Старение является естественным процессом. И поэтому предотвратить старость и смерть невозможно, но продлить жизнь - это ответственная и благородная задача современной медицины.
Знание закономерностей развития старения, его механизмов необходимо врачу для объективной оценки здоровья, прогноза возможной продолжительности жизни и причин развития болезней. Такие заболевания, как атеросклероз, артериальная гипертензия, ишемическая болезнь сердца и мозга, диабет, рак возникают в основном во второй половине жизни человека и нередко связаны с процессом старения. Вот почему наиболее эффективными средствами профилактики этих заболеваний являются воздействия, направленные на темп старения.
Истоки геронтологии уходят в глубокую древность. В трактатах и учениях древней медицины прослеживаются желания человека продлить жизнь и активно влиять на долголетие человека. Рекомендации по достижению долголетия имеются в сборниках Гиппократа, каноне врачебной науки Авиценны, древнеиндийских Ведах. В России первым осветил эти вопросы в печати врач Фишер в книге «О старости, ее степенях и болезнях» В XVIII веке.
Следует строго разграничивать понятия старения и старости, причину и следствие. Старость - закономерно наступающий заключительный период возрастного развития. Старение - разрушительный процесс, который развивается в результате нарастающего с возрастом повреждающего действия экзогенных и эндогенных факторов, ведущий к недостаточности физиологических функций организма. Старение приводит к ограничению приспособительных возможностей организма, снижению его надежности, развитию возрастной патологии. Факторы среды, воздействуя на биологические процессы, влияют на продолжительность жизни. В ходе эволюции наряду со старением возник и процесс витаукта. Витаукт - процесс, стабилизирующий жизнедеятельность организма, повышающий его надежность, направленный на предупреждение повреждения живых систем с возрастом и увеличение продолжительности жизни. Процессы старения и витаукта возникают вместе с зарождением организма. Изменение их взаимоотношения и разделяет все индивидуальное развитие на три периода - прогрессивный, стабильный, деградационный.
Существуют индивидуальные особенности старения, свойственные отдельным людям.
Естественное (физиологическое) старение характеризуется определенным темпом и последовательностью возрастных изменений, соответствующих биологическим, адаптационно-регуляторным возможностям данной человеческой популяции. Его определяют пол, вид, генотип. По статистике около 40% долгожителей имеют благоприятную наследственность.
Преждевременное (ускоренное) старение характеризуется более ранним развитием возрастных изменений или же большей их выраженностью в тот или иной возрастной период. Преждевременному старению способствуют перенесенные заболевания, неблагоприятные факторы окружающей среды, в том числе стрессовые ситуации, которые могут воздействовать на разные звенья цепи возрастных изменений, ускорять, извращать, усиливать обычный их ход.
Замедленное (ретардированное) старение , ведущее к увеличению продолжительности жизни, долголетию. Возрастные изменения в этих случаях наступают значительно позже.
Старение связано с изменениями, происходящими на всех уровнях организации живой материи - молекулярном, субклеточном, клеточном, системном, целостного организма.
Для развития старения характерны:
- гетерохронность - различие во времени наступления старения отдельных органов и тканей. Атрофия тимуса, например, у человека начинается в возрасте 13-15 лет, половых желез - в климактерическом периоде (48-52 года у женщин), а некоторые функции гипофиза сохраняются на высоком уровне до глубокой старости.
- гетеротопность - выраженность процессов старения неодинакова для разных органов и разных структур одного и того же органа (например, старение пучковой зоны коркового вещества надпочечников выражено меньше, чем клубочковой).
- гетерокафтенност ь – возрастные изменения организма развиваются разнонаправленно. Например, секреция половых стероидных гормонов уменьшается, а гонадотропных гормонов гипофиза увеличивается
- гетерокинетичность – возрастные изменения организма развиваются с различной скоростью. Например, изменения опорно-двигательного аппарата нарастают с возрастом медленно; сдвиги в ряде структур мозга возникают поздно, но быстро прогрессируют, нарушая его функцию.
Одной из основных закономерностей старения организма является снижение его адаптационно-регуляторных возможностей, т.е. надежности. Эти изменения носят этапный характер. При старении снижается сначала способность адаптироваться к значительным нагрузкам и, в конце концов, изменяются уровень обмена и функции даже в покое.
От средних веков и до наших дней продолжаются поиски средств для омоложения и продления жизни, а люди по-прежнему стареют и умирают. Существенный вклад в формирование современных представлений о сущности старения внесли классики отечественной биологии - И.И. Мечников, И.II. Павлов, А.В. Нагорный, А.А. Богомолец. Их исследования характеризуются поиском фундаментальных механизмов старения и стремлением разработать средства, влияющие на продолжительность жизни.
И.И. Мечников выдвинул аутоинтоксикационную теорию, утверждающую, что старение - результат аутоинтоксикации организма, связанной с функцией кишечника. В поисках противоядия он побывал в Болгарии, в одной деревушке, славящейся большим числом столетних долгожителей. Он узнал, что патриархи этой местности питаются главным образом кислым молоком. Изучив микроб, окисляющий молоко, он создал знаменитую болгарскую палочку, ставшую патентованным медицинским средством. Открытие Мечникова получило широкое признание в России, но все-таки не оказалось «эликсиром молодости».
И.П. Павлов связывал ведущие механизмы старения с изменениями нервной деятельности. Ученые его школы открыли важнейшие закономерности возрастных изменений высшей нервной деятельности.
А.А. Богомолец полагал, что ведущие механизмы старения определяются возрастными изменениями соединительной ткани. На основе этих представлений он предложил использовать цитотоксические сыворотки для положительного воздействия на организм в старости.
А.В. Нагорный и его школа собрали большой фактический материал об особенностях течения старения и связали этот процесс с затухающим самообновлением протоплазмы.
В настоящее время существуют две традиционные точки зрения на причины развития старения.
1. Старение - генетически запрограммированный процесс, результат закономерного развития программы, заложенной в генетическом аппарате. В этом случае действие факторов окружающей и внутренней среды может повлиять, но в незначительной степени, на темп старения.
2. Старение - результат разрушения организма вследствие неизбежного повреждающего действия сдвигов, возникающих в ходе самой жизни, - стохастический, вероятностный процесс. Иными словами, старение - разрушительный, вероятностный процесс, развивающийся в организме с генетически запрограммированными свойствами.
Старение - многопричинный процесс, вызываемый многими факторами, действие которых повторяется и накапливается в течение всей жизни. Среди них стресс, болезни, активация свободно-радикального окисления и накопления перекисных продуктов метаболизма, воздействие ксенобиотиков (чужеродные вещества), недостаточное выведение продуктов распада белков, гипоксия и др.
Старение - многоочаговый процесс . Он возникает в разных структурах клетки - ядре, митохондриях, мембранах и др.; в разных типах клеток - нервных, секреторных, иммунных, печеночных и др. Темп возрастных изменений определяется соотношением процессов старения и витаукта. Витаукт означает не просто восстановление повреждений, возникающих в процессе старения, это механизм поддержания надежности организма, способности к восстановлению, к компенсации возникших нарушений.
Классификации возрастов.
Одним из основных вопросов геронтологии является вопрос возраста. Существует международная классификация возрастных групп:
До 45 лет – молодой возраст
45 – 59 лет – средний возраст
60 – 74 года – пожилой возраст
75 – 90 лет старческий возраст
Более 91 года – долгожители.
Все эти возрастные периоды условны, границы индивидуальны и представляют собой индивидуальное развитие.
Предложено несколько определений возраста:
1. Возраст – длительность существования организма от момента рождения до настоящего времени в любом масштабе времени.
