Книга: Биохимия старения

Связанные с возрастом изменения в организме человека

Так как одной из важнейших целей изучения процесса старения является приобретение знаний, которые могут принести пользу человеку, ниже мы кратко рассмотрим изменения, происходящие в различных органах человека по окончании репродуктивного периода.

Как правило, после 50 лет у человека возникают внешние, видимые признаки старения кожи. Появляются рубцы, пигментные пятна, бородавки и родинки. Всем известным признаком являются морщины, которые образуются из-за потери подкожного жира. Другие характерные признаки, определяемые генетическими факторами, — это выпадение и поседение волос на голове. Преждевременное выпадение или поседение волос наблюдается у тех людей, родителям которых также свойственна эта особенность. Уменьшается число клеток и потовых желез, что делает кожу более тонкой и шершавой. Происходят структурные изменения коллагена кожи, приводящие к уменьшению ее эластичности и увеличению хрупкости (гл. 4).

Наблюдаются изменения и в системе пищеварения, к ним относятся потеря зубов из-за дегенерации тканей, поддерживающих зубы, и уменьшение секреции пищеварительных соков; печень уменьшается в размерах, и часто возникает цирроз; увеличивается число дивертикулов в толстом кишечнике.

В сердечно-сосудистой системе уменьшается пропускная способность сердца, а давление крови из-за уменьшения эластичности кровеносных сосудов повышается, так как коллаген в этих органах претерпевает структурные изменения. На стенках кровеносных сосудов откладываются холестерин и соединения кальция. Возникает атеросклероз и возрастает частота появления тромбов.

Нарушаются функции почек. Главным образом уменьшаются поток крови, гломерулярная фильтрация и реабсорбция необходимых веществ через стенки канальцев. Скорость потока крови и гломерулярная фильтрация сильно зависят от гормонов. Таким образом, функциональные нарушения в почках связаны с изменениями в сердечно-сосудистой и эндокринной системах (рис. 1.1).

Скорость возникновения функциональных расстройств в дыхательной системе — одна из самых высоких. Возможно, причиной является наибольшая подверженность этой системы действию загрязнений окружающей среды. С наибольшей скоростью уменьшается жизненная емкость легких (максимальный объем воздуха, который можно набрать в легкие или выдохнуть; рис. 1.2). Уменьшается также скорость дыхания, что снижает поступление кислорода в ткани и клетки.

Рис. 1.2. Уменьшение с возрастом жизненной емкости легких у женщин (А) и у мужчин (Б) [5]

Нарушения в мышечной системе, особенно в сердечных и скелетных мышцах, проявляются в уменьшении общей активности организма. Уменьшаются время сокращения мышцы, величина и частота сокращений. Помимо других факторов, это может быть обусловлено постепенной потерей клеток, постмитотических по своей природе. Мышцы становятся расслабленными и вялыми. Погибшие клетки заменяются коллагеном.

В период развития и при достижении индивидуумом половой зрелости важную роль играет эндокринная система. За правильный рост ответственны гормон роста, тироксин, паратгормон и кальцитонин. Пептидные гормоны гипофиза и стероидные гормоны гонад участвуют в функции воспроизведения. Некоторые гормоны ответственны за общий метаболизм и гомеостатический контроль различных функций. Гормоны синтезируются в специфических эндокринных органах, но действуют на клетки-мишени или на органы, находящиеся где-либо в другом месте организма. Их действие опосредуется рецепторами. Изменения в синтезе или транспорте гормонов или в синтезе рецепторов влияют на действие гормонов. С возрастом уменьшается не только содержание некоторых гормонов, но также и ответ некоторых тканей-мишеней на действие специфических гормонов. Например, в пожилом возрасте уменьшается выход жирных кислот из жировой ткани при действии адреналина и ослабевает индукция ферментов гормонами (гл. 5), т. е. нарушается регуляторная роль некоторых гормонов.

