2) регенерационный синтез, имеющий место после голодания, кровопускания и т. д.; 3) синтез, связанный с восстановлением белка (самообновление белковой ткани). И. Н. Буланкин и Е. В. Парина (1959) это подразделение дополнили функциональным синтезом. Качественная особенность его заключается в том, что он осуществляется в специализированных для этого органоидах. Функциональный синтез осуществляется многими органами, как-то: печенью, поджелудочной железой, слизистой оболочкой желудка, кишечными, слюнными железами, некоторыми железами внутренней секреции, а также мышцами и другими тканями. Это подразделение белкового синтеза на отдельные группы имеет ряд оснований при изучении возрастных особенностей. Выяснилось, что в процессе онтогенеза отдельные группы синтеза ведут себя по-разному. Так, например, при оформлении того или иного органа может быть ослабление ростового синтеза при усилении функционального, который также с возрастом ослабевает. Синтез роста уже заметно снижается в первой половине онтогенеза, в то время как восстановительный синтез и в пожилом возрасте оказывается еще на относительно высоком уровне. Потенциальные возможности к синтезу белка в пожилом возрасте довольно значительны. Они используются организмом для сохранения своего существования в неблагоприятных условиях. Организм обладает также способностью приспосабливаться к условиям белковой недостаточности, сокращая распад тканевых белков. Однако эта приспособляемость различна в зависимости от возраста. Так, наиболее приспособлены к голоданию животные среднего возраста. У молодых и старых животных эта приспособляемость выражена слабее.

Заметно снижается с возрастом, как уже указывалось, синтез самообновления. Есть предположение, что нарушение белкового синтеза в возрастном аспекте происходит главным образом в образовании из аминокислот белковой молекулы. Некоторые считают, что известная роль в возрастных изменениях этого процесса принадлежит энергетическому обмену. Например, установлено, что использование АТФ (аденозинтрифосфат) для образования белка снижается с возрастом. В свою очередь снижение АТФ в тканях с возрастом объясняют уменьшением его синтеза. Возрастное снижение белкового синтеза может быть обусловлено и уменьшением концентрации нуклеиновых кислот в тканях. Снижение самообновления белков связано также с накоплением малоактивных белковых фракций. В процессе старения организм обогащается более инертными белковыми комплексами, в результате чего уменьшается и полноценность обмена веществ между организмом и внешней средой. Это в свою очередь ведет к понижению реактивности организма, его устойчивости к заболеваниям. В большей степени изменяются системы, участвующие в новообразовании протоплазмы, в то время как механизмы, участвующие в продукции отдельных белков, подвержены меньшим изменениям. В настоящее время уже накоплен экспериментальный материал, который характеризует возрастные изменения самообновления белков как в отдельных органах, так и организме в целом.

Изучению углеводного и жирового обмена в возрастном аспекте, к сожалению, до настоящего времени уделялось мало внимания. В этом отношении не было систематических исследований, а имеются только отдельные разрозненные наблюдения, которые проводились в основном на животных.

Углеводы играют в организме пластическую роль, образуя многочисленные комплексы с белками, а также являются основным источником энергии, используемой для жизнедеятельности организма и для его работы. Большая часть белков и жиров до полного своего распада в мышцах предварительно превращается в углеводы. Последние содержатся в организме в виде глюкозы крови и гликогена. Запасы гликогена откладываются в печени и в мышцах. Распад углеводов поддерживает постоянство температуры тела. Они играют большую роль для функциональной деятельности нервной системы. Количество глюкозы в крови поддерживается на постоянном уровне синтезом гликогена или ускорением ее распада.

Углеводы, создавая многочисленные комплексы с белками, участвуют в образовании субстанций тканей и играют большую роль в ряде биологических процессов, как например в защите организма против инфекционных агентов, регуляции ферментативных реакций и т. д. Большая роль в этих процессах принадлежит мукополисахаридам. Как показали исследования, мукополисахариды в связи с возрастом подвергаются количественным и качественным изменениям. Так, обнаружено, что содержание уроновых кислот в хрящах человека заметно снижается к 88-летнему возрасту. Количество гексозамина, наоборот, увеличивается до 40 лет, а затем происходит его уменьшение.

Содержание гликогена на протяжении жизни человека колеблется, что, очевидно, связано и с питанием. Как уже говорилось (рис. 1), при сахарной нагрузке уровень сахара в крови стариков по сравнению с молодыми выше. Это свидетельствует об инсулярной недостаточности в пожилом возрасте.

Активность некоторых ферментов также указывает на более высокий уровень гликолитических процессов у молодых животных. Возрастное снижение окислительных процессов установлено многими исследованиями. Изменения активности некоторых окислительных ферментов особенно четко проявляются на ранних стадиях онтогенеза.