2. Календарный (паспортный, хронологический) – выражен в календарной шкале, то есть, измерен количеством вращений вокруг солнца.
3. Биологический – степень истинного здоровья, уровень жизнеспособности и общего здоровья организма, всех его функций.
Различают несколько видов старости: хронологическую, физиологическую, психологическую и социальную. Все виды старости взаимосвязаны и оказывают то или иное влияние друг на друга.
Хронологическая (календарная) старость - количество прожитых лет. Мнения ученых в определении календарной старости разделились. Немецкий ученый патологоанатом Л. Ашофф считал наступление старости от 65 до 85 лет. Современные английские физиологи утверждают, что старость наступает после 50 лет. Советские демографы С.Т. Струмилин и Б.Ц. Урланис старость подразделяли на пожилой возраст (60-69), раннюю старость (70-79), глубокую старость - после 80 лет.
Физиологическая (физическая) старость труднее поддается классификации и установке возрастных барьеров, потому что процесс физического старения во многом индивидуален. В одном и том же пожилом возрасте одни люди могут быть здоровы и не стары, а другие по состоянию своего здоровья как бы обгоняют свой возраст. У одного и того же человека разные органы изнашиваются в разной степени и не одновременно.
Психологическая старость. Этот вид старости можно определить как момент в жизни человека, когда он сам начинает сознавать себя старым. Человек может осознавать это слишком рано, либо слишком поздно.
Социальная старость. Эта старость зависит от возраста всего общества в целом. Социальный возраст коррелируется средней продолжительностью жизни в конкретной стране в определенном отрезке времени. В Замбии, Мали, Афганистане, где средняя продолжительность жизни 43 - 44 года, старики «моложе», чем в Японии, Канаде, Швейцарии.
Старение в большей степени социальный, нежели биологический процесс, отличный для разных эпох и культур, для представителей различных социальных слоев и групп. Чем выше уровень старения населения в целом, тем дальше отодвигается индивидуальная граница старости. Наступление социальной старости зависит не только от демографического старения населения, но и от условий труда и отдыха, санитарно-гигиенических условий, уровня здравоохранения и социального обеспечения, культуры и образования, экологической безопасности и развития общественного производства, удовлетворения материальных и духовных потребностей. Имеет значение также наличие вредных привычек, хронических заболеваний, травм, наследственности.
Продолжительность жизни определяется как бы «коллегией» социально-экономических и политических факторов.
Основные научные теории и гипотезы старения человеческого организма
Лучшие врачи, философы, ученые всего мира в течение тысячелетий пытались найти и понять причины старения человеческого организма.
В настоящее время существует свыше двухсот различных научных теорий и гипотез старения. Однако ни одна из них не является общепризнанной. Почему все же человек стареет, достоверно неизвестно до сих пор. И теории пока остаются теориями.
Можно только надеяться, что современная наука вплотную уже приблизилась к разгадке этой тайны, способной изменить развитие будущей цивилизации.
В этой связи представляется весьма интересным проследить эволюцию взглядов ученых на причины старения организма, с древних времен и до наших дней.
1. Эволюция взглядов древних ученых на причины старения
Согласно древнегреческой медицинской концепции сущность жизни представлялась как равновесие между теплом, холодом, влажностью и сухостью.
Поэтому старение объяснялось потерей организмом внутреннего тепла и влаги, о чем еще в конце VI - начале V в. до н.э., писал древнегреческий философ Гераклит.
Другие древнегреческие ученые связывали процесс старения непосредственно с расходованием жизненной энергии и природного тепла.
В частности, один из величайших мыслителей всех времен и народов, блистательный философ Аристотель (384-322 гг. до н.э.) в своем трактате "О молодости и старости" писал: "Cтарение вызывается постепенным расходованием природного тепла, которое находится в каждом живом существе со дня его рождения. Центром этого тепла является сердце. Кровеносные сосуды разносят это тепло по телу и тем дают жизнь всем тканям и органам".
Выводы Аристотеля основывались на правильных наблюдениях, что выделение тепла в пожилом возрасте идет менее энергично, чем в молодости. С позиции наших современных знаний это следствие постепенного замедления обменных процессов.
Известный римский врач и естествоиспытатель, один из классиков античной медицины Гален Клавдий (129-201 н.э.) изучал процесс старения, используя именно такой подход.
Гален считал, что сущность жизни есть равновесие между элементарными физиологическими качествами: теплом, холодом, влажностью, сухостью.
С возрастом наступает изменение этих качеств у человека. Потеря тепла, влажности тканей, нарастание сухости составляют суть старости.
Гален ввел понятие дискразии как феномена старости, проявляющегося в потере теплоты и влажности тканей и нарастающей сухости человеческого тела. Тепло в те времена рассматривалось учеными как синонимом энергии, которая находилась в крови.
Позднее было доказано, что сухость кожи и потеря ее эластичности скорее не причина, а один из первых наиболее заметных внешних симптомов начала старения организма.
Древнегреческий врач, родоначальник атомистического учения, Асклепиад (около 128-56 гг. до н.э.), заслуги которого в медицине сравнивают с заслугами Гиппократа, считал, что человеческое тело состоит из мельчайших невидимых частиц, которые находятся в непрерывном движении. Их свободная циркуляция в организме и является главным условием здоровья.
Согласно его учению многие болезни и старение организма являются, прежде всего, следствием застоя этих частиц в сосудах тела.
Свой вклад в изучение причин старения внес величайший гений эпохи Возрождения, итальянский живописец, скульптор, архитектор, инженер и анатом Леонардо да Винчи (1452-1519), оставивший после себя огромное творческое наследие, среди которого видное место занимает фундаментальный труд: "Анатомия, записи и рисунки".
В этой фундаментальной монографии дается описание всех костей, внутренних органов, нервной и сосудистой систем, а также мышечного аппарата, сухожилий, хрящей и т.д. При этом описание сопровождается великолепными рисунками автора.
Здесь же Леонардо да Винчи приводит свое понимание причин старения организма и описывает этот процесс: "Старики, живущие в полном здравии, умирают от недостатка питания; и это происходит оттого, что у них беспрерывно сужается путь к венам брыжейки? вследствие утолщения оболочки этих вен вплоть до капиллярных вен, которые первыми закрываются совершенно.
Отсюда следует, что старики боятся холода больше, чем молодые, и что те, которые очень стары, имеют кожу цвета дерева или сухого каштана, потому что эта кожа почти лишена питания.
И с этой оболочкой вен у человека происходит то же, что в апельсинах, у которых кожа утолщается, а мякоть уменьшается по мере того, как они дряхлеют".
Некоторые ученые прошлого, в том числе немецкий зоолог профессор Мюнхенского университета Рихард Гертвиг (1850-1933), исходя из механистического понимания биологических закономерностей высказывали суждение, что к старости организм "срабатывается", подобно любой машине.
На самом деле ученые доказали, что в отличие от неживой природы все структуры живого тела не только постепенно разрушаются, но и непрерывно восстанавливаются. Механистическая теория старения оказалась не совсем верной.
Долгое время многие ученые и философы считали старость болезнью и тщетно в течение многих веков искали лекарство от этой болезни.
В своем трактате "О старости" Марк Туллий Цицерон (106-43 гг до н.э.) писал: "Как борются с болезнью, так надо бороться и со старостью: следить за своим здоровьем, есть и пить столько, сколько нужно для восстановления сил, а не для их угнетения".
4. Теория предельного деления клеток
Многие современные научные теории рассматривают процесс старения на клеточном уровне. В частности, одна из гипотез старения организма носит название "клеточной смерти" или теории предельного деления клеток.
