Биологические теории старения.

Процесс старения бесконечно сложен и многообразен. Старение на разных уровнях жизнедеятельности организма не повторяется. Так, старение на клеточном уровне - непростая сумма молекулярных изменений, а старение органов и систем не сумма клеточных изменений. На каждом уровне биологиче­ской организации существуют свои качественные и количест­венные изменения, сложные взаимовлияния, составляющие сущность старения всего организма.

Поиски первопричины старости всегда были основными направлениями исследований в геронтологии. На сегодняшний день существует множество различных гипотез, подходов и мнений о причинах старения. Однако большинство исследова­телей указывают на то, что первичные механизмы старения свя­заны со сдвигами в генетическом аппарате клеток, в биосинтезе белка.

В связи с этим можно выделить молекулярные, клеточные и физиологические механизмы старения.

1. Молекулярные механизмы старения:большинство молекул живых клеток со временем изменя­ются под действием электромагнитных излучений (ультрафио­лет, гамма-радиация) и в результате взаимодействия с другими молекулами и атомами (тепловое движение, химические реакции, альфа-радиация). Молекулы могут распадаться на атомы, превращаться в другие молекулы, изменяя свою структуру и функции. Все это приводит к старению на молекулярном уровне.

Основными факторами, вызывающими молекулярные по­вреждения в живых клетках, являются свободные радикалы - зто молекулы, имеющие неспаренный электрон; макромолекула глюкозы - соединение, образующееся во многих биохимических реакциях; молекулы воды и т.д. Молекулярные повреждения, в свою очередь, приводят к постепенному разрушению структуры клетки и ухудшению ее функционирования: нарушается целост­ность и проницаемость мембран, снижается активность фермен­тов, клетка засоряется продуктами обмена, нарушается синтез белков и регуляция клеточных процессов, между белками обра­зуются поперечные сшивки, происходят мутации генов.

Большинство исследователей полагают, что продолжи­тельность жизни однозначно определяется генами. Механизмы, ответственные за продолжительность жизни, предопределены в индивидуальном развитии организма. Установлено, что дольше живут дети, чьи родители имели большую продолжительность жизни. Дети, чьи биологические родители умерли рано от не­случайных причин, имели сами в два раза больший риск ранней смертности. Если причиной ранней смерти одного из биологи­ческих родителей было заболевание сердца, человек, воспитан­ный в семье приемных родителей, все равно имел повышенный в 4 раза риск умереть от инсульта и инфаркта миокарда. Анало­гичные закономерности прослежены также в отношении смерти от инфекционных заболеваний.

Близнецы наследуют специфические гены, которые огра­ничивают продолжительность жизни, например определяющие предрасположенность к ожирению или атеросклерозу. Было ус­тановлено, что у однояйцовых близнецов даты смерти различа­ются в среднем не более чем на 3 года, тогда как у двуяйцовых близнецов различие достигает более шести лет. Степень поседе­ния, размеры, формы, время появления лысины, морщин у близ­нецов однотипны.

Доказано влияние детородного периода на продолжитель­ность жизни. Поздняя менопауза может быть фактором, способ­ствующим долголетию. Женщины, которые прожили 100 и бо­лее лет, в 4 раза чаще рожали детей после 40 лет, чем те, кото­рые прожили не более 73 лет. Ранние роды и большое число де­тей негативно сказываются на продолжительности жизни жен­щины. Интересно, что и мужчины живут дольше, если число произведенных ими детей не слишком велико. Продолжитель­ность жизни дочерей больше взаимосвязана с продолжительно­стью жизни матери, чем отца, тогда как у сыновей эта зависи­мость значительно менее выражена и не связана с полом роди­телей. Несмотря на некоторую наследуемость продолжительно­сти жизни, каждый человек должен выбирать между долголети­ем и продолжением рода.

Генетические мутации, полученные в процессе старения родителями, также влияют на продолжительность жизни потом­ства. Частота мутаций в половых клетках мужчин намного вы­ше, чем у женщин, и пропорциональна возрасту. В случае от­цовства в позднем возрасте потомство подвергается большему риску генетических нарушений и соответственно риску иметь меньшую продолжительность жизни. Особенно это касается до­черей старых отцов, у них продолжительность жизни явно коро­че.

