Старение

Согласно принятой ВОЗ классификации к пожилому возрасту относят мужчин от 60 до 74 лет и женщин от 55 до 74 лет, к старческому возрасту и долгожителям относят мужчин и женщин соответственно в возрасте 75—89 лет и в возрасте 90 лет и старше. Мно­гочисленные аспекты биологии старения рассматриваются геронтологией. Одним из ее раз­делов является физиология старения.

Продолжительность жизни. Различают максимальную продолжительность жизни и сред­нюю продолжительность предстоящей жизни. Под последней понимают число лет, которое предстоит прожить данному поколению при условии, что смертность населения в последую­щем будет на уровне настоящего времени.

Продолжительность жизни определяется, прежде всего, процессом ста­рения, а также факторами, влияющими на него. Старение — это разрушительный процесс, которому противостоит витаукт, т.е. возникший в эволюции механизм защиты организма от повреждения. Оба этих процесса идут на протяжении всей жизни человека; взаимоотноше­ние между ними разделяет все индивидуальное развитие на три периода — прогрессивный, стабильный и деградационный. Старость представляет собой заключительный период воз­растного развития.

Старение. Различают естественное старение, преждевременное или ускоренное старе­ние (прогерия) и ретардированное (замедленное) старение; последнее характерно для дол­гожителей. Закономерные возрастные изменения организма, приводящие к старению, полу­чили название гомеорез. Для него характерны гетерохронность, т.е. различие во времени наступления старения отдельных органов и тканей, а также гетеротопность, т.е. разная ско­рость старения в различных отделах одного и того же органа.

Теории старения. В геронтологии существует более 100 теорий и гипотез о причинах и механизмах старения. С одной стороны, их.можно разделить на две большие группы: пер­вая группа теорий исходит из того, что старение — это генетически запрограммированный процесс; согласно второй группе представлений старение является результатом случайных процессов, разрушающих организм. Л.З. Тель (1997) среди всех теорий выделяет молеку­лярные (генетические, метаболические, конформационные), клеточные, организменные и надорганизменные.

Одна из самых популярных групп теорий обосновывает представление о генетической основе старения. Ряд сторонников этих теорий предполагает существование ювенильных генов, благодаря которым развертывается программа раннего онтогенеза, а также генов старе­ния, экспрессия которых вызывает старение.

Другие авторы полагают, что существует плейотропный механизм в действии генов: одни и те же гены на ранних этапах онтогенеза функци­онируют благоприятно для развития, в то время как на поздних этапах их функция транс­формируется в неблагоприятную. Недавно генетиками было показано, что при старении часть молекулы ДНК, свободная от генов, постепенно уменьшается; не исключено, что такая ре­дукция молекулы ДНК каким-то образом имеет прямое отношение к старению организма и его гибели. Другие сторонники генной теории, отвергая представление о существовании спе­циализированных генов, утверждают, что старение является следствием появления в геноме нарушений. По их мнению, в процессе онтогенеза в геномном аппарате клеток под влиянием самых разнообразных воздействий возникают различного рода дефекты, часть из которых не репарируется и приводит к нарушению синтеза белковых молекул (теория соматической му­тации, генетическая мутационная теория, теория повреждения генетического аппарата сво­бодными радикалами, теория накопления ошибок).

Наиболее признанной из них является генорегуляторная теория В.В. Фролькиса (1988), которая большое внимание уделяет дефек­там, возникающим на этапах транскрипции и трансляции синтеза белка, а также процессу сплайсинга, благодаря которому остающиеся в ядре фрагменты РНК оказывают регулирую­щее влияние на транскрипцию. Показано, что вещества, тормозящие процесс транскрипции, увеличивают продолжительность жизни. Многие авторы основную причину старения видят в том, что с возрастом нарушается механизм репарации ДНК.

Согласно метаболическим теориям старение обусловлено действием на организм опре­деленного вещества или группы веществ, либо оно является результатом «изнашивания» тканей и следствием снижения интенсивности и скорости метаболических процессов в организме. Еще в 1908 году И.И. Мечников выдвинул один из вариантов теории аутоинтоксикции и борьбы тканей в организме. Он объяснял старение как результат хронического отравления ядами, вырабатываемыми в толстом кишечнике. Кроме того, И.И. Мечников обосновал концепцию о «борьбе тканей», гетерохронности старения и роли макрофагов в этом процессе. Известный специалист в области геронтологии А. А. Богомолец в 1940 году выдвинул теорию первичного постарения соединительной ткани вследствие потери коллои­дами своих первоначальных свойств. И сегодня метаболические теории по-прежнему в цен­тре внимания исследователей. Среди них: углеводная гипотеза, в которой глюкоза опреде­ляется как «медиатор старения»; теория накопления пигментных тел, и прежде всего липо­фусцина; кальциевая теория Ганса Селье, объясняющая старение снижением работы каль­циевых насосов; теория свободных радикалов. Выдвинутая в 1957 году теория свободнорадикального повреждения макромолекул, в том числе ДНК (Harman D), в настоящее время широко разрабатывается. В этом аспекте обсуждается важнейшая роль супероксидного ра­дикала как основного геронтогенного фактора и антиоксидантных систем, в том числе супероксиддисмутазы как мощного механизма противостояния старению. Стало ясно, что защита клеток от свободных радикалов осуществляется системой репарации, состоящей из низкомолекулярных антиоксидантов и антиокислительных ферментов; однако возможности этой системы с возрастом снижаются.