Известно, что все системы и органы человека состоят из клеток. Всего в нашем организме, по оценкам ученых, насчитывается около 3 трлн клеток.
Наши клетки постоянно делятся, на смену старым приходят новые и т.д. Благодаря этому процессу в течение жизни организм имеет возможность обновляться и восстанавливаться.
За определенный отрезок жизни каждая мышца, каждый орган человека несколько раз "молодеет", как бы рождаясь заново. Однако с годами человеческий организм постепенно теряет эту драгоценную способность к обновлению.
Американский профессор анатомии медицинской школы Калифорнийского университета Леонард Хайфлик выдвинул гипотезу о том, что процесс старения связан с биологическим пределом способности клетки к делению.
В 1961 г., проводя серию экспериментов, ученый обнаружил определенные закономерности в процессах деления клеток.
Он предположил, что легочная ткань, по-видимому, отмирает после того, как ее клетки поделились определенное количество раз. Затем он экспериментально установил, что соматические (телесные) клетки могут делиться только ограниченное число раз.
Вероятно, в клетках существует своеобразный молекулярный счетчик. Он фиксирует, сколько делений уже сделано, и не дает клетке делиться сверх определенного генетически заданного предела.
Позднее, в 1969-1977 гг., проводя исследования человеческого эмбриона в Институте Уистара в Филадельфии, Хейфлик установил, что основная клеточная форма соединительной ткани организма, так называемые фибробласты клеток кожи делятся примерно 50 раз плюс-минус 10 раз, после чего процесс деления останавливается.
При этом у новорожденных клетки могут делиться 80-90 раз, а у стариков (70 лет и старше) только 20-30 раз.
Кроме того, в культуре ткани, т.е вне организма, клетки человека могут делиться также не больше 50 раз, после чего погибают.
Усложнив эксперимент, ученый взял клеточные культуры, которые были заморожены после того, как клетки разделились 25 раз. Оттаяв, эти клетки продолжили делиться, пока не достигли предела в 50 делений, а затем все же погибли.
Особо следует подчеркнуть, что когда клетки приближались к своему пределу деления, они начинали напоминать старую ткань с возрастными пигментами, которые обнаруживаются в постаревших клетках сердца и головного мозга.
Гибель клеток или ослабление функции в тех клетках, которые не подвержены делению, по окончании развития приводит к ослаблению организма.
В результате постепенно тело утрачивает способность к обновлению, а весь организм теряет возможность к восстановлению, что приводит к старению органов и систем.
Выявленные ученым закономерности получили название "порог Хайфлика".
Позднее было доказано, что в нашем организме существует два типа клеток - половые и стволовые, в которых присутствует теломераза, удлиняющая теломеры при помощи специальной РНК-матрицы.
Именно поэтому стволовые и половые клетки способны делиться бесконечно, копируя наш генетический материал для воспроизводства и выполняя функцию регенерации. Все остальные клетки человека не производят теломеразу и рано или поздно умирают.
Необходимо упомянуть еще об одном важном открытии британских ученых из университета Ноттингема. Внимание биологов давно привлекали плоские черви планарии, которые обладают экстраординарными способностями к регенерации.
Группа биологов изучила два вида этих червей, размножающихся половым путем и простым делением. Оба типа способны восстанавливать мышцы, кожу, внутренности и даже нервные окончания бесконечное количество раз.
Ученые пришли к выводу, что преимущество бесполых червей состоит в том, что во время регенерации количество теломеразы в их клетках резко возрастает. Наличие такого механизма потенциально может сделать их бессмертными.
Учёные из немецкого центра исследований раковых заболеваний (Deutsches Krebsforschungszentrum, DKFZ) в результате проведенных в 2011 г. исследований получили еще одно подтверждение, касающееся альтернативного механизма удлинения теломерных последовательностей с помощью ферментов, осуществляющих репарацию повреждений ДНК.
Ученые доказали, что клетки опухолей, в том числе раковые, научились обходить этот механизм и тем самым получили доступ к неограниченному количеству делений.
Это происходит при помощи активации уже упомянутой нами теломеразы - фермента, который в норме удлиняет теломеры эмбриональных клеток. Таким образом, опухолевые клетки "обнуляют" работу клеточных часов, что позволяет им делиться бесконечное количество раз.
Однако существует некоторое количество опухолей, примерно 10-15% от общего числа, клетки которых способны делиться бесконечно без активации теломеразы.
Клетки таких опухолей используют так называемый механизм альтернативного удлинения теломер (АУТ). Это связано с наличием в них ассоциированных ядерных телец (АЯТ).
На теломерах такие тельца формируются при участии PML-белков (promyelocytic leukemia). В нормальных клетках данные структуры не обнаруживаются.
Учёным из Мюнхенского университета, используя новую методику, удалось искусственно воссоздать в живых клетках ассоциированные ядерные тельца (АЯТ). Данную задачу удалось решить, присоединив к теломерам PML-белки и другие белки ассоциированных ядерных телец.
В ходе проведённых исследований учёные не только проанализировали сам процесс формирования телец, но и проследили за тем, что происходит впоследствии.
В частности, вновь сформированные ассоциированные ядерные тельца (АЯТ) индуцировали удлинение повторяющихся теломерных последовательностей. Удлинение происходило при помощи механизма репарации повреждений ДНК.
Полученные результаты впервые подтверждают тот факт, что ассоциированные ядерные тельца (АЯТ) играют важную роль в рамках альтернативного механизма удлинения теломер.
Можно предположить, что нарушение формирования ассоциированных ядерных телец (АЯТ) способно остановить пролиферацию положительных опухолевых клеток.
Результаты проведённых исследований, вероятно, можно будет использовать для борьбы с развитием опухолевых клеток. Однако функции ассоциированных ядерных телец (АЯТ) пока остаются до конца неизученными.
Многое в этой области еще предстоит выяснить. Тем не менее очевидно, что опыты с теломеразой открывают новые перспективы как в геронтологии, так и в онкологии для диагностики рака и, что особенно важно, для его лечения.
Следует упомянуть еще об одном результате эксперимента, проведенного учеными центра по изучению умственной деятельности и мозга Калифорнийского университета.
Целью эксперемента было выявление влияния занятий йогой и медитацией на процессы старения.
В частности, после трехмесячного курса медитации почти у всех участников эксперимента заметно повысился уровень фермента теломеразы, необходимого для построения теломер.
Таким образом, можно сделать вывод, что медитация может способствовать замедлению биологического процесса старения организма.
Видимо в состоянии транса в организме запускается определенная программа, способствующая росту выделения гормонов, в том числе ответственных за рост и репродуктивность.
Следует отметить, что существует гипотеза противоположная теории предельного деления клеток, согласно которой считается, что сама клетка бессмертна.
Дело просто в жидкой среде, в которой она находится и функционирует. Если найти механизм периодического обновления этой среды, то биение жизни может быть значительно продлено.
Найти такой механизм пытался известный французский хирург, биолог и патофизиолог Алексис Каррель (1873-1944), лауреат Нобелевской премии (1912).
Ученый и его коллеги взяли кусочек ткани сердца куриного эмбриона, и им удалось поддерживать клетки жизнеспособными и размножающимися при последующих переносах в свежую питательную среду.
Культивирование клеток привлекло всеобщий интерес, и линия клеток соединительной ткани поддерживалась в течение 24 лет, пережив самого ученого.
Таким образом, удалось увеличить продолжительность жизни птицы, как биологического вида фактически в 3,5 раза. В пересчете на жизнь человека это примерно 265-270 лет.