Все эти данные свидетельствуют о том, что механизм воз­растных изменений запрограммирован и связан со сдвигами в генетическом аппарате, в биосинтезе белка.

Существуют гены гибели и долголетия человека. В частно­сти, выявлен ген, мутация которого вызывает проявления уско­ренного старения, включающие укорочение продолжительности жизни, гипокинезию, бесплодие, атеросклероз, облысение, атрофию кожи и тимуса, снижение числа клеток гипофиза, проду­цирующих гормон роста.

Было также установлено, что ген, блокирующий запро­граммированную смерть в клетках, защищает стареющие клетки от повреждения свободными радикалами. Это продлевает жизнь клеток и может использоваться как лечебное мероприятие.

Другой ген контролирует эволюцию раковых клеток, огра­ничивая их бесконтрольный рост и даже вызывая обратный рост опухолей, и в случае клеточного старения выполняет функцию удаления старых нефункционирующих клеток. Этот ген ведет себя как антионкоген: его введение в измененные опухолью клетки подавляет их неконтролируемый рост (пролиферацию).

Таким образом, существуют два традиционных взгляда на причины старения.

1. Старение является результатом генетической программы, закономерно развивающейся во времени, с помощью кото­рой специфические гены определяют программу индивидуаль­ного развития.

2. Старение является результатом повреждения генетиче­ского аппарата внешними и внутренними факторами в ходе жизнедеятельности.

Известно, что развитие тканей и органов связано с реали­зацией генетической программы синтеза белков, заключенной в генетическом аппарате ядра клетки. Вся информация (код) за­ложена в молекуле дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДИК), и именно она определяет деление клетки, механизмы приспособ­ления ее к среде и обеспечивает передачу наследственных при­знаков.

Ген - часть молекулы ДНК, последовательность нуклеотидов которой определяет аминокислотную структуру белка. На молекуле ДНК как на матрице синтезируется информационная РНК (и-РНК) с тем же кодом, что и участок ДНК, на котором она образуется. Биосинтез белка в клетке идет в направлении ДНК — РНК — белок. Процесс считывания информации с опреде­ленного гена называется транскрипцией, а передача информа­ции, полученной от ДНК, синтезируемым белком, - трансляцией.

Белок состоит из отдельных аминокислот, содержащихся в клетке. Синтез белка происходит в специальных органоидах клетки - рибосомах. Информационная РНК протягивается череч рибосому и служит матрицей, на которой синтезируются новые молекулы белка. Перенос аминокислот к рибосомам осуществ­ляется специальной транспортной РНК (т-РНК). Аминокислоты, связанные с т-РНК, занимают соответствующее место в обра­зующейся цепи и затем «сшиваются» специальными фермента­ми. Так возникает белковая молекула.

При старении происходят изменения в ДНК, что приводит к сдвигам заключенных в ней генов и отражается на жизнедея­тельности клетки. Вместе с тем существуют системы, ремонти­рующие ДНК, - системы репарации. Однако при старении структура этих систем может также нарушаться.

Механизмы повреждений генетического аппарата разнооб­разны:

1. ДНК выступает основной мишенью в клетке, и старение - является результатом постепенного накопления случайных му­таций в геноме клеток, образующихся под действием различных эндогенных и экзогенных факторов. Это влияет на регуляцию клеточного цикла и контроль роста. Накопление с возрастом та­ких мутаций в различных органах и тканях основной фактор, определяющий развитие возрастной патологии, включая рак. Динамика накопления мутаций в различных органах и тканях неодинакова. Было установлено, что увеличение частоты мута­ций в печени происходит равномерно с рождения до глубокой
старости, тогда как в головном мозгу она нарастает только от рождения до 4-6 месяцев жизни, а затем не изменяется.

2. Молекула ДНК в клетках заключена в хроматине, бла­годаря которому осуществляются считывание генетической информации и регуляция генетического аппарата клетки. Хрома­тин находится в ядре клетки, в его состав входят белки, рибо­нуклеиновые кислоты» липиды. В процессе старения хроматин становится менее активным и уплотняется, а связи между ДНК и белками - более прочными, образуя поперечные сшивки. Все это затрудняет считывание генетической информации и способ­ствует постепенному накоплению ее повреждений.