Жир используется организмом как пластический материал. Он является составной частью протоплазмы и преимущественно оболочек клеток. Жир поступает в организм с пищей. Большое количество жиров и жироподобных веществ-липоидов образуется из углеводов и в незначительных величинах из белков. Особенно много жира и жироподобных веществ содержится в составе нервной ткани и надпочечников. Жир по своему составу разнообразен как у разных животных, так и в различных органах одного и того же организма. Установлено, что по мере развития и старения организма количество жира в теле увеличивается. Исследователи полагают, что накопление жира связано не с повышением его синтеза, а с понижением интенсивности его распада. Подтверждением этому служит снижение окисления жирных кислот в печени у старых животных. По всей вероятности, этими факторами объясняется длительная задержка липидов в кровеносном русле у старых людей после нагрузки. Липоиды подразделяются на фосфатиды или фосфолипиды и стерины. Первые встречаются в составе клеток всех живых существ, где они включены в белково-липидные комплексы. Вместе с другими липидами они образуют клеточную оболочку. К первым относится лецитин, который входит в состав нервных клеток. Из лецитина образуется холин, производное которого — ацетилхолин играет громадную роль в функциональной деятельности нервной системы. В стенке кишечника образуются фосфатиды. Одним из представителей стеринов является холестерин.

Во всех органах человека от рождения до старости в большей или меньшей степени происходит снижение содержания фосфолипидов, в то время как в крови оно остается почти неизменным. Исследования содержания липидов в нервной ткани у людей от одного года до 90 лет показали, что для нерва характерно понижение концентрации фосфолипидов, цереброзидов, стероидов и замена их нейтральными жирами.

Согласно данным большинства исследователей, количество холестерина с возрастом увеличивается, достигая своего максимума к 60 годам, после чего отмечается тенденция к его снижению. У человека значительно увеличивается содержание холестерина в межреберных и межпозвоночных хрящах, в стенках аорты, в хрусталике глаза. Наоборот, четкое снижение холестерина в старости происходит в коже.

Большую роль в жизнедеятельности организма играют и минеральные вещества. Они участвуют в поддержании постоянства осматического давления крови и других жидкостей организма, в постоянстве слабощелочной реакции крови. Минеральные соли входят в состав некоторых гормонов, белков, липидов и т. д. Минеральный обмен организма находится под контролем высших отделов нервной системы.

В обмене веществ большое значение имеют также некоторые микроэлементы. Они представляют собой минеральные вещества и содержатся в организме в незначительных количествах. К ним относятся марганец, медь, цинк, кобальт, никель, йод, фтор, молибден и многие другие. В настоящее время обнаружено свыше 60 микроэлементов, имеющих то или иное отношение к биологическим процессам. Назначение многих микроэлементов в организме еще не совсем ясно, в то же время некоторые из них уже достаточно изучены. Систематические исследования содержания в организме минеральных веществ и микроэлементов в процессе старения никем не проводились. Имеются отдельные наблюдения, которые в ряде случаев противоречивы. Поэтому ясной картины их динамики в онтогенезе человека нет.

Закономерное изменение в связи с возрастом организма отмечено в содержании калия и кальция. Количество калия по мере старения постепенно уменьшается, а количество кальция увеличивается в хрящах, стенках кровеносных сосудов, в мозгу и уменьшается в печени, почках, сердце и мышцах. В эпидермисе кожи в процессе старения уменьшается количество кальция, магния и кремния. Изменяется содержание натрия и калия.

Кальций играет важную роль в интенсивности обмена и функций клеток. Он увеличивает способность белых кровяных шариков в борьбе с инфекцией. Велико его значение и в свертываемости крови. Калий необходим для поддержания реакции внутренней среды организма, в частности для сохранения слабощелочной реакции крови. Велика роль и натрия в поддержании постоянства внутренней среды организма. Недостаток поваренной соли ведет к головокружениям, обморокам, нарушению сердечной деятельности и водного обмена в организме. Уменьшение натрия в крови снижает трудоспособность.

Установлено, что большое значение в окислительно-восстановительных процессах в клетках, в усвоении питательных веществ, а также в деятельности нервной системы имеет йод. Он входит в состав гормона щитовидной железы — тироксина.

Железо находится в составе гемоглобина и ряда ферментов, а также в ядрах клеток. Магний — концентрируется в костной ткани. Он необходим для сердечной деятельности.

Фосфор накапливается в костной ткани. Он имеется также в крови, в белковых веществах организма, в ферментах. Фосфор играет большую роль в функциональной деятельности нервной и мышечной систем. Повышает возбудимость коры головного мозга, снижает утомляемость при напряженной умственной деятельности.

Никель концентрируется в основном в печени и селезенке. Предполагают большое значение его в кроветворной функции. Много никеля содержится в поджелудочной железе, гипофизе и особенно богата им черная субстанция головного мозга. По заключению некоторых исследователей, никель появляется в организме человека во втором десятилетии и постепенно накапливается с возрастом. Исследования В. А. Леонова и его учеников показали, что цельная кровь у детей 6-15 лет содержит 11,9-32,4 % никеля, у взрослых мужчин — 15,9-39,8, у женщин — 13,8-25,5 %. При этом отмечены колебания в содержании никеля в зависимости от сезона. Наибольшее его количество в организме содержится в осенне-летний период. По заключению Н. З. Яговдика (1959), с возрастом уменьшается количество никеля в коже человека.