И еще один любопытный факт, подтверждающий гипотезу о возможном бессмертии живой клетки. В современных биомедицинских исследованиях и при разработке новых видов лечения часто используют выращенные в лаборатории культуры человеческих клеток.
Среди множества клеточных линий одной из самых известных является "HeLa" - клетки эндотелия матки. Эти клетки неприхотливы в культивировании, они очень хорошо переносят заморозку и консервацию.
На протяжении многих лет клетки были анонимными, ученые не знали, кому именно они принадлежали. Широкую известность клетки получили недавно и совершенно неожиданно.
Оказалось, что клетки были взяты у красивой чернокожей американки по имени Генриетта Лакс (Henrietta Lacks, 1920-1951). Она жила в небольшом городке Тернер в Южной Вирджинии вместе с мужем и пятью детьми.
В феврале 1951 г. она обратилась в госпиталь Джонса Хопкинса, где ей поставили диагноз рак шейки матки. Несмотря на хирургическую операцию и радиационное облучение, через восемь месяцев она скончалась. Было ей 31 год.
Пока Генриетта находилась в госпитале, ее лечащий врач отправил опухоль на анализ в лабораторию госпиталя. Оказалось, что клетки опухоли, обозначенные как "HeLa" (акроним имени и фамилии Henrietta Lacks), были уникальными, их можно было выращивать в искусственных условиях.
Размножались они вдвое быстрее клеток из нормальных тканей. Эти клетки пролиферируют необычайно быстро даже в сравнении с другими раковыми клетками.
В то время культивирование клеток вне организма было только на стадии становления, и главной проблемой была предопределённая гибель клеток. Как правило, после определенного количества делений вся клеточная линия погибала.
Трансформация сделала клетки "HeLa", фактически бессмертными - у них отключилась программа подавления роста после определенного количества делений, поэтому они способны делиться бесконечное число раз, в отличие от обычных клеток, имеющих предел Хайфлика.
Как позднее выяснилось, происходит это потому, что, как и все раковые клетки, клетки "HeLa" производят фермент теломеразу, которая наращивает теломеры на концах ДНК хромосом.
Руководитель лаборатории разослал штаммы клеток своим коллегам по всей стране. Вскоре спрос на клетки "HeLa" вырос, и их растиражировали в лабораториях по всему миру. Они стали первой "шаблонной" клеточной линией.
Эти клетки стали незаменимым инструментом для медицинских исследований. Миллиарды этих клеток покупались и продавались, при этом приносили значительные доходы.
Клетки "HeLa" заражали вирусом СПИДа, использовали для борьбы с полиомиелитом, отправляли в космос, скрещивали с клетками животных и растений, с их помощью раскрывали секреты раковых заболеваний, исследовали влияния ядерного взрыва на живые организмы, они помогли сделать важные шаги в изучении искусственного оплодотворения, клонирования и составления генетических карт.
Все это время семья Генриетты Лакс не подозревала об экспериментах с биологическим материалом их матери.
В начале этого века американская журналистка Ребекка Склут, бакалавр биологии и магистр изящных искусств в области творческой документалистики, преподаватель университета г. Мемфис, провела собственное расследование этого удивительного случая.
Период расследования начинается с 1950-х годов, когда Генриетта Лакс проходила лечение от рака, и продолжается до сегодняшних дней, когда дети и внуки Генриетты борются за наследственные права на биоматериал, взятый много лет назад у их матери без ее согласия.
В результате родилась книга "Бессмертная жизнь Генриетты Лакс", которая написана в жанре фэнтези и представляет собой фантасмагорию про сюрреалистические приключения человеческих клеток.
В 2010 г. книга в категории нон-фикшн стала бестселлером и побила все мыслимые рекорды продаж.
Генриетта Лакс была занесена в Книгу рекордов Гиннесса, как человек, чьи клетки через 60 лет после смерти все еще остаются живыми.
А как же предел деления клетки, о котором мы говорили выше? Вероятно, клетка действительно может делиться строго определенное количество раз, но если ученые смогут найти механизм обновления жизненной среды клетки и механизм удлинения теломер, то появится гипотетическая возможность увеличения количества их деления до бесконечности, как у опухолевых клеток или плоских червей планарий.
Еще одно доказательство связи процесса старения и развития раковых клеток нашли американские ученые. В 2012 г. исследователи из Онкологического центра Киммела в Джефферсоне выявили, что раковые клетки индуцируют окислительный стресс (аутофагию) в близлежащих клетках опухолевого микроокружения, в частности, в фибробластах, за счет чего питаются и растут.
Таки образом старение клетки и аутофагия метаболически поддерживают рост раковой опухоли и метастазирование.
Другими словами, нормальные, но стареющие соседние клетки занимаются приготовлением пищи для "кормления" рака. Старение в буквальном смысле обеспечивает раковую опухоль питанием.
Поскольку клеточное старение отражает биологическое старение, это исследование может объяснить, почему заболеваемость раком экспоненциально возрастает по мере старения организма.
Метастазирование может, в конечном счете, определяться старыми клетками в опухолевой микросреде, а не самими раковыми клетками.
Это открытие полностью может изменить взгляды на рак как на болезнь и ставит под сомнение устоявшееся мнение, что рак является клеточно-автономным генетическим заболеванием.
Напротив, из него следует, что рак, фактически, представляет собой болезнь старения организма-хозяина, подпитывающую рост опухоли и образование метастазов и определяющую, таким образом, клинический исход.
Поэтому нормально стареющие клетки организма-хозяина могут стать ключом к эффективной противораковой терапии.
Чтобы остановить рост опухоли и метастазирование, ученым необходимо "отключить подачу топлива", обеспечиваемую стареющими клетками, сделав мишенью аутофагию и старение клеток опухолевого микроокружения.
По мнению исследователей, это открытие означают смену парадигмы и вступление в совершенно новую эру разработки лекарственных средств для борьбы с раком.
Cвободно-радикальная теория
По своей сути к свободно-радикальной теории близка так называемая теория "перекрестных сшивок". Только роль агрессивных веществ здесь играют сахара, в первую очередь всегда присутствующая в организме человека глюкоза.
Сахара могут вступать в химическую реакцию с различными белками. При этом функции этих белков могут нарушаться. Потенциальная опасность такой реакции заключается в том, что молекулы сахаров, соединяясь с белками, обладают способностью "сшивать" молекулы белков между собой. В результате клетки начинают хуже работать. В них накапливается клеточный мусор.
Как полагают ученые, одним из проявлений такой сшивки белков является потеря тканями эластичности. Визуально это проявляется в виде морщин на коже. Но более значительный вред организму приносит потеря эластичности кровеносных сосудов и лёгких.
В принципе у клеток есть механизмы для разрушения подобных сшивок. Но этот процесс, по мнению ученых, требует от организма очень больших энергетических затрат.
В настоящее время разработаны лекарственные препараты, которые разбивают внутренние сшивки и превращают их в питательные вещества для клетки.
Теория апоптоза
Термин "апоптоз", что в переводе с греческого означает "опадание листьев", ввел в научный оборот еще древнеримский врач Гален.
Он заметил, что если надломить ветку, с которой уже начала опадать листва, то листопад прекращается и листья, хотя и меняют цвет, засыхают, но все же остаются на ветке.
То есть опадание листьев, в отличие от их омертвления на сломанной ветке, - физиологический процесс, преднамеренное самоубийство листьев.
В современной науке термин "апоптоз" применяется к физиологическому явлению - самоубийству клеток.
Впервые мысль о том, что процесс старения как завершающий этап индивидуального развития организма может быть запрограммирован, высказал немецкий зоолог и теоретик эволюционного учения Август Вейсман (1834-1914).