3. Белки хроматина подвержены различным изменениям - фосфорилированию, ацетилированию, метилированию. Эти из­менения происходят в белках на определенных фазах клеточно­го цикла и развития организма. Например, фосфорилирование связано с делением клетки, ацетилирование - с транскрипцией, а метилирование - с дифферснцировкой клеток. С возрастом ин­тенсивность этих процессов снижается, что приводит к измене­нию процессов транскрипции и трансляции и к постепенному ухудшению различных функций организма, а значит, и к старе­нию.

4. При старении происходят изменения в генах, кодирую­щих соотношение синтеза отдельных белков или их блоков. Этиизменения приводят к качественным изменениям в белковоймолекуле, в ее вторичной структуре и специфических свойствах. Например, гемоглобин - это белок, обеспечивающий транспорткислорода в организме. В старости увеличивается содержание фетального («эмбрионального») гемоглобина, а его образование свидетельствует о сдвигах в системе генетического аппаратаклетки. Гемоглобин плода человека (фетальный гемоглобин) имеет иные структуру и свойства, чем молекулы гемоглобина взрослого человека. Он отличается повышенной способностью поглощать кислород, поступающий из крови матери. Известно, что образование фетального гемоглобина увеличивается при ки­слородном голодании - гипоксии.

5. Все биологические реакции в организме протекают под влиянием ферментов, которые необходимы для осуществления различных функций организма. За синтез каждого фермента на протяжении всей жизни отвечает один и тот же определенный ген. В старости (по окончании репродуктивного периода) нару­шается активность этих генов, что становится причиной измене­ния в содержании ферментов. Подобные изменения приводят к вырождению функций и нарушению способности клеток орга­низма приспосабливаться к условиям существования.

6. Клетка приспосабливается к условиям существования благодаря явлению генетической индукции. Индукция - этоусиленный синтез ферментов, расщепляющих накапливающиеся в клетке те или иные вещества. Подобный эффект вызывает и
ряд гормонов. Индукция это процесс адаптации на воздейст­вие эндогенных и экзогенных факторов среды, и протекает он под контролем определенных генов. При старении снижается степень индукции многих ферментов, и поэтому ослабевает спо­собность организма к ответу на соответствующий раздражитель.

7. Изменения в генетическом аппарате клетки ограничи­вают потенциальные возможности систем, синтезирующих бе­лок. Длительная и напряженная функция клетки приводит к усиленному образованию белка и увеличению своего размера
гипертрофии, а та, в свою очередь, - к гипертрофии органа. На­пример, гипертрофия скелетных мышцу спортсменов, одного и парных органов (почка, надпочечник) при удалении другого сердца при пороках его клапанов, артериальной гипертонии и т.д. При старении сокращается диапазон активизации биосинте­за белка в условиях напряженной деятельности клетки, органа,
что в значительной степени ограничивает их приспособитель­ные возможности. Например, после кровопотери активизируется синтез белков крови, и это восполняет возникший дефицит. В старости восстановление белков крови происходит медленнее. Гиперфункция сердечной мышцы ведет к слабовыраженной ги­пертрофии и развитию сердечной недостаточности.

8. С возрастом наблюдается угнетение, истощение, подав­ление работоспособности генов. Это связано с нарушением про­цессов транскрипции. В результате происходит ограничение работоспособности гена, что объясняет многие возрастные сдвиги обмена и функций и сокращение приспособительных возможно­стей клетки и организма при старении.

8. Нарушения генетического аппарата клетки в процессе старения могут привести к активизации генов, «молчавших»всю жизнь. Это вызывает появление белка, ранее не синтезиро­вавшегося и вызывающего различные сдвиги в деятельности клетки, вплоть до ее гибели. Так, в клетках находятся молчащие до поры до времени онковирусы, вызывающие раковое переро­ждение клетки. Изменение генной регуляции способствует их активизации и развитию рака.

