Причины и механизмы старения

В конце XIX начале XX века появились представления о том, что старческие изменения в организме обусловливаются эндокринной недостаточностью, в частности, недостаточностью половых желез. В связи с этим были предприняты знаменитые опыты Ш.Э. Броун - Секара (1817-1894) и других исследователей по омоложению животных и человека путем пересадки половых желез и введения их экстрактов. Однако надежды исследователей не оправдались: временная стимуляция организма сменялась его увяданием.

Одним из первых исследователей, начавших научное изучение проблемы старения был И.И.Мечников (1845-1916), полагавший, что старение связано с хроническим отравлением организма продуктами гниения - ароматическими аминами, образующимися в кишечнике и рекомендовавший в связи с этим стерилизацию пищи, ограничение потребления мяса, питание молочнокислыми продуктами, а в качестве антагониста гнилостной бактериальной флоры - использование лактобациллина.

В 1940г. А.А.Богомолец (1881-1946) предложил теорию «возрастной каллоидоклазии». По его мнению, старение начинается с нарушения функции соединительной ткани в результате необратимых изменений тканевых коллоидов и лабильности белковых молекул. Для профилактики преждевременной старости он рекомендовал применение антиретикулярной цитотоксической сыворотки (АЦС), изменяющей состояние коллоидов организма.

Существует более 200 различных гипотез старения. Большинство из них постепенно утратило свое значение. В настоящее время можно говорить лишь о двух основных принципиальных подходах к проблеме старения: вероятностном (стохастическом) и детерминированном (программном). В соответствии с этим современные представления о причинах и механизмах старения можно разделить на две группы. Первая группа гипотез рассматривает старение как результат накопления повреждений, вызванных действием внешних повреждающих факторов (т.е. в строгом смысле вероятных событий) и нарастающей со временем дисрегуляторной патологии. Такими факторами могут явиться различные виды ионизирующего излучения (фоновое радиактивное излучение, космические лучи), кислородное голодание, высокая или низкая температура внешней среды и др.

Повреждающие факторы могут вызвать: накопления в генах соматических мутаций, что ведет к появлению измененных белков и утрате различных функций организма (теория соматических мутаций); ухудшение функционирования генетического аппарата клеток из-за нарушения систем репарации ДНК (генетическая мутационная теория); образование дефектных белков (при транскрипции и трансляции генетической информации), и их накопление - «катастрофа ошибок» (теория накопления ошибок); накопление активных кислородных радикалов, которые повреждают геном клетки, приводят к ее гибели (теория свободных радикалов); образование мостиков между молекулами коллагена, ДНК и т.д., вызывая тем самым нарушения структуры (например, в результате «сшивки» коллагена - появление морщин кожи) и нарушение функции при сшивке молекул ДНК (теория сшивки макромолекул).

Теория износа организма, предполагает, что старение является результатом изнашивания, наступающего от длительного существования и функционирования организма; теория избыточного накопления связывает старение с накоплением различных веществ в жизненно важных органах и тканях (кальция - в сердце и головном мозге; старческого пигмента - липофусцина и др.) нарушающих функции органов и тканей; иммуннологические и аутоиммуннологические теории объясняют развитие старения нарушением распознавания иммунными механизмами организма «своего» и «чужого», что приводит к депрессии локусов хроматина, определяющих синтез антител.

Интересны представления, в соответствии с которыми накопление повреждений клеточных структур происходит и в аппарате управления, интегративных структурах, в структурах ЦНС, в том числе в гипоталамусе, что вызывает необратимые нарушения гомеостаза, способности организма к адаптации, энергетическому обеспечению функций. Возникает гипоталамическая дезинформация, что ведет к неадекватности регуляторных влияний гипоталамуса, нарушению систем саморегуляции, систем передачи информации (В.И. Дильман).

Вторая группа гипотез рассматривает старение как генетически запрограммированный процесс, один из этапов онтогенеза, итог хода биологических часов, о чем свидетельствует строгая закономерность развития старения, воз можность появления в процессе старения новых разновидностей РНК, включения в ходе старения активных запрограммированных механизмов гибели клеток, а также различие в максимальной продолжительности жизни животных разных видов (адаптационно-регуляторная теория). С этой точки зрения смена поколений способствует лучшей приспособляемости к условиям существования и защищает вид от вымирания (В.В. Фролькис).

Исследования последних лет выявили определенную роль в процессах старения апоптоза (запрограммированная гибель клеток зрелого организма).

Возможны два основных механизма участия апоптоза в процессах старения:

а) устранение поврежденных и стареющих клеток (например, фибробластов, гепатоцитов), которые затем могут быть заменены путем клеточной пролиферации; таким образом, сохраняется тканевой гомеостаз;

б) элиминация постмитотических клеток (например, нейронов, кардиомиоцитов), которые не могут быть заменены, что приводит к патологии.

Выявлено, что при старении происходит дизрегуляция апоптоза, а старение многих видов клеток ассоциировано с ускоренной апоптотической гибелью.

В настоящее время идентифицированы гены, участвующие в апоптозе, ингибирующие и провоцирующие его. Так как гибель клеток в жизненно важных органах с ограниченными пролиферативными возможностями может оказать лимитирующее действие на срок жизни организма в целом, эти гены, возможно, являются элементами наследственной детерминации процесса старения. Они могут локализоваться в 1-й и 4-й хромосомах.

Не исключено, что апоптоз является не только процессом, претерпевающим ассоциированное с возрастом изменение своей регуляции, но и одним из центральных механизмов старения целостного организма, наряду с генетической нестабильностью, накоплением ошибок синтеза и клеточно-тканевыми повреждениями.

Все сказанное говорит о том, что старение не просто угасание, а новое качество, и объяснение этого процесса нельзя свести к какому-либо одному фактору; оно постепенно охватывает все функции организма; в основе старения лежат, с одной стороны, явления вероятностного (стохастического) характера, реализующиеся на клеточном и тканевом уровнях, а с другой - регуляторные механизмы, относящиеся к классу закономерных запрограммированных процессов, протекающих на уровне организма в целом.