Один из крупнейших современных биохимиков, наш соотечественник академик Владимир Петрович Скулачев (1935 г. рождения), развивая научные идеи Августа Вейсмана о запрограммированной смерти, выдвинул свою гипотезу старения.
Ученый считает, что старение - это не столько накопление поломок в организме, ведущих к смерти, сколько запускаемая на генном уровне программа апоптоза.
По мнению академика, клетки "уходят в апоптоз" по многим причинам. Одна из основных - появление "бездомных" клеток. Клетки в организме "привязаны" к определенному органу и существуют только в соответствующем биохимическом окружении.
И если вдруг какая-либо клетка случайно попадает в "чужой" орган или ткань, то она быстро "кончает жизнь самоубийством".
Или другой пример - развитие человеческого эмбриона. На определенной стадии у него появляется хвост, который потом исчезает. Клетки хвоста тоже "уходят в апоптоз".
Предраковые клетки также уничтожают сами себя с помощью апоптоза. Ученые считают, что в половине случаев рак появляется тогда, когда "ломается" ген, кодирующий белок p 53, который "следит" за изменениями и мутациями в ДНК.
При их обнаружении он посылает предраковой клетке с измененным генетическим материалом сигнал "покончить жизнь самоубийством".
Клетка самоубийца отмирает безболезненно, она как бы сама себя разбирает на части, которые соседние клетки впоследствии используют в качестве строительного материала.
Этим апоптоз отличается от травматической гибели клеток - некроза, когда разрывается клеточная мембрана и содержимое клетки вытекает наружу.
По мнению академика В. Скулачева, апоптоз необходим организму еще и для "дезинфекции". Клетка, зараженная вирусом, получает биохимический сигнал на самоуничтожение.
Ученый называет это явление "самурайским законом биологии" - лучше умереть, чем ошибиться. На научном языке суть этого закона заключается в том, что во всех живых системах, начиная с внутриклеточных органелл до человеческого организма, существует система самоликвидации клеток. С помощью апоптоза природа выбраковывает плохие и лишние клетки,
Другие теории старения
Нарушения высшей нервной деятельности и функций головного мозга
Выдающийся русский физиолог, лауреат Нобелевской премии, академик И.П. Павлов (1849-1936) и его последователи считали причиной старости функциональные нарушения высшей нервной деятельности.
Гипотезу о ведущей роли нервной системы в генезисе старения развивали его ученики - академики Алексей Сперанский и Иван Сеченов.
Французские ученые предлагают считать причиной и началом старения снижение когнитивных функций головного мозга человека.
Известно, что в большинстве случаев развитие старческого слабоумия фиксируется к 60 годам. Однако процессы, ведущие к проявлению этого возрастного недуга, начинаются уже в 40-45 лет и ранее. Именно в этом возрасте клетки мозга начинают постепенно и неминуемо отмирать, а познавательные функции мозга и память начинают заметно ухудшаться.
В США в 1973 г. в научных трудах Чикагского университета была опубликована работа, в которой доказывалось, что основной причиной старения людей является постепенное оседание шлаков в межклеточных пространствах, в том числе и в клетках коры головного мозга.
Снижение гормонального фона и регрессия половых желез организма
Важная роль в организме человека принадлежит гормонам, биологически высокоактивным веществам, оказывающим регулирующее влияние на функционирование органов и систем организма.
В частности, гормон роста действует синергично с половыми гормонами, обеспечивая нашу сексуальную активность, оказывая влияние на процессы регенерации, сохранения здоровья, как физического, так и умственного.
Именно половые гормоны отвечают в нашем организме за внешнюю привлекательность, мужественность фигуры и внешности у мужчин и женственность фигуры и привлекательность у женщин.
От уровня половых гормонов зависит и наша сексуальная активность. Однако, как считают ученые, после 30 лет у человека начинается уменьшение выработки гормонов примерно на 1-3% в год, к 50 годам общее падение достигает 30%.
Поэтому австрийский ученый, хирург Эйген Штейнах (1861-1944) видел одну из причин старения в регрессии половых желез организма.
В качестве средства омоложения предлагал стимулирующее действие на мужскую железу путем перевязки семявыводящего протока и ксенотрансплантацию, т.е. под?садку кусочка донорского семенника. В качестве донора может выступать человек или обезьяна. Об этом методе омоложения мы более подробно расскажем в следующих разделах монографии.
Элевационная теория старения
В начале 50-х годов прошлого века ленинградским ученым Владимиром Дильманом была выдвинута и обоснована так называемая элевационная теория старения, которая также связана с нарушениями гормонального фона.
Согласно этой теории механизм старения начинает свою работу с постоянного возрастания порога чувствительности гипоталамуса к уровню гормонов в крови.
Гипоталамус - это часть головного мозга, которой принадлежит основная роль в поддержании уровня обмена веществ, в регуляции деятельности пищеварительной, сердечно-сосудистой, эндокринной и других физиологических систем.
При повреждениях гипоталамуса возникают эндокринные, обменно-трофические или вегетативные нарушения, в том числе сдвиги терморегуляции, сна и бодрствования, эмоциональной сферы.
В итоге увеличивается концентрация циркулирующих в крови гормонов. В результате возникают различные формы патологических изменений в организме, характерные для старческого возраста
Это приводит к таким специфическим заболеваниям, как ожирение, диабет, атеросклероз, канкриофилия, депрессия, метаболическая имуннодепрессия, гипертония, гиперадаптоз, автоиммунные заболевания, климакс и др. Эти болезни ведут к преждевременному старению и в конечном итоге к смерти.
Снижение числа стволовых клеток
Одна из теорий старения связана со стволовыми клетками. Как показывают научные исследования, с возрастом количество стволовых клеток в организме катастрофически снижается.
Если у новорожденного человека одна стволовая клетка приходится на 10 тыс. обычных, то к 50 годам одна стволовая клетка приходится уже на 500 тыс. обычных клеток организма.
Истощение запаса стволовых клеток лишает организм возможностей самовосстановления, и как следствие начинают доминировать процессы старения организма.
Снижение способности коллоидных веществ связывать воду
Многие ученые считают одной из причин старения организма снижение способности коллоидных веществ, особенно белков, связывать большое количество воды.
Вода является основной средой, в которой протекают многочисленные химические реакции и физико-химические процессы, лежащие в основе жизни.
Человеческий организм строго регулирует содержание воды в каждом органе и каждой ткани. Постоянство внутренней среды организма, в том числе и определённое содержание воды, - одно из главных условий нормальной жизнедеятельности.
По мере старения человека количество воды в теле снижается. Так, например, в теле 3-х месячного плода 95% воды, у новорождённого ребенка уже 70%, у взрослого человека около 55-65%.
В организме взрослого человека с массой тела 65 кг содержится в среднем 40 литров воды, из них около 25 литров находится внутри клеток и 15 литров - в составе внеклеточных жидкостей организма.
Изменение генетического аппарата клетки
Согласно молекулярно-генетической гипотезе В.В. Фролькиса (1924-1999) - современного физиолога и геронтолога, вице-президента АМН Украины к числу первичных причин старения можно отнести изменение генетического аппарата клетки.
Наиболее обоснованной считается теория соматических мутаций. В соматических клетках (клетках тела) могут спонтанно проходить мутации, которые отрицательно влияют на ее функционирование. Накопление таких мутаций ведет к нарушению функций организма, к старению и в конце концов к смерти.
Известный английский генетик Обри ди Грей из Кембриджского университета на протяжении многих лет изучает митохондрии - энергетические фабрики клеток. По его мнению, старение организма обусловлено молекулярными и клеточными повреждениями. Прежде всего это относится к митохондриям, как только они выходят из строя, человек начинает стареть.
