Содержание материала

Глава 2
ТЕОРИИ СТАРЕНИЯ.

МЕХАНИЗМЫ СТАРЕНИЯ

Во всем мне хочется дойти
До самой сути...
Борис Пастернак

Как уже упоминалось ранее, старение - не единый процесс, а скорее группа процессов, движимых различными механизмами. Это одна из причин, почему старение относительно трудно для изучения и осмысления и почему существует довольно много теорий старения. В этой главе мы рассматриваем только те теории и лежащие в их основе механизмы старения, которые подтверждены значительным количеством научных доказательств и которые могут служить основанием для использования существующих и развития новых подходов к продлению жизни. Ни одна из этих теорий не охватывает все аспекты старения, а скорее опирается на интерпретацию одного или нескольких определенных механизмов. Однако взятые вместе они дают достаточно полное представление о динамике и механизмах старения и облегчают поиски практических способов их блокирования.
Все механизмы старения можно разделить на две крупные группы: (1) вероятностные, т. е. механизмы, связанные с накоплением случайных повреждений или микрополомок на молекулярном, субклеточном и тканевом уровнях, и (2) системные механизмы, которые вызывают цепь взаимосвязанных нарушений жизнедеятельности как отдельных дифференцированных клеток, так и крупных регуляторных систем организма, таких как нейроэндокринная, адаптационная, система воспроизведения и др. В реальной ситуации функционирование многих из этих механизмов взаимосвязано теснейшим образом: изменения на одном уровне будут сказываться на функциях другого, и наоборот. Следует также принимать во внимание, что часть возрастных изменений на обоих уровнях связана с вероятностным действием внешних или внутренних факторов, тогда как другая их часть, по-видимому, генетически запрограммирована или является следствием разворачивания онтогенетических программ развития организма.
К факторам, воздействующим на первую группу механизмов, следует отнести широкий спектр воздействий химической и физической природы, которые способны вызывать повреждение жизненно важных структур клетки. Так, свободные радикалы, мутагены, ксенобиотики, многие химикаты, различные виды лучистой энергии способны беспорядочно повреждать ключевые молекулы жизни: дезоксирибонуклеиновые кислоты (ДНК), рибонуклеиновые кислоты (РНК), белки, углеводы, липиды и их макромолекулярные комплексы. Клеточные мембраны особенно восприимчивы к воздействию свободных радикалов, потому что они богаты ненасыщенными жирными кислотами с их высокой реакционной способностью, что обусловливает развитие в этих структурах цепной реакции - перекисного окисления липидов (ПОЛ). Мутагены и ионизирующая радиация способны нарушать структуру ДНК, изменяя ее генетическое содержание и повреждая или нарушая функцию тех или иных генов (или их регуляторных участков). Некоторые соединения, например альдегиды, могут “сшивать” клеточные компоненты, ограничивая их подвижность и функциональную активность. Ряд агентов, вызывающих молекулярные повреждения, являются факторами окружающей среды (например, физические факторы или токсины) и от них можно уберечься, но большинство повреждений все-таки вызывают агенты, возникновение которых связано с нормальными физиологическими процессами в организме, и избежать их атак невозможно.
Потенциально вредные молекулярные флуктуации происходят в наших клетках постоянно. Огромное их большинство, однако, не причиняет ощутимого вреда, потому что повреждения эти быстро восстанавливаются ферментами репарации. К сожалению, не слишком высокая точность функционирования таких систем приводит к постепенному накоплению поврежденных структур в качестве инертного балласта, что в конце концов начинает мешать жизненным функциям клеток. С возрастом ситуация усугубляется из-за того, что механизмы ремонта сами подвергаются повреждениям и, в той или иной мере, теряют свою эффективность. Предполагается также, хотя это и не доказано, что некоторые репарационные механизмы могут быть в тот или иной момент закрыты в соответствии с генетическими программами.
На ранних этапах исследования процессов старения происходили горячие дебаты о существовании так называемых часов старения. Действительно, у одноклеточных и некоторых примитивных организмов таких механизмов, очевидно, нет. К настоящему времени, однако, накопилось много свидетельств в пользу того, что сложные организмы, в особенности млекопитающие, имеют даже не один, а несколько типов часов старения. Во-первых, большинство клеток высокоразвитых организмов способно осуществить только конечное число митозов (клеточных делений) - в противоположность бактериям, которые теоретически могут расти и делиться при благоприятных условиях бесконечно. Во-вторых, по всей видимости, существуют “центральные часы локализованные в структурах головного мозга и определяющие темп как развития, так и старения организма. В-третьих, имеются и другие типы часов старения, например, часы, прекращающие репродуктивную функцию у женщин (менопауза), хотя последние, по крайней мере в некоторой степени, зависят от функции центральных и клеточных часов.
Биологические часы, особенно те, которые в определенной мере влияют на процессы старения, существенно различаются от обычных часов. Их темп может заметно варьировать у разных индивидов, и еще больше различаться у животных разных видов; всевозможные факторы или ситуации могут заставить эти часы идти либо быстрее, либо медленнее. Стресс и, возможно, чрезмерное потребление пищи ускоряют ход часов старения. Повышенная сопротивляемость действию стрессоров и питательные вещества, активирующие некоторые мозговые структуры, главным образом гипоталамус и гипофиз, замедляют работу этих часов. У грызунов строгое ограничение калорийности питания до половой зрелости, приводит к увеличению продолжительности жизни почти в два раза, возможно, из-за замедления их часов старения. К сожалению, этот эффективный метод не может использоваться людьми, поскольку серьезное калорийное ограничение, начатое в ранний период жизни, не только не увеличивает продолжительность жизни, но, напротив, приводит к повреждению мозга. Статистические исследования различных групп населения показывают, что поддержание идеального веса служит одним из важных факторов продления жизни у людей.
Далее мы обсудим наиболее важные механизмы и наиболее обоснованные теории старения, а также предварительно коснемся некоторых способов замедления работы этих механизмов на основе достижений современной медико-биологической науки. Однако наиболее полные и обоснованные рекомендации относительно этой проблематики будут представлены в III части этой книги.