Иммунная система также повреждается, доказательством чего служит повышенная в пожилом возрасте восприимчивость к болезням. Резистентность к заболеваниям обусловлена функционированием в иммунной системе лимфоцитов. За гуморальный иммунитет ответственны иммунокомпетентные В-лимфоциты, образующиеся в костном мозге и вырабатывающие иммуноглобулины, или антитела, специфичные по отношению к определенным экзогенным веществам, или антигенам. Т-лимфоциты, вырабатывающиеся в тимусе, ответственны за клеточный иммунитет, например за отторжение трансплантатов. В пожилом возрасте функции Т-клеток нарушаются. Кроме того, увеличивается частота аутоиммунных заболеваний, когда иммунокомпетентные лимфоциты ошибочно принимают собственные клетки организма за чужие и синтезируют против них антитела, как это происходит при тиреоидите Хашимото, артрите и аддисоновой болезни (гл. 7).

Меняются как структура, так и функции центральной нервной системы. В мозгу имеются клетки двух типов — нервные и глиальные. У взрослого человека 10¹⁰ нейронов и 10¹¹ глиальных клеток. Нейроны перестают делиться с момента рождения. Таким образом, у 80-летнего человека нейроны так же стары, как и сам человек. Глиальные клетки представлены несколькими типами, и их функции изучены еще довольно слабо. Они продолжают делиться в течение всей жизни, правда, скорость их деления по прошествии репродуктивного периода замедляется. Нейроны группируются в ядра, которые контролируют специфические функции. По окончании периода зрелости в отдельных участках мозга нейроны гибнут. Поскольку в каждое ядро входят сотни нейронов, что значительно превышает их минимальное необходимое число, при этом не наблюдается никакого видимого повреждения функций мозга вплоть до последних стадий зрелого возраста. Повреждение некоторых функций центральной нервной системы связано с уменьшением скорости прохождения импульса по нервным волокнам (максимальная скорость импульса равна 100 мс^-1). К таким функциям относится, например, память, которая требует интеграции нескольких функций, а также координации функций, или контроль нервной системой вегетативных функций, для которого необходимо выделение нейромедиаторов в нервных окончаниях. С возрастом уровень нейромедиаторов падает и их выделение в отдельных областях мозга уменьшается. Уменьшается также содержание ферментов, ответственных за их синтез.

С возрастом нарушаются практически все сенсорные функции. Уменьшается способность глаз к аккомодации, так как ухудшается функционирование мышц, меняющих структуру хрусталика, и изменяется структура коллагена хрусталика. В результате глаз не может эффективно сфокусироваться на близлежащих предметах, и расстояние до ближайшей точки ясного видения линейно возрастает. Это ведет к пресбиопии, или старческой дальнозоркости. Этот фактор контролируется генетически, так как известно, что у тех, кто преждевременно становится дальнозорким, родители также имели этот дефект. В старческом возрасте хрусталик часто мутнеет, что ведет к развитию катаракты. Острота зрения, являющаяся показателем разрешающей способности глаза, т. е. способности различать детали в контрастном изображении, также уменьшается. Увеличивается время, которое требуется глазу, чтобы увидеть предмет в темноте после экспозиции на ярком свету, что свидетельствует о снижении адаптации к темноте.

Падает чувствительность уха к звуковым волнам высокой частоты, которые воспринимаются сенсорными клетками в проксимальной части улитки. Происходит ли это из-за гибели сенсорных клеток или из-за нарушения их функции — неизвестно. В старческом возрасте уменьшается чувствительность к запаху и вкусу, так как гибнут обонятельные и вкусовые рецепторы. Нарушается также чувство равновесия, за которое ответственны полукружные каналы.

Это краткое перечисление показывает, что по окончании периода зрелости нарушаются функции практически всех органов. Графики происходящих изменений показаны на рис. 1.1. Возрастное нарушение функций не является особенностью человека, оно характерно для всех организмов. Изменения велики, и их причиной должны быть изменения на клеточном и молекулярном уровнях. Выяснение молекулярных основ этих изменений может помочь в понимании причин старения, в разработке методов замедления изменений и тем самым самого старения.