Сокращение массы мышц
Известный советский хирург, академик Н.М. Амосов (1913-2002) также считал, что старение запрограммировано в генах, все другие факторы, влияющие на этот процесс второстепенны.
Проявление старости выражается в сокращении массы мышц. Это ведет к уменьшению физической силы и переносимости нагрузок, что ещё больше ограничивает дееспособность. Он писал: "Получается так: старость - это меньше движений, меньше мышц, меньше силы, и следствие всего этого - новое ускорение старения".
Снижение активности ферментов
Современные российские учёные, в частности В.В. Алпатов и О.К. Настюкова считают, что старение организма является следствием снижения активности ферментов.
Таким образом, проведенный анализ основных теорий и гипотез старения организма позволяет сделать основной вывод, что старение, вероятнее всего, происходит на клеточном уровне.
При этом многие отечественные и зарубежные геронтологи приходят к консенсусу, рассматривая старение как генетически запрограммированную органическую смерть организма. Этот процесс биологи назвали феноптозом.
На уровне конкретного человеческого организма процесс старения можно также представить как нарастание энтропии, снижения и, наконец, коллапса его энергетического и информационного обмена.
Хотелось бы обратить внимание на одно явное противоречие биологической природы человека. С рождения в организме заложена мощнейшая иммунная система защиты человека от внешних неблагоприятных факторов, различных болезней и преждевременной смерти.
С этой точки зрения процесс запрограммированного старения и смерти выглядит совершенно противоестественным и бессмысленным для человеческого организма, который до самой смерти продолжает бороться с болезнями.
Можно предположить, что это две не пересекающиеся между собой отдельные генетические, информационные программы, функционирующие на разных уровнях организма.
Вместе с тем в настоящее время среди ученых все большую популярность приобретает эпигенетическая теория старения, которая утверждает, что оно не запрограммировано в геноме человека, а происходит из-за постоянного повреждения ДНК, приводящего в итоге к гибели организма.
На сегодняшний день существует множество теорий, объясняющих старение: биологическая, митохондриальная, социально-психологическая, теория старения Мечникова.
Однако ни одна из них в полной мере не объясняет этого сложного процесса, происходящего на всех уровнях человеческого организма (орган-ткань-клетка-молекула). С каждым годом появляются новые научные данные, позволяющие лучше понять механизмы этого процесса. Предлагаем вашему вниманию основные теории старения.
Теломерная теория
В 60-х годах американским геронтологом Л. Хейфликом было установлено, что человеческие клетки имеют предел деления, а в дальнейшем научным сотрудником Института биохимической физики РАН А.М. Оловниковым, была сделана гипотеза которой объяснялся предел деления. Он показал, что при каждом клеточном делении хромосомы немного укорачиваются, а их концевые участки - теломеры, становятся короче, и после ряда делений клетка уже не может делиться и теряет жизнеспособность. Этот процесс был положен в основу теломерной теории.
Элевационная (онтогенетическая) теория старения
Основоположником данной теории стал отечественный геронтолог В.М. Дильман от (лат. elevatio - подъем, в переносном смысле - развитие). В основе теории лежит доказанное учёным существование единого регуляторного механизма, который определяет закономерности возрастных изменений различных гомеостатических систем организма. По гипотезе Дильмана, в основе как развития так старения играет роль основной нейроэндокринный орган - гипоталамус. Происходящее с возрастом снижение чувствительности гипоталамуса к регуляторным сигналам, лежит в основе старения организма. Было установлено, что именно этот процесс приводит к возрастным изменениям функций репродуктивной системы. Показано, что у пожилых мужчин гипоталамус вырабатывает меньше гонадотропин-рилизинг гормона, а семенники меньше отвечают на действие гонадотропинов гипофиза. Результатом таких нарушений являются гормональные нарушения. По предположению Дильмана изменения происходят и в гипоталамо-гипофизарно-надпочечниковой системе, что, в конечном счёте, приводит к «гиперадаптозу». По концепции Дильмана, «старение- это побочный продукт реализации генетической программы онтогенеза - развития организма». Такая модель возрастной патологии открыла новые подходы к профилактике преждевременного старения и болезней, связанных с возрастом. В.М. Дильман полагал, что если замедлить скорость старения, можно увеличить видовые пределы жизни человека.
Адаптационно-регуляторная теория
Основоположником модели является украинский геронтолог В.В. Фролькис. Основана теория на том, что старость и смерть генетически запрограммированы, а возрастное развитие и продолжительность жизни определяются балансом двух процессов - наряду со старением в организме проходит процесс «антистарения» или «витаукт» (лат. vita - жизнь, auctum - увеличивать). Этот процесс противоположен старению и направлен на увеличение продолжительности жизни. Предположительно первичными механизмами старения являются нарушения в работе регуляторных генов, управляющих активностью структурных генов и, в результате, интенсивностью синтеза закодированных в них белков. С возрастом происходящие нарушения генной регуляции могут привести не только к изменению соотношения синтезируемых белков, но и к экспрессии ранее не работавших генов, появлению ранее не синтезировавшихся белков и, как результат, к старению и гибели клеток. Автор модели полагал, что генорегуляторные механизмы старения являются основой развития распространенных видов возрастной патологии - атеросклероза , рака, диабета, болезней Паркинсона и Альцгеймера. В зависимости от активации или подавления функций тех или иных генов и будет развиваться тот или иной синдром старения, та или иная патология. На основе этих представлений была выдвинута идея генорегуляторной терапии, призванной предупреждать сдвиги, лежащие в основе развития возрастной патологии.
Теория свободных радикалов
Объясняет не только механизм старения, но и широкий круг связанных с ним патологических процессов (сердечно-сосудистых заболеваний, ослабления иммунитета, нарушений функции мозга, катаракты , рака и некоторых других). В основе теории причиной нарушения функционирования клеток являются необходимые для многих биохимических процессов свободные радикалы - активные формы кислорода, синтезируемые главным образом в митохондриях - энергетических фабриках клеток. Свободный радикал является крайне агрессивным и может повредить и ДНК, и РНК, и белки, и липиды. Антиоксидантным действием обладают многие вещества, поступающие в организм с пищей - в т.ч. витамины А, С и Е. Регулярное потребление овощей и фруктов и даже несколько чашек чая или кофе в день обеспечат достаточную дозу полифенолов, также являющихся хорошими антиоксидантами.
Старение - это ошибка
В основе гипотезы «старения по ошибке» лежит воздействие радиации на живые организмы. Действие ионизирующего излучения существенно сокращает срок жизни людей и животных. Под воздействием радиации происходят многочисленные мутации в молекуле ДНК и развиваются некоторые симптомы старения, такие как седина или раковые опухоли. Мутации являются непосредственной причиной старения живых организмов. Последователи этой гипотезы считают, что мутации в генетическом аппарате клетки могут быть либо спонтанными, либо возникать в ответ на воздействие агрессивных факторов - ионизирующей радиации, ультрафиолета, воздействия вирусов и токсических (мутагенных) веществ и т.д. С течением времени система репарации ДНК изнашивается, в результате чего происходит старение организма.