10. Одной из причин накопления с возрастом поврежде­ний ДНК может быть снижение эффективности систем ее вос­становления (репарации). Большинство повреждений ДНК восстанавливается, но не все. Для защиты химической структуры ДНК клетки снабжены различными восстановительными систе­мами, удаляющими повреждения. Эффективность таких систем не снижается с возрастом. Однако при старении репарационные системы ДНК становятся более подвержены ошибкам, приво­дящим к мутациям, и скорость репарации повреждений не­сколько снижается.

Таким образом, наиболее общие механизмы старения свя­заны с нарушением генетической информации. Именно этот ге­нетический уровень определяет системность процесса старения.

2. Клеточные механизмы старения: при старении изменяется качественный и количественный состав клеток организма. Происходят нарушения структуры и обмена в клетках, вызывающие в итоге их гибель. Вместе с тем эти изменения неодинаковы в разных органах, что соответст­венно сказывается на работе различных органов и систем в ста­рости. Рассмотрим, какие нарушения в клетках организма приво­дят к старению.

1. С возрастом происходит неравномерное уменьшение количества клеток в разных органах и тканях. Клеточная масса у 70-летних составляет только 36%, а у 25-летних мужчин 47% всей массы тела, т.е. снижается на 30,6%. Подсчитано, что об­щее число нервных элементов в мозге уменьшается на 10-20%, а в некоторых отделах - на 30-50%. Число почечных нефронов у старых людей падает на 30-50%, а число легочных альвеол - на 40%. Отмечается уменьшение числа клеток в надпочечниках, щитовидной и половых железах, незначительно снижается ко­личество лейкоцитов и эритроцитов.

Подобные нарушения в количественном составе клеток вызывают атрофию органов и тканей, т.е. изменения их разме­ров и функций. Гибель клеток связывают с внутриклеточными нарушениями, а также с явлением апоптоза. Апоптоз (apoptosis греч. падение, гибель, умирание) - это процесс запрограмми­рованной гибели клеток, который является следствием действия генетически контролируемого механизма клеточного самоунич­тожения. Это нормальный процесс, играющий важную роль в росте и развитии тканей, органов и систем организма. Апоптоз помогает тканям и органам сравнительно быстро бороться с ге­нетически несостоятельными поврежденными клетками, что способствует сохранению клеточных функций. Это один из ме­ханизмов, регулирующих существование почти всего живого на Земле.

В организме ежедневно самоуничтожаются миллиарды старых клеток, материал которых идет на строительство новых. Клетка разрушает сама себя изнутри без каких-либо негативных последствий для организма. Клетка кончает свою жизнь самоубийством, когда получает приказ на уничтожение. А отдают его специальные ферменты и белки, которые вырабатываются в нужном количестве и в нужный момент. Эта программа строго контролируется многими генами: одни стоят на страже полно­ценных клеток, другие дают команду на уничтожение исчер­павших свой срок или подвергшихся мутациям - все старое и больное организму в тягость. И лишь онкологические (раковые) клетки не самоуничто­жаются по заранее заданной программе. Они наделены бессмер­тием и могут жить долгое время. Проблема онкологических за­болеваний была бы, возможно, решена, если бы удалось вызвать апоптоз в раковых клетках. Но если апоптоз выходит из-под контроля, то гибель кле­ток становится патологической. Неконтролируемый апоптоз вы­зывает массированную гибель клеток. Пример этому - дегенера­тивные заболевания нервной системы: болезнь, Альцгеймера, болезнь Паркинсона и т.д.

С другой стороны, с возрастом происходит накопление в тканях, устойчивых к апоптозу, стареющих клеток, которые ак­кумулируют множественные повреждения, приводящие, в ко­нечном счете, к новообразованиям (опухолям), нейродегенера­тивным процессам или смерти вследствие инфаркта миокарда.

2. По данным различных исследователей, клетки человека способны делиться только ограниченное число раз. Было уста­новлено, что клетки проходят ряд определенных стадий (фаз), после чего их способность к размножению исчерпывается, и в таком состоянии они способны находиться довольно длительное время. Данный феномен получил название «лимит Хейфлика» - по имени американского исследователя, обнаружившего это яв­ление.

