Биохимия старения - Канунго М. С. - Страница 3

Итак, периоды развития, воспроизведения и старения следуют один за другим. Время наступления, длительность и скорость старения зависят от репродуктивного периода, а свойства последнего определяются периодом развития. Все три периода взаимосвязаны. Следовательно, старение нельзя рассматривать как изолированный и независимый период жизни. Для понимания процессов старения очень важна информация, касающаяся периодов развития и воспроизведения.

Длительные исследования изменений различных функций у одних и тех же добровольцев показали, что с возрастом различные функции нарушаются с разной скоростью (рис. 1.1). Эти исследования были начаты, когда добровольцам-мужчинам было 30 лет, причем неизвестно, имелись ли уже нарушения функций, изменения которых были обнаружены в 30 лет, в более раннем возрасте. Поскольку измеряли физиологические функции, их изменения, очевидно, отражают большие сдвиги в активности клеток и органов. Возможно, что молекулярные изменения, которые приводят к этим физиологическим изменениям, и изменения в общем функционировании всего организма человека происходят еще раньше, но это нельзя с определенностью утверждать, если не применяются высокочувствительные методы исследования.

Рис. 1.1. Возрастные нарушения некоторых физиологических функций человека (в процентах от средней величины, полученной для 30 лет) [6]

Даже если с большей или меньшей точностью ограничить максимальную продолжительность жизни индивидуумов данного вида некоторым интервалом, приходится признать, что нарушения функций разных органов начинаются в разное время, а скорость происходящих изменений различна для разных органов. Пока еще неизвестно ни одной функции или параметра, изменения которых начинались бы в одном и том же возрасте и протекали бы с одной и той же скоростью у всех индивидуумов вида при данных внешних условиях. Таким образом, до сих пор не удалось охарактеризовать процесс старения с помощью какого-либо специфического параметра. Биологи использовали в качестве показателя старения только один параметр (в основном для удобства) — хронологический возраст организма. Однако общеизвестно, что этот критерий может быть ошибочным, так как нередко можно встретить человека, который в 60 лет активен, как 40-летний, или человека, который в 40 лет не активен подобно 60-летнему. Из-за нехватки точных сведений о процессе старения широко используются довольно расплывчатые и описательные определения старения, например "постепенное уменьшение приспособляемости организма к нормальным условиям внешней среды, начинающееся после наступления половой зрелости", или: "процесс, который, после наступления половой зрелости, делает организм более восприимчивым к заболеваниям".

Изменения в различных видах активности организма (рост и другие функции), начинающиеся в эмбриональной стадии и продолжающиеся до самой смерти, напоминают движение копья, брошенного вверх под углом 45°. Сначала оно летит быстро, затем его полет постепенно замедляется, оно достигает "плато" и снижается, причем по мере приближения к земле скорость его падения увеличивается благодаря силе тяжести. Аналогичным образом быстро увеличивается рост и развиваются другие функции человеческого эмбриона; это продолжается после рождения примерно до 16 лет, затем развитие функций начинает замедляться и выходит на плато к 20 годам. До 30–35 лет никаких заметных изменений функций не обнаруживается, но с наступлением этого возраста некоторые функции начинают нарушаться, и скорость этого процесса с возрастом увеличивается. Так, в возрасте 60–70 лет скорость снижения всех функций выше, чем между 50 и 60 годами. Уменьшение общей активности ускоряется с возрастом благодаря эффектам накопления нарушений функций различных органов или клеток в ранние периоды. Следовательно, с того момента, как появляются эти нарушения, начавшийся процесс постепенно ускоряется, т. е. развивается по экспоненциальному закону. Это характерно для эффектов накопления разрушающих изменений в ранние периоды жизни. Однако остается неизвестным, в какой момент начинаются нарушения функций каждого отдельного органа. Эти нарушения для разных органов различны; они различаются по скорости и величине для индивидуумов одного и того же вида даже в совершенно одинаковых внешних условиях, не говоря уже о разных.

Именно в период старения уменьшается приспособляемость к внешним и внутренним стрессам, разрушается механизм гомеостаза и увеличивается подверженность болезням. Смерть наступает в какой-либо момент этого периода не потому, что все функции уменьшились до нулевого уровня, а потому, что одно или несколько заболеваний или стрессов в течение этого периода действуют на тот или иной орган(ы) настолько глубоко, что его (их) восстановление становится невозможным.

События, которые происходят в период развития, более или менее определены, и время их протекания зафиксировано, как, например, момент образования гаструлы, появления сомитов, рождения, наступления половой зрелости. Все процессы, протекающие в период развития, важны — все они прошли сито естественного отбора. Они способствуют формированию организмов, способных к активному воспроизведению; следовательно, эти процессы необходимы для сохранения видов. В период развития происходит также гибель некоторых клеток. Например, установлена локальная гибель клеток в зачатках конечностей куриных эмбрионов, в проксимальных концах крыльев насекомых, хвоста головастиков, пронефроса и мезонефроса у высших позвоночных. Это важно для формирования специфических органов, необходимых для правильного функционирования организма. Гибель клеток, происходящая в период развития, особенно перед наступлением половой зрелости, не означает, что организм стареет, в то время как происходит его развитие, поскольку гибель этих клеток ведет к возникновению активного, сильного и способного к воспроизведению, а не дряхлого организма. Следовательно, высказываемое иногда предположение о том, что старение начинается уже в стадии эмбриона, по-видимому, неверно, так как гибель клеток, необходимая для формирования и эффективного функционирования какого-либо органа, не может быть одновременно причиной старения этого органа или всего организма. Имеет ли гибель клеток в период старения и в период развития одну и ту же причину — неизвестно.

Гибель клеток, которая наблюдается после того, как органы полностью сформировались и стали функционировать, можно принять за признак старения данного органа, как, например, в случае гибели нейронов и клеток сердечной или скелетных мышц после наступления половой зрелости. У человека эти клетки вскоре после рождения теряют способность к делению и таким образом становятся постмитотическими. Они начинают гибнуть после того, как заканчивается период развития, и новыми не заменяются. Следовательно, их гибель должна ухудшать функционирование органов, так что в этом случае гибель клеток можно рассматривать как признак старения. Что же тогда считается признаком старения органов, клетки которых остаются премитотическими, т. е. продолжают делиться на протяжении всей жизни, как это наблюдается у клеток эпителия кишечника, ретикулоэндотелиальной системы, кожи и печени? По окончании периода развития скорость деления клеток в этих органах уменьшается, их обновление замедляется, а продолжительность клеточного цикла возрастает. Это и можно считать признаком старения, поскольку более медленное обновление клеток может приводить к сохранению в органе старых клеток в течение более длительного времени и к ухудшению функционирования этих органов. Гибель постмитотических клеток, таких, как нейроны и клетки мышц, и замедление клеточного цикла у премитотических клеток, таких, как клетки эпителия и ретикулоэндотелиальной системы, могут быть вызваны совершенно разными причинами, но и то и другое должно ухудшать функционирование органов и, следовательно, приводить к старению.