Изменение организма при старении

Старение организма в целом связывается прежде всего с нарушениями механизмов саморегуляции и процессов переработки информации на разных уровнях жизнедеятельности. Особое значение в механизмах старения на клеточном уровне имеет нарушение передачи информации в системе генетического аппарата клеток, на уровне целостного организма – в системе нейрогуморальной регуляции. Вследствие этого старение выступает как тотальный процесс, охватывающий весь организм человека, и проявления старения можно обнаружить во всех органах, системах и функциях.

Соматические изменения.Внешние телесные изменения при старении хорошо известны (седина, морщины и др.). Кроме того, изменения в структуре скелета приводят к уменьшению роста, который может уменьшаться на 3 – 5 см, в связи со сжатием межпозвоночных дисков. Возникает явление остеопороза (деминерализация костей, выражающаяся в утрате ими кальция), в результате кости становятся хрупкими. Уменьшается мышечная масса, вследствие этого снижаются сила и выносливость. Кровеносные сосуды теряют эластичность, некоторые из них закупориваются, из-за этого ухудшается кровоснабжение организма со всеми вытекающими последствиями. Эффективность работы сердечно-сосудистой системы в целом снижается, ослабевает способность легких к осуществлению газообмена. В иммунной системе снижается выработка антител, и защитные силы организма ослабевают. Наряду с этим показано, что регулярные физические упражнения, способствующие укреплению мышц, в пожилом возрасте улучшают соматический статус организма.

Органы чувств.Систематическое изучение возрастной эволюции и инволюции сенсорно-перцептивных функций человека проводилось в 60-е годы в школе Б.Г.Ананьева. В этих исследованиях было установлено, что онтогенетические изменения сенсорной чувствительности для зрения, слуха и кинестетической чувствительности имеют общий характер. Чувствительность возрастает к периоду ранней юности, стабилизируется и, начиная с 50 – 60 лет снижается. На фоне этой общей тенденции, однако, наблюдаются некоторые возрастные спады и подъемы. Другими словами, и на стадии позитивного развития, и в ходе инволюции изменение чувствительности осуществляется в соответствии с принципом гетерохронности.

Показательна в этом плане возрастная динамика цветочувствительности. За исключением общего оптимума, который наблюдается приблизительно в 30 лет, т.е. значительно позднее по сравнению с общей светочувствительностью и остротой зрения, все частные виды чувствительности к различным длинам волн изменяются по-разному. Начиная с 30 лет, происходит значительное и неуклонное снижение чувствительности на крайние длинноволновые и коротковолновые цвета – красный и синий. В то же время чувствительность к желтому цвету не снижается даже после 50 лет. В отношении слуховой чувствительности установлено, что ее возрастающее снижение распространяется на высокочастотную часть звукового диапазона, начинаясь с 30 лет. Если в качестве эталона использовать пороги слышимости двадцатилетних, то оказывается, что потери чувствительности возрастают в следующем порядке: для 30 лет – на 10 дБ, для 40 лет – на 20 дБ, для 50 лет – на 30 дБ. Сходные тенденции наблюдаются и в других видах сенсорных модальностей.

Однако, как подчеркивал Б.Г.Ананьев, в случаях, когда профессия предъявляет повышенные требования к органам чувств (как например, требования к зрительным функциям у летчиков), их функционирование даже в зрелом возрасте остается на высоком уровне. Любая сенсорная функция проявляет свой действительный потенциал лишь в том случае, если находится систематически в состоянии полезного для нее оптимального напряжения.

Старение мозга.Процессы, которые идут в головном мозге стареющего человека, ошибочно было бы считать просто угасанием. В действительности при старении мозга имеет место сложная перестройка, ведущая к качественному изменению его реакций. Возрастные изменения имеют различные морфофункциональные проявления. Различают так называемые общие и частные изменения. К общим относят изменения, свидетельствующие о снижении функций энергообеспечивающих структур и аппарата, ответственного за синтез белка. Частные изменения целесообразно анализировать на уровнях: отдельного нейрона, нервной ткани, отдельных структурных образований, входящих в состав мозга и целого мозга как системы.