С увеличением возраста число делений, совершаемых клетками организма, также существенно уменьшается, что по­родило гипотезу о существовании «счетчика» делений. Механизм работы такого счетчика заключается в том, что при каждом делении клетки ее ДНК укорачивается и ограничивает потенци­ал клеток к размножению. У старых молекул ДНК короче, чем у молодых, поэтому кончик нуклеотидной последовательности в процессе жизни оказывается «непрочитанным», т.е. каждая ко­пия ДНК в новой клетке становится короче, чем у предшествен­ницы. На весь этот процесс влияет теломераза - фермент, кото­рый достраивает укороченную ДНК (за счет концевых нуклеотидов - теломер), обеспечивая бессмертие клеток. Основной функцией теломеразы является контроль за клеточным делени­ем. В старости происходит подавление этого фермента, что и приводит к клеточному старению (лимит Хейфлика).

3. И.И. Мечников одним из первых отметил происходящие изменения в клетках и замену их соединительной тканью. Позже советский ученый А.А. Богомолец показал, что именно сдвиги в клетках соединительной ткани вызывают старение организма.

Соединительная ткань состоит из клеток и межклеточного вещества и выполняет механическую, защитную и трофическую функции. Она входит в состав почти всех органов и тканей (кос­ти, сухожилия, связки, суставы, кожа, кровеносные сосуды, кровь, лимфа и т.д.), а также заполняет пространство между ни­ми. В состав соединительнотканных элементов входят белки коллаген и эластин. В частности, коллаген является самым рас­пространенным белком в организме человека и основным ком­понентом всех соединительных тканей. Он откладывается в межклеточном пространстве и не возобновляется подобно внут­риклеточным белкам. С возрастом в структуре коллагена появ­ляются уплотнения («поперечные сшивки»), изменяющие его физико-химические свойства. Вследствие этого он накапливает­ся в тканях в ущерб клеткам, вызывая нарушения в функциони­ровании органов и всего организма. С другой стороны, соедини­тельная ткань - активный участник и регулятор обмена веществ в организме, и от неё зависит переход веществ из крови в ткань и обратно. Следовательно, изменения соединительной ткани влияют на кровоснабжение органов, вызывая в них кислородное голодание и гибель клеток, что, в свою очередь, приводит к ак­тивизации разрастания соединительной ткани.

4. Свободнорадикальная теория старения, выдвинутая в 50-е годы, сегодня является одной из наиболее популярных. Эта теория объясняет не только механизм старения, но и широкий круг связанных с ним патологических процессов (сердечно­сосудистые заболевания, возрастные иммунодепрессии и дис­функции мозга, катаракта, рак и т.д.).

Свободные радикалы - это вещества, у которых не хватает одного электрона, и поэтому они стремятся забрать недостаю­щий электрон у одной из молекул в клетках организма либо из­бавиться от «лишнего» электрона, отдавая его другим молеку­лам, то есть все окислить. Крайне агрессивным окислителем яв­ляется молекула кислорода, которая содержит на внешней обо­лочке целых два неспаренных электрона. Такое «расщепляю­щее» воздействие на кислород оказывают следующие факторы: УФ-излучение, ионизирующая радиация, курение, алкоголь, пища, насыщенная жирами, стресс, загрязнение атмосферы и др. В результате появления свободных радикалов в клетках проис­ходит повреждение мембран липидов, коллагена, ДНК, хрома­тина, структурных белков и т.д. Эти повреждения накапливают­ся, вызывая нарушение функционирования клеток и старение организма.

Однако свободные радикалы легко разрушаются вследст­вие их активной природы. Подсчитано, что за 70 лет жизни че­ловека организм производит около одной тонны радикалов ки­слорода, и только 2-5% превращается в его токсические формы. Подавляющее большинство из них нейтрализуется еще до того, как успеют повредить те или иные компоненты клетки. Так, из каждого миллиона образующихся свободных радикалов от антиоксидантной защиты ускользает не более четырех. Хорошими антиоксидантами являются продукты растительного происхож­дения и витамины (82, Вб, Е, С, бета-каротин). Таким образом, согласно теории свободных радикалов старение организма про­исходит в результате его отравления побочными продуктами обмена веществ собственных клеток, - «внутриклеточного пи­щеварения».