Теория апоптоза (самоубийства клеток)
В основе теории лежит процесс запрограммированной гибели клетки. Каждая отдельная клетка, пройдя свой жизненный цикл, должна отмереть и ее место должна занять новая. Чтобы не подвергать опасности весь организм, она должна умереть. В отличие от некроза - насильственной гибели клеток из-за травмы, ожога, отравления, недостатка кислорода в результате закупоривания кровеносных сосудов и т.д., при апоптозе клетка аккуратно саморазбирается на части, и соседние клетки используют ее фрагменты в качестве строительного материала. Самоликвидации подвергаются и митохондрии - митоптоз. Этот процесс происходит, если в митохондриях образуется слишком много свободных радикалов. Когда количество погибших митохондрий слишком велико, продукты их распада отравляют клетку и приводят к ее апоптозу. Старение, согласно этой теории - результат того, что в организме гибнет больше клеток, чем рождается, а отмирающие функциональные клетки заменяются соединительной тканью. Суть его работы - поиск методов противодействия разрушению клеточных структур свободными радикалами
Признаки старения проявляются на разных уровнях организации ор-
ганизма: молекулярном, клеточном, тканевом, системном, организменном.
На организменном уровне - внешние признаки: изменение осанки,
формы тела, уменьшение размеров тела, седина, потеря эластичности ко-
жи, морщины, ослабление зрения слуха, ухудшение памяти, истончение
компактного и губчатого вещества кости, изменение лицевого отдела че-
репа. Уменьшается жизненная сила легких, увеличивается артериальное
давление, атеросклероз, ослабление функций щитовидной железы, умень-
шение функций половых гормонов, уменьшение основного обмена.
На клеточном уровне - уменьшение воды в цитоплазме, изменение
активного транспорта ионов, усиление гликолиза, снижение содержания
АТФ, креатинфосфата в сердце, мозге, скелетных мышцах, изменяется
РНК и ДНК.
На молекулярном - возникают ошибки считывания информации с
РНК и нарушение синтеза определенных белков. В цитоплазме клетки на-
капливаются свободные радикалы. Ассимиляция не восполняет диссими-
ляцию. Снижается митотическая активность, усиливаются хромосомные
абберации. Однако многие гомеостатические показатели не изменяются:
артериальное давление, частота сердечных сокращений, ЭКГ, ЭЭГ, уро-
вень сахара в крови, анализ желудочного сока.
Возрастные изменения бывают разными: показатели одних снижаются
(сокращения сердца, функция щитовидной железы, острота зрения); а других -
не меняются (сахар в крови, эритроциты, лейкоциты, гемоглобин); у третьих -
повышаются (синтез гипофизарных гормонов, уровень холестерина в крови,
чувствительность клеток к гуморальным и химическим факторам).
Возрастные изменения проявляются в разные периоды. Так, атрофия
тимуса возникает у человека в 13–15 лет, угасание функций яичников - в
48–52 года. В костной ткани изменения возникают рано, но развиваются
медленно, в ЦНС - поздно, но быстро.
Получается парадокс, над которым задумывался еще Демокрит. Он
писал: «Старость - есть повреждение всего тела при полной неповреж-
денности всех его частей». Это кажущееся противоречие имеет глубокий
биологический смысл. Несмотря на структурные изменения при старении,
благодаря процессам регулирования возникают приспособительные механиз-
мы. Они противодействуют угасанию обмена и функций, содействуют их со-
хранению или противостоят резкому изменению. Вот почему на определенном
этапе старения, несмотря на некоторые очевидные структурные изменения,
может сохранится еще оптимальный уровень деятельности ряда систем.
Старение - это неизбежно и закономерно нарастающий во времени,
развивающийся задолго до старости многозвеньевой процесс, неизбежно
ведущий к сокращению приспособительных возможностей организма, уве-
личению вероятности смерти. Старение - результат ограничения меха-
низмов саморегуляции, снижения их потенциальных возможностей при
первичных изменениях в регулировании генетического аппарата.
Для объяснения процессов старения к настоящему времени выдвинуто
около 300 различных гипотез, большинство из которых представляют только
исторический интерес: энергетическая (М. Рубнер), гормональная (С. Воро-
нов), интоксикационная (И. Мечников), перенапряжение ЦНС (И. Павлов),
соединительнотканная (А. Богомолец), адаптационно-регуляторная (В. Фрольк-
сис) и генетическая или программная. Единой теории нет.
Геронтология сегодняшнего дня стремится раскрыть первичные изме-
нения и все последующие цепи причинно-следственных связей, ведущих к
глубоким нарушениям деятельности организма. Большинство исследова-
телей согласны с тем, что первичные механизмы старения связаны с нару-
шениями в генетическом аппарате, в биосинтезе белков.
Предпосылками этих взглядов являются следующие факты. Продол-
жительность жизни - видовой признак. Следовательно, механизмы, опре-
деляющие продолжительность жизни, каким-то образом закреплены в ходе
эволюции, предопределены в онтогенезе организма.
Если учесть, что существует определенная последовательность функ-
ций генов-регуляторов (одни из них изменяются раньше и значительно,
другие - практически не изменяются, третьи - активируются), то станет
понятной неравномерность, разнонаправленость проявления процессов
старения организма.
В 1975 г. В. В. Фрольксис выступил с обоснованием адаптационно-
регуляторной теории старения, согласно которой старение сложный мно-
гокомпонентный внутренне противоречивый процесс нарушения жизне-
деятельности организма, и процесс возникновения важных мобилизацион-
ных приспособительных механизмов, процесс угасания обмена и функции
и возникновение активных механизмов их подавления. Первичные изме-
нения при старении развиваются в регуляторных генах, которые приводят
к нарушению деятельности клетки, ее гибели.
Изучалась связь между старением организма и числом делений его
соматических клеток. Выявлено, что число делений клеток уменьшается с
увеличением возраста донора.
Благодаря механизмам саморегуляции в ходе старения возникают
важные приспособительные механизмы на разных уровнях жизнедеятель-
ности организма (усиление чувствительности к медиаторам и гормонам).
Они во многом определяют продолжительность жизни особи. Значение их
не абсолютное. В ряде случаев, сопровождающие адаптационные меха-
низмы сдвиги могут способствовать нарушению метаболизма организма.
Смерть - закономерное явление. Она подготавливается всем ходом
онтогенеза. Смерть всегда находит свое выражение в форме той или иной
случайности. Смерть человека даже в глубокой старости наступает в ре-
зультате разных причин (при нарушении согласованности обменных про-
цессов в организме, и организма со средой). Случайные причины могут
вызвать преждевременную смерть в любом периоде онтогенеза.
Биология доказала, что смерть - это медленный, последовательно со-
вершающийся процесс. После смерти организма как целого, его части про-
должают некоторое время жить и погибают в известной последовательности
(клетка коры мозга →клетки печени →сердце →перефирические органы).
Современная наука позволила уточнить понятие «смерть». Советский
ученый В. А. Неговский предложил различить клиническую и биологиче-
скую смерть. Клиническая смерть характеризуется прекращением сокраще-
ний сердца, отсутствием дыхания, рефлекторных реакций. Однако – это пер-
вый и еще обратимый процесс умирания. В момент клинической смерти все
органы и ткани остаются живыми, их метаболизм остается упорядоченным.
Ее продолжительность 3–5 минут. В состоянии клинической смерти можно
добиться восстановления жизнедеятельности организма. В настоящее время
методы оживления организма человека успешно используются в клинике.
Биологическая смерть наступает позже и характеризуется неупорядо-
ченными химическими реакциями в клетках, автолизом и разложением
ткани. Биологическая смерть - процесс необратимый.
На протяжении многих лет человечество волнует вопрос: как победить старость и оставаться молодым долгие годы? На данном этапе развития медицины невозможно дать точный ответ на этот вопрос, но наука не стоит на месте, и на сегодняшний день ученые сделали большой рывок в области понимания процессов старения.
Что такое старение. Основные причины
Старение - сложный физиологический процесс, происходящий с организмом каждого живого существа. Иными словами, с достижением определенного возраста жизненные функции постепенно угасают.