Не менее популярными являются конформационные теории, объясняющие старение как результат конформационных изменений макромолекул на уровне вторичной, третичной и четвертичной структур. В рамках этого направления предложены мембранные теории и теория поперечных сшивок макромолекул. Согласно мембранным теориям при старении меняется структура мембран, что существенно изменяет ее свойства, в том числе нарушает транспорт веществ, а тем самым и функции клетки. Предполагается, что в основе возраст­ных изменений клеточных мембран лежат свободнорадикальные процессы, а также сшивки макромолекул. Согласно теории поперечных сшивок впервые предложенной Ф. Верцар в 40-х годах, при старении за счет образования дисульфидных мостиков (эти мостики пред­ставляют собой окисленную форму сульфгидрильных групп) усиливаются межмолекуляр­ные связи, что снижает функциональные возможности макромолекул. Это, в частности, доказано в отношении коллагена и эластина, составляющих основу соединительной ткани. Недавно установлено, что для белков головного мозга старых людей действительно харак­терна большая сшитость.

Клеточные теории старения определяют первичными именно клеточные механизмы ге-ронтогенеза. Истоки этих теорий восходят к воззрениям К. Бернара, А. Вейсмана, И.И. Мечникова, А.А. Богомольна. В частности, И.И. Мечников связывал старение с процессом замещения «благородных тканей» соединительной тканью. Однако сегодня стало ясно, что основой клеточного старения являются, скорее всего, молекулярные изменения, о которых говорилось выше. В рамках клеточных теорий была выдвинута иммунологическая теория, которая объясняла старение как следствие иммуннодефицитного состояния организма, сни­жения иммунного надзора и как результат активации продукции аутоантител (аутоиммунная теория)

Организмениые теории рассматривают старение как функцию целостного организма. В рамках этого направления предложены теории «биологических часов», теории эволюци­онного происхождения старения, теории, рассматривающие старение как результат разви­тия, дифференцировки и специализации тканей, а также адаптационно-регуляторные тео­рии. Последняя группа теорий, по мнению Л.З. Теля (1997), является наиболее перспектив­ной, так как она интегрирует существующие представления о геронтогенезе и связывает процессы, происходящие на молекулярном и клеточном уровне, с механизмами адаптации организма к изменяющимся условиям внешней среды. Старение рассматривается как про­цесс интеграции микроповреждеиий, возникающих при каждом отдельном акте адаптации в системах немедленного ответа и в системах обеспечения. Чем выше интенсивность ответа организма на адаптагенные или стрессовые факторы, тем выше скорость наступления ста­рости. Доказательством этому служит, в частности, то, что длительное напряжение адапта­ционных процессов влечет изменения, сходные со старческими. Кроме того, давно известно, что долгожительству, так же как и короткожительству свойственна определенная эндемичность. Так, долгожительство встречается преимущественно в сельских местностях с уме­ренным климатом и благоприятным жизненным укладом. Одновременно в очень жарких странах, либо в районах Севера и Заполярья, где предъявляются повышенные требования к адаптационным возможностям организма, отмечается короткожительство, более ран­нее наступление старческих изменений и возрастной патологии. По мнению Л.З. Теля, интенсивные физические нагрузки, характерные для спорта, так же как и интенсивная умственная деятельность, — это мощные факторы старения организма. В то же время умеренная физическая нагрузка (легкий бег, ходьба на лыжах, плавание) и умеренное закаливание повышают адаптационные возможности организма и противостоят развитию патологии. Таким образом, старение согласно Л.З.Телю — это длительный и необходи­мый организму процесс адаптации, протекающий с постоянным понижением функцио­нальных способностей, но именно за счет этого — с сохранением равновесия и слаженно­сти в функционировании клеток, органов и систем и в конечном счете с сохранением жиз­ни. В эволюции старение выработалось и закрепилось вместе со способностью к адапта­ции; оно протекает тем интенсивнее, чем выше у организма адаптационные способности..

Надорганизменнные теории старения утверждают, что ведущей причиной старения яв­ляются неблагоприятные воздействия окружающей среды, в том числе радиация

6