5. При старении происходит снижение количества мито­хондрий в клетках, появляются разрушенные митохондрии, что приводит к снижению процессов генерации энергии. Митохондрии - специальные органоиды клетки, ее «силовые» станции, где происходит синтез молекулы АТФ (аденозинтрифосфорная кислота), играющей важную роль в тканевом дыхании. Эти на­рушения в клетках приводят к уменьшению количества выраба­тываемой АТФ и нарастанию гипоксии.

6. Гибель клеток при старении - это постепенно разви­вающийся процесс, сопровождающийся признаками изнашива­ния клетки, например накоплением в клетках пигмента липо­фусцина. Липофусцин («липо» - жир, «фусцин» - темный), или
пигмент старости, представляет собой скопление продуктов жизнедеятельности клетки, продуктов распада ее органоидов. Накопление липофусцина это своеобразная приспособитель­ная реакция в ответ на гипоксию, нарушение энергетических
процессов в клетке, так как он обладает высокой скоростью по­требления кислорода, связанной с высоким содержанием в нем дыхательных ферментов. Накопление этого пигмента вызывает
разрушение цитоплазматических структур.

7. С возрастом происходят многообразные внутриклеточ­ные изменения: во многих клетках уменьшается число рибосом, митохондрий, размеры ядра, появляется многоядерность, на­блюдаются изменения взаимоотношений между ядром и цито­
плазмой. Отмечаются изменения в лизосомах. Лизосомы назы­вают мешками самоубийц, так как они содержат множество активных ферментов, способных разрушить структуру клетки. В старости активность ряда ферментов лизосом растет, и снижает­ся устойчивость их мембран. Все это в условиях нарушения внутриклеточных взаимоотношений может привести к разрыву лизосом, выходу из них высокоактивных ферментов и соответ­ственно к гибели клеток.

3. Физиологические механизмы старения: изменение с возрастом физиологического состояния орга­низма чаще всего связывают со старением мозга. Известно, что структурной и функциональной единицей мозга является нерв­ная клетка нейрон. Естественная гибель нервных клеток с уве­личением возраста приводит к нарушению высшей нервной дея­тельности. В результате снижается физическая и умственная ра­ботоспособность, происходит замедление электрических ритмов и изменение электроэнцефалограммы (ЭЭГ), появляются сдвиги в поведении и эмоциях.

В процессе старения сглаживается возбудимость различ­ных структур головного мозга, и это приводит к повышению чувствительности нервных центров к действию небольших доз физиологически активных веществ адреналина, гормонов, вы­зывая сдвиги в поведении, эмоциях и деятельности органов.

Пусковым механизмом многих возрастных сдвигов в орга­низме являются молекулярные, структурные, функциональные сдвиги в лимбической и гипоталамо-гипофизарной системе го­ловного мозга, которые осуществляют нервную и гормональную регуляцию внутренней среды и адаптационно-регуляторных процессов в организме.

Лимбическая система принимает участие в регуляции ра­боты внутренних органов, эндокринных желез, в осуществлении многих эмоционально-поведенческих актов (пищевое, половое поведение, ярость, гнев, страх, удовольствие). Нарушения в этой системе приводят к изменению поведения, эмоций, памяти и объясняют природу возникновения неадекватных эмоциональ­ных реакций на стресс у пожилых и старых людей. Изменения в гипоталамусе и гипофизе приводят к нарушению деятельности мозга, адаптационно-приспособительных реакций и гомеостаза (постоянства внутренней среды организма). При старении изме­няется реакция гипоталамуса на обратные гормональные связи. Она становится неадекватной состоянию внутренней среды ор­ганизма, что ведет к нарастанию возрастных изменений орга­низма.

Патологию организма и ограничение продолжительности жизни вызывают также изменения, происходящие в иммунной и гормональной системах.

Известно, что повреждение иммунной системы в зрелом возрасте приводит к потере здоровья и сопутствующей склонно­сти к различным заболеваниям, особенно онкологическим. Главная функция иммунной системы - постоянный надзор за обеспечением развития иммунного ответа в организме. Клетка­ми, ответственными за создание иммунитета, являются лимфо­циты. Лимфоциты не реагируют на собственные клетки и моле­кулы, иначе эти клетки были бы разрушены. В иммунном ответе участвуют три группы клеток иммунной системы: Т-лимфоциты, В-лимфоциты и макрофаги.