Прежде всего, возрастные изменения головного мозга человека характеризуются уменьшением его массы и объема. Масса мозга человека в возрасте от 60 до 75 лет снижется на 6%, причем неравномерно в различных отделах. Кора больших полушарий уменьшается на 4%, наибольшие изменения на 12 – 15% происходят в лобной доле. Отмечены половые различия степени атрофии мозга при старении. Масса головного мозга женщин примерно на 110 – 115 г меньше, чем у мужчин. Между 40 и 90 годами масса мозга уменьшается у мужчин на 2,85г в год, а у женщина 2,92 г (Фролькис, 1988).

Большинство исследователей мозга человека указывают на преимущественную потерю нейронов в коре, гиппокампе и мозжечке. В большинстве подкорковых образований клеточный состав остается неизменным вплоть до глубокой старости. Иными словами, филогенетически более «новые» структуры мозга, связанные с познавательной функцией, в большей степени подвержены возрастной потере нейронов чем филогенетически старые (ствол мозга).

Синаптические контакты, как известно, играют решающую роль в обеспечении межнейронного взаимодействия в нервных сетях, в силу своей пластичности они тесным образом связаны с памятью и научением. При старении уменьшается плотность числа синапсов. Однако утрата синапсов происходит не во всех отделах ЦНС в равной степени. Так, в лобной доле человека показано достоверное уменьшение количества синапсов с возрастом, в то время как в височной доле возрастных изменений не наблюдается (Gibson. 1983).

Изменения в состоянии синапсов наблюдаются не только в коре, но и подкорковых структурах. Так, например, возрастные нарушения прос 1 ранственной памяти объясняются снижением специфичности эффективности и пластичности синаптической передачи в гиппокампе. При старении происходит уменьшение способности к формированию новых синапсов (Scheff et al., 1984). Редукция синапти-ческой пластичности в старости может способствовать потере памяти, ухудшению двигательной активности и развитию других функциональных нарушений мозга. При этом ухудшаются межнейрональ-ные контакты в различных областях ЦНС, нейроны как бы подвергаются «деафферентации», в связи с чем нарушается их ответная реакция на сигналы внешней среды, нервные и гормональные стимулы, т.е. повреждаются синаптические механизмы деятельности мозга.

При старении существенно изменяется состояние медиаторных систем организма. Одним из наиболее характерных феноменов старения является дегенерация дофаминэргической системы мозга, последнее непосредственно связывается с развитием в старческом возрасте таких заболеваний, как паркинсонизм. Нарушения в деятельности еще одной медиаторной системы мозга – холинэргической играют одну из основных ролей в расстройствах памяти, восприятия и других познавательных процессов, возникающих при болезни Альцгеймера.

Особый интерес представляет проблема межполушарного взаимодействия при старении. Главная особенность церебральной асимметрии стареющего мозга состоит в том, что нарушается устойчивая совместная деятельность полушарий. Существуют некоторые разногласия в оценках темпов старения левого и правого полушария. По одной точке зрения, правое полушарие стареет раньше левого, по другой – процесс старения обоих полушарий характеризуется высокой синхронностью (Logar et al., 1987).

Н.К. Корсакова (1999), обсуждая нейропсихологические аспекты старения мозга, обращается к концепции А.Р. Лурии о функциональных блоках мозга. По ее данным, нормальное физиологическое старение характеризуется на всех этапах позднего возраста в первую очередь изменениями в работе блока регуляции тонуса и бодрствования: в нем происходит сдвиг в сторону преобладания тормозных процессов. В связи с этим возникают такие характерные феномены, как общая замедленность при выполнении различных действий, сужение объема психической активности при одновременной реализации различных программ. Наряду с этим сохранность ранее закрепленных форм активности, связанных с работой блока переработки информации, создает благоприятные предпосылки для успешной реализации сложившихся стереотипов деятельности.

