Биологические основы старения и долголетия - Виленчик Михаил Маркович. Страница 17
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 β-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 β-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.
Итак, после прекращения развития организма "запас прочности" его органов и их функциональной активности начинает постепенно снижаться. Это может быть связано и с тем, что количество функциональных единиц органов и митотическая активность обновляющихся органов уменьшаются. Например, уменьшается количество нефронов в почках, нейронов в головном мозге, альвеол в легких и в поджелудочной железе, сосудистых клубочков в различных органах, сосочков эпидермиса в коже. Митотическая активность эпителия кожи и кишечника, интенсивность деления клеток других обновляющихся тканей также уменьшаются в процессе старения организма.
Мы уже говорили о влиянии на жизнеспособность организма гибели нервных клеток. Для снижения функциональной способности различных органов имеет значение гибель и другого типа клеток. Так, функциональная способность легких у женщин в 90-летнем возрасте резко уменьшена по сравнению с функциональной способностью легких молодых (до 35 лет) женщин. Причем согласно данным авторов, установивших этот факт, он объясняется прогрессирующим уменьшением числа клеток.
Исследование клеток иммунологической системы позволяет проследить изменение не только количества и активности того или иного элемента биологической системы при старении, но и соотношения их. Например, при исследовании лимфоцитов периферической крови, полученной от пожилых людей, выяснилось: относительное содержание субпопуляций лимфоцитов у них изменено по сравнению с популяцией лимфоцитов, полученных от молодых людей. Дисбаланс содержания Т-лимфоцитов у пожилых людей связан с изменением соотношения субпопуляций лимфоцитов этого класса. Но известно, что в иммунном ответе существенное значение имеет сбалансированное взаимодействие различных субпопуляций лимфоцитов.
Можно полагать, что снижение с возрастом способности клеток к делению (а это один из основных функциональных признаков старения клетки) находится в причинно-следственной связи со снижением жизнеспособности всего организма.
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.