Родоначальница лимфоцитов - стволовая клетка костного мозга. Из костного мозга лимфоциты перемещаются в тимус, а часть их - в лимфатические узлы и селезенку, где они оконча­тельно формируются и превращаются в различные по своим функциям клетки (дифференцируются). Клетки, формирующие­ся в тимусе, называют Т-лимфоцитами, а клетки, формирую­щиеся в селезенке и лимфатических узлах, - В-лимфоцитами.

Т-лимфоциты ответственны за клеточные иммунные реак­ции, которые защищают организм от патогенных грибов и виру­сов, отторжение пересаженных органов и опухолей, повышенную чувствительность (аллергическую реакцию). Иммунный ответ происходит путем атаки Т-лимфоцитами чужеродного агента (антигена) и поэтому назван клеточным иммунитетом. Таким образом, Т-лимфоциты регулируют (подавляют или сти­мулируют) иммунный ответ.

Известны три вида Т-лимфоцитов: хепперы (клетки-стимуляторы), супрессоры (клетки-угнетатели), киллеры (клет­ки-убийцы). Т-хелперы необходимы для образования иммуног­лобулинов В-лимфоцитов. Т-супрессоры удерживают лимфоци­ты от реакции на собственные клетки организма. Т-киллеры не­посредственно реагируют с антигенами и уничтожают их. В-лимфоциты ответственны за гуморальный иммунитет, они вы­рабатывают антитела - специфические белки (иммуноглобули­ны), способные обезвреживать возбудителей и их токсины. Макрофаги играют вспомогательную роль в иммунном ответе.

Считается, что главным возрастным изменением иммун­ной системы является старение тимуса, начинающееся при по­ловом созревании. В результате прогрессивно уменьшаются синтез и секреция гормонов тимуса, отвечающих за дифференцировку Т-лимфоцитов; снижаются общее количество и функ­циональная активность Т - и В-лимфоцитов; увеличивается ко­личество Т-супрессоров и уменьшается количество Т-хелперов. Вследствие нарушения функции Т-супрессоров В-лимфоциты вырабатывают антитела к собственным клеткам и молекулам организма (аутоиммунитет), что вызывает развитие различных заболеваний, в том числе рака. В результате возникает состоя­ние иммунодефицита, и происходит снижение жизнеспособно­сти организма.

В отношении вспомогательных клеток (фагоцитов, макро­фагов) известно, что их количество и функции не изменяются с возрастом, а при определенных обстоятельствах оказывается, что их активность усиливается.

Старение гипоталамо-гипофизарной области приводит к значительным изменениям содержания гормонов в крови и ре­гуляции их уровня. Гормоны — это высокоактивные вещества, которые синтезируются в эндокринных органах (железах внут­ренней секреции) и поступают в кровь. Гормоны контролируют гомеостаз, обмен веществ и энергии, влияют на рост и деление клеток, уровень ферментов, воздействуют на свойства и разви­тие половых качеств. Гормоны можно разделить на три группы:

а) стероидные гормоны половых желез и коры надпочеч­ников;

б) гормоны - производные аминокислот щитовидной же­лезы и мозгового слоя надпочечников;

в) пептидные гормоны гипоталамуса, гипофиза, щитовид­ной, паращитовидной и поджелудочной желез.

К старости концентрация половых гормонов, гормонов щитовидной железы, некоторых гормонов гипофиза падает; со­держание гормонов коры надпочечников не изменяется, а кон­центрация многих гормонов гипофиза растет. Каждая клетка на­ходится одновременно под контролем многих гормонов, и с из­менением их содержания в крови характер этого влияния слож­но изменяется.

Часто возникают качественные различия в реакциях. К примеру, дозы гормона, стимулирующие у молодых животных ту или иную функцию, у старых могут ее подавлять. Так, поло­вые гормоны, активизируя у молодых и взрослых животных синтез белка, у старых могут стимулировать его распад; адрена­лин вызывает у старых животных не рост, а падение тонуса со­судов и т.д.