Существует ряд причин, провоцирующих преждевременное старение организма человека. К ним относят:
- постоянные стрессовые ситуации;
- чрезмерную физическую активность;
- злоупотребление алкоголем, курение;
- несоблюдение режима питания (частое употребление кофе и иных кофеиносодержащих напитков);
- повышенный уровень сахара;
- наличие сопутствующего тяжелого заболевания.
Прогерия. Описание и симптомы
Процесс увядания организма происходит в большинстве случаев в определенном возрасте, однако есть люди с синдромом преждевременного старения. В медицине такой синдром имеет название прогерии. Происходит это из-за дефектов ДНК человека, провоцирующих изменения внутренних органов и кожи. В мире насчитывается около 350 случаев этого заболевания. Ему подвержены как дети, так и взрослые.
Детская разновидность болезни называется синдромом Хатчинсона-Гилфорда. У детей, подверженных данному синдрому, наблюдаются изменения организма, характерные для людей пожилого возраста: заболевания сердечно-сосудистой системы, увядание кожных покровов, проблемы опорно-двигательного аппарата, облысение, атеросклероз. В среднем дети с данным заболеванием живут не дольше 11-13 лет.
Люди со взрослой разновидностью прогерии начинают стареть, как правило, на третьем десятке. В 20 лет появляются первые признаки: седые волосы, истончение эпидермиса, выпадение волос. В период полового созревания отмечается замедленный рост. К 30 годам у человека появляются серьезные заболевания, характерные для людей более старшего возраста: катаракта, сахарный диабет, злокачественные образования, остеопороз, на коже образуются морщины и др. Данный синдром имеет название синдрома Вернера. Человек с синдромом Вернера редко доживает до 60 лет. В целом прогноз неблагоприятный, большинство людей умирают в результате сопутствующих заболеваний.
Основные теории и механизмы старения
В настоящее время существует несколько современных теорий старения человека. В 19-м веке немецкий ученый - биолог Август Вейсман предположил, что существует механизм старения живых организмов. Тогда его гипотеза не была принята коллегами, однако на данный момент большинство фактов указывают на правильность этой теории. Современные ученые придерживаются мнения о воздействии на процесс старения множества различных факторов, снижающих сопротивляемость организма.
Теория апоптоза
Выдвинутая Владимиром Скулачевым теория апоптоза основывается на утверждении о некой программе «самоубийства клеток», которую при определенном подходе можно отменить.
Скулачев убежден, что каждая клетка в организме находится в пределах определенного органа и существует до тех пор, пока она пребывает в соответственном биохимическом окружении. Иными словами, апоптоз - это самоликвидация клетки, направленная на нормальное развитие остальных клеток организма. Процесс самоликвидации клетки, в отличие от некроза, не является «насильственным» и заранее запрограммирован в каждой клетке. Ярким примером апоптоза можно считать развитие человеческого эмбриона в утробе матери. На определенных сроках беременности у человеческого эмбриона появляется отросток, похожий на хвост, который впоследствии отмирает за ненадобностью.
По мнению Скулачева, клетка, зараженная вирусом, подвержена апоптозу, поскольку мешает функционированию остальных клеток. Происходит процесс ее «самоубийства», а оставшиеся части остальные клетки используют как строительный материал.
Теория свободных радикалов
В 1956 году ученый Денхем Харман предположил, что виновниками старения являются свободные радикалы, а точнее их воздействие на клетки живого организма. Харман считал, что радикалы, образующиеся в результате клеточного дыхания, могут негативно воздействовать на организм, вызывая со временем мутацию в ДНК. Предполагалось, что соблюдение человеком специальной диеты и прием некоторых препаратов, воздействующих на свободно-радикальные реакции, могут значительно увеличить продолжительность жизни. Однако данная теория старения человека подвержена сомнениям по многим причинам. Ученые сходятся во мнении, что старение человеческого организма - сложный процесс, в развитии которого играют роль как генетическая предрасположенность, так и воздействие внешних и внутренних факторов. Несмотря на это, есть подтверждения об участии свободных радикалов в развитии многих возрастных болезней.
Элевационная теория
В начале 50-х годов была выдвинута элевационная теория старения организма. Согласно данной теории, процесс старения запускается в результате повышения порога чувствительности гипоталамуса к гормонам, содержащимся в крови человека. Родоначальником теории является Владимир Дильман - ученый из Ленинграда. Он считал, что воздействие гормонов на гипоталамус приводит к увеличению их концентрации в крови. В результате этого у человека появляется ряд заболеваний, характерных для людей пожилого возраста: диабет, злокачественные опухоли, ожирение, снижение иммунитета, сердечно-сосудистые заболевания. Дильман полагал, что всеми процессами в организме управляет головной мозг, в том числе и уровнем гормонов. В организме каждого живого существа действует программа развития организма, заложенная на генетическом уровне, а старение и сопутствующие заболевания являются лишь побочным эффектом ее реализации.
Теория «перекрестных сшивок»
Согласно этой теории старения человека, сахара, вступающие в работу с белками, сшивают их между собой, нарушая правильную работу клеток. В результате образования перекрестных связей теряется эластичность тканей. Особенно опасен такой процесс для артериальных стенок. В этом случае потеря эластичности может привести к повышению кровяного давления и как следствие - к инсульту. Перекрестные сшивки образуются в результате метаболизма, естественного процесса в организме человека. В большинстве случаев они разрушаются самостоятельно, однако в настоящее время было обнаружено воздействие глюкозепана - молекулы AGE-типа в подавляющем большинстве образований перекрестных сшивок. Связи, образованные этой молекулой, настолько крепки, что организм не может бороться с ними самостоятельно, в результате чего нарушается нормальная работа внутренних органов, что является основной причиной старения. На данный момент ведется ряд исследований по воздействию на молекулу глюкозепана.
Теломерная теория
В 1961 году американский ученый Л. Хейфлик совершил открытие. В результате наблюдения за фибробластами он установил, что они могут делиться только определенное количество раз, при этом к концу процесса деления клетки имеют признаки старения, а потом погибают.
В 1971 Алексей Оловников предположил, что такая планка деления клеток связана с процессом удвоения ДНК. Дело в том, что теломеры (концы линейных хромосом) с каждым делением укорачиваются, и впоследствии клетка уже не может делиться. Была установлена связь между длиной теломер и человеческим возрастом. Таким образом, чем старше становится человек, тем короче становятся ДНК теломер.
В настоящее время не существует единой теории старения человека, поскольку большинство современных теорий изучают отдельные процессы этого явления. Но, изучив некоторые причины и механизмы, человек способен воздействовать на них и продлить себе жизнь на долгие годы.
Что такое биологический возраст и как его определить
Многие ученые сходятся во мнении, что не цифра в паспорте отражает реальный возраст людей. Количество прожитых лет может абсолютно не совпадать с биологическим возрастом. Но как же понять, сколько человеку лет на самом деле? На сегодняшний момент существует множество тестов на биологический возраст. К сожалению, ни один из них не дает четкого ответа на вопрос, как же победить старение, однако возможно получить реальное представление о состоянии организма на данный момент. Одним из таких тестов является определение степени старения клеток организма по анализу крови. На основе исследования биомаркеров (показателей старения человека) ученые делают вывод о состоянии органов и систем организма. Благодаря данному тесту врачам удается обнаружить проблемы на раннем сроке и предотвратить их дальнейшее развитие.
На просторах Интернета можно встретить множество разнообразных и интересных тестов на биологический возраст. Какими бы ни были результаты, биологический возраст не приговор, а лишь один из поводов пересмотреть образ жизни.
Как предотвратить процесс старения