Теории старения

Основной вопрос, который так или иначе ставится во всех существующих теориях старения, сводится к следующему: является ли этот процесс генетически запрограммированным и закономерно обусловленным эволюцией человека как вида, или он представляет собой аналог механического износа технического устройства, заключающийся в постепенном накоплении мелких нарушений, приводящих в конечном счете к «поломке» организма. Соответственно существующие теории старения по существу подразделяются на две группы – теории программированного старения и теории изнашиваемости организма (так называемые стохастические теории).

Программированное старение.Эти теории старения исходят из того, что эволюция запрограммировала функционирование живого организма на период его активной жизнедеятельности, включающий период репродукции. Иначе говоря, в живой организм генетически заложена биологическая активность, распространяющаяся только на период его так называемой «биологической полезности». Быстрая деградация и гибель стареющего организма предопределены природой.

Применительно к человеку этот подход связан с распространенными в начале XX века представлениями о том, что каждый период жизни организма проходит при доминировании определенной эндокринной железы: молодость – тимуса, половое созревание – эпифиза, зрелость – половых желез, старость – коры надпочечников. Старение рассматривается как результат смены деятельности различных желез и определенного их соотношения. Причины смены доминирования теория не объясняет.

Близка по смыслу к этому и теория «встроенных часов». Эта теория предполагает, что существует единый пейсмейкер (водитель ритма), находящийся, возможно, в гипоталамусе и в гипофизе головного мозга, включающийся в результате того, что вскоре после наступления полового созревания гипофиз начинает выделять гормон, вызывающий начало процесса старения, который в дальнейшем будет протекать с определенной скоростью. Наличие «встроенных часов» подтверждается, в частности, существованием для каждого организма строго генетически обусловленной программы клеточного деления в онтогенезе. Возможно, и то, что биологические часы также управляют иммунной системой человека, которая до 20 лет набирает силу, а затем постепенно ослабевает.

Наряду с этим, существует теория, в соответствии с которой старение определятся запрограммированным действиям специфических генов. Другими словами, старение – это генетически запрограммированный процесс, результат закономерного, последовательного развертывания программы, заложенной в генетическом аппарате. Предполагается, в частности, что средняя продолжительность жизни определяется специфическими генами, которые содержатся в каждой клетке тела. Экспрессия этих генов происходит в заранее заданный момент времени, когда должна наступить смерть организма.

Стохастические теорииутверждают, что старение это просто снижение способности клеток к самовосстановлению. В этих теориях человеческий организм сравнивается с механизмом, изнашивающимся от постоянного использования. Причем у человека к этому износу добавляется накапливание клеточных дисфункций и повреждений. Последнее приводит к тому, что состарившиеся клетки хуже избавляются от продуктов метаболизма, что препятствует нормальному протеканию внутриклеточных процессов, нарушая и/или замедляя их.

Предполагается также, что старение вызывается существованием в организме остатков метаболизма кислорода, который необходим для жизнедеятельности каждой клетки. Это так называемые «свободные радикалы» – высокоактивные химические агенты, готовые вступить в химическую реакцию с другими внутриклеточными химическими соединениями, и, следовательно, способные нарушать нормальное функционирование клетки. Обычно у клетки существуют восстановительные механизмы, уменьшающие ущерб, причиненный свободными радикалами. Однако после серьезного повреждения организма, например, в результате воздействия радиации или тяжелых заболеваний, вред, наносимый свободными радикалами, оказывается достаточно значимым.

Хорошо известно также, что при старении снижается эффективность работы иммунной системы, следствием чего оказывается худшая сопротивляемость болезням. Более того, при ряде болезней, например, таких как ревматоидный артрит или некоторые заболевания почек, иммунные клетки нападают на здоровые клетки собственного организма.

Стохастические теории не могут, однако, объяснить ряд положений. Например, они не объясняют, почему внутренняя «ремонтная мастерская» организма, какое-то время прекрасно справлявшаяся с устранением неполадок в организме, вдруг перестает работать.