М. М. Коробенкова исследовала содержание никеля, кобальта, меди и цинка в крови у людей в возрасте от 20 до 25 и от 50 до 100 лет. Она обнаружила, что количество никеля зависит также от пола. В крови мужчин 20–25 лет никеля содержится больше, чем у женщин того же возраста. В возрасте 50-100 лет эти соотношения изменяются. Никеля у мужчин становится меньше, чем у женщин.

Количество кобальта в цельной крови в возрасте 50-100 лет ниже по сравнению с молодыми (20–25 лет). При этом у мужчин его содержится больше, чем у женщин. Кобальт обнаружен у человека в железах внутренней секреции и в мозгу. Недостаточность его ведет у животных к резкому малокровию, поражению желудочно-кишечного тракта, а затем и к общему истощению организма. Кобальт используется организмом и для синтеза витамина В₁₂.

Возрастным изменениям подвергается и содержание меди в организме человека. Исследования подтвердили, что в венозной крови у людей пожилого и старческого возраста резко снижено количество меди по сравнению с контрольной группой. С возрастом уменьшается количество меди в мозгу, печени и почках, снижается ее концентрация и в тканях. Медь является необходимым компонентом в процессе кроветворения. Она способствует образованию гемоглобина. Медь входит в состав ряда ферментов, оказывает влияние на углеводный, азотный, водно-солевой обмен в организме. В крови и печени имеются белковые соединения меди. Наибольшее количество ее концентрируется в печени, меньше в костях.

Содержание цинка в крови людей 50–85 лет по сравнению с молодыми повышено. Рядом авторов отмечено накопление его в старости и в тканях. Цинк входит в состав инсулина — гормона, регулирующего содержание сахара в крови. Фермент крови — карбонгидраза, содержащий цинк, ускоряет и облегчает процесс тканевого дыхания.

На ряд ферментативных процессов влияет кадмий. Соединения его в малых концентрациях усиливают активность некоторых ферментов, а большие дозы, наоборот, тормозят ее. Кадмий также влияет на углеводный обмен. Самое высокое содержание кадмия обнаружено в печени и почках. В почках новорожденных кадмий отсутствует. С возрастом происходит его накопление, а у пожилых людей количество кадмия достигает значительных величин.

Марганец влияет на рост организма, активирует ферментативные процессы, обмен углеводов. Содержание марганца у животных с возрастом увеличивается. У людей от 16 до 50 лет его концентрация в крови почти не изменяется, а после 50 лет количество его начинает снижаться.

Алюминий является составной частью клеток и тканей живого организма. Наибольшее количество алюминия находится в печени, селезенке, почках и в мозгу. Данные о возрастном изменении содержания алюминия противоречивы. Одни исследователи считают, что количество алюминия в тканях у животных с возрастом увеличивается, другие утверждают, что в молодом организме концентрация его больше, чем в старом. Содержание алюминия и титана в легких людей 60-летнего возраста в несколько раз выше в сравнении с легкими новорожденных. Титан также обнаружен в золе крови, мышцах и надпочечниках, в различных отделах мозга. Поглощают титан и лимфатические узлы, в которых этого микроэлемента в 5 раз больше, чем в легких. Титан также содержится в волосах, поверхностных слоях кожи, хрусталике глаза. Особенно богат им зрительный бугор. Предполагают, что титан играет большую роль в регуляции процесса окисления.

По заключению А. С. Войнара, кремний, алюминий и титан играют немаловажную роль в построении эпителиальных и соединительнотканных образований, придавая прочность тканям. Этим и объясняется их малое содержание в крови, ибо они накапливаются больше в тканях. Но уже в 51–60 лет уровень этих элементов в крови значительно увеличивается, а после 60-летнего возраста он опять снижается. Такое явление некоторые исследователи объясняют понижением функциональной деятельности физиологической системы соединительной ткани.

В результате всех изменений вещества, составляющие организм, постепенно переходят в более плотное состояние, теряют свою активность. В клетках начинают задерживаться продукты распада, которые не успевают выходить из организма, накапливаются соли кальция, холестерин, различные пигменты и т. д., в результате чего происходит уменьшение живой протоплазмы клеток. Вследствие этого затрудняется обмен веществ между организмом и окружающей средой. Постепенно происходит обеднение протоплазмы регенеративными системами (нуклеопротеидами), замена их стабильными и не способными к воспроизводству белками. Следовательно, чем старше организм, тем больше в нем накапливается устойчивых, стабильных химических веществ, потерявших способность к быстрой перестройке. Это относится не только к белку, но и к ряду других веществ, входящих в организм.