Угасание функции половых желез изменяет нейрогуморальную регуляцию в стареющем организме и становится пред­посылкой развития атеросклероза, артериальной гипертонии, ишемической болезни сердца, опухолей. В старости у мужчин снижается секреция мужского полового гормона - тестостерона и нарастает концентрация женского полового гормона (эстра-яиола), а у женщин - наоборот.

При старении снижается функция поджелудочной железы, в крови нарастает концентрация веществ, подавляющих актив­ность инсулина, а это ведет к недостатку его в крови со всеми последующими нарушениями обмена веществ в организме, а также способствует истощению поджелудочной железы. Все это создает благоприятную почву для развития диабета.

В клетках существует специальный механизм, позволяю­щий реагировать на действие гормонов. Это клеточные рецепто­ры - своеобразные высокочувствительные антенны. Реакция клетки зависит от числа и свойств этих рецепторов, а также от количества действующего гормона. С возрастом изменяется ко­личество рецепторов и способность их реагировать на действие гормона.

Все больше приводится сведений о роли эпифиза (шишко­видной железы) в процессах старения. Эпифиз - эндокринная железа, находящаяся в тесной связи с гипоталамусом и играю­щая важную роль в регуляции биологических ритмов организма. Продуцируемые эпифизом гормоны — мелатонин и серотонин - обладают широким спектром физиологических функций. Свет угнетает продукцию гормонов эпифиза, и максимальный уро­вень их в крови наблюдается в ночные часы, а минимальный - утром и днем. При старении функция эпифиза снижается, что проявляется в нарушении ритма секреции гормонов, в частности падает уровень мелатонина. Если эпифиз уподобить биологиче­ским часам организма, то мелатонин можно уподобить маятни­ку, который обеспечивает ход этих часов и снижение амплитуды которого приводит к их остановке. При этом важно то, что мела­тонин имеет суточный ритм, то есть единицей его измерения является хронологический метроном - суточное вращение Зем­ли вокруг своей оси. Мелатонин угнетает свободнорадикальные Процессы в организме, участвует в регуляции настроения и сна, стимулирует клетки иммунной системы организма и замедляет старение иммунной системы, нормализует ряд возрастных на­рушений жироуглеводного обмена, продлевает циклическую деятельность яичников, восстанавливает репродуктивную функ­цию, предупреждает развитие как спонтанных, так и вызывае­мых различными химическими канцерогенами и ионизирующей радиацией новообразований.

Происходящие в организме изменения на всех уровнях ор­ганизации живой материи приводят к возникновению внешних, видимых признаков старения: появляются рубцы, пигментные пятна, бородавки и родинки на коже, морщины, которые обра­зуются из-за потери подкожного жира; выпадают и седеют во­лосы; уменьшается число клеток и потовых желез, что делает кожу более тонкой и шершавой; происходит уменьшение эла­стичности и увеличение хрупкости кожи из-за структурных из­менений коллагена.

Наблюдаются изменения и в системе пищеварения: потеря зубов из-за дегенерации тканей, поддерживающих зубы, и уменьшение секреции пищеварительных соков; печень умень­шается в размерах, и часто возникает цирроз; увеличивается число дивертикулов (выпячивание стенки кишки) 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, связанные с уменьшением потока крови, фильтрации и реабсорбции необходимых веществ через стенки почечных канальцев. Скорость потока крови и фильтрация сильно зависят от гормонов. Таким образом, функциональные нарушения в почках связаны с изменениями в сер­дечно-сосудистой и эндокринной системах.

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

Нарушения в мышечной системе, особенно в сердечной и скелетных мышцах, проявляются в снижении общей активности организма. Уменьшаются время, величина и частота сокращения мышц. Помимо других факторов это может быть обусловлено постепенной потерей клеток. Мышцы становятся расслаблен­ными и вялыми. Погибшие клетки заменяются соединительной тканью.

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, что ведет к старческой дальнозорко­сти. Этот фактор контролируется генетически. Как известно, 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 де-тали 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 внут­реннего уха, и развивается тугоухость. Изменения вестибуляр­ного анализатора, расположенного во внутреннем ухе, вызыва­ют нарушения чувства равновесия. В старческом возрасте уменьшается чувствительность к запаху и вкусу, так как гибнут обонятельные и вкусовые рецепторы.