Витаукт

Механизмом, определяющим устойчивость и продолжительность существования живой системы, является витаукт. Разрабатывая проблему старения, известный отечественный ученый В.В. Фролькис (1988) выдвинул ряд положений:

1) изучения механизмов старения возможно только с позиций системного подхода;

2) старение является обязательным звеном возрастного развития, во многом определяющим его течение, именно поэтому понимание сущности старения должно быть дано в рамках теоретической гипотезы, объясняющей механизмы возрастного развития;

3) при старении наряду с угасанием активности функций жизнеобеспечения и обмена веществ мобилизуются важные приспособительные механизмы – механизмы витаукта;

4) старение – результат нарушения механизмов саморегуляции на разных уровнях жизнедеятельности организма.

Развитие этих положений привело к выдвижению адаптационно-регуляторной теории возрастного развития. Теорию В.В.Фрольки-са можно рассматривать как промежуточную между генетическими и стохастическими теориями старения. Базируясь на понятии саморегуляции, эта теория объясняет механизмы возрастных изменений как процесс адаптационных приспособительных возможностей организма. Этот процесс направлен на стабилизацию жизнеспособности организма, на повышение надежности его функционирования, на увеличение долгосрочности его существования.

В соответствии с адаптационно-регуляторной теорией, старение генетически не запрограммировано, но генетически детерминировано, предопределено особенностями биологической организации его жизнедеятельности, свойствами организма. Иными словами, генетически запрограммированы многие свойства организма, и уже от них зависит темп старения, продолжительность жизни.

Витаукт – подчеркивает Фролькис, это не просто восстановление повреждений, возникших в процессе старения, не просто антистарение. Скорее, во многом старение является антивитауктом, разрушающим, расшатывающим механизмы исходной жизнеспособности организма. Не только в историческом, но и в индивидуальном развитии, не только в филогенезе, но и в онтогенезе, на самых ранних этапах становления организма, начиная с зиготы, возникает разрушительный процесс – старение. Это и неизбежное повреждение ДНК, распад белков, нарушение мембран, гибель части клеток, действие свободных радикалов, токсических веществ, кислородного голодания и др. И если на этом этапе благодаря механизмам саморегуляции надежен процесс витаукта, вся система развивается, совершенствуется, растут ее адаптационные возможности.

На ранних этапах деструктивные процессы в ряде клеточных структур благодаря механизмам витаукта еще не приводят к старению всего организма в целом. В конечном итоге, в определенном возрасте (прекращение роста, завершение онтогенеза) начинают прогрессировать проявления старения всего организма со всеми для него последствиями. Итак, продолжительность жизни определяется единством и противоположностью двух процессов – старения и витаукта. Как подчеркивает Фролькис, геронтология будущего будет все больше внимания уделять изучению механизмов витаукта.

Явление витаукта создает благоприятные условия для полноценного функционирования психики людей пожилого возраста. Как отмечают некоторые исследователи, так называемый возраст инволюции вовсе не характеризуется линейным нарастанием аномальных процессов в психике. По данным Н.К.Корсаковой (1999), в возрастном диапазоне от 50 до 85 лет наиболее выраженные нарушения нейроди-намики характерны для начального и для самого старшего этапа старения после 80 лет. В возрасте от 65 до 75 лет наблюдается не только стабилизации высших психических функций, но по ряду параметров, в частности по функции памяти, лица этого возраста демонстрируют достижения на уровне еще не старого человека.

Н.К. Корсакова вообще подчеркивает значение позитивных тенденций в психическом функционировании пожилого человека. Она пишет следующее. Учитывая разнообразие способов преодоления нарушений в работе высших психических функций при нормальном старении, можно сказать, что оно представляет собой этап индивидуального развития, требующий смены стратегий и использования относительно новых форм опосредствования психической деятельности. Если рассматривать онтогенез как проявление новообразований в психике и поведении, отсутствовавших на предшествовавших этапах развития, то о старости можно говорить как об одном из этапов онтогенеза. Эмпирические данные показывают, что в старости интеллект в большей степени направляется на саморегуляцию психической активности, чем на познание мира.

Это соответствует современному взгляду на старение не только в отрицательном аспекте как на угасание, но и в позитивном аспекте как на возможность формирования у человека способов сохранения себя как индивида и личности в общем континууме собственного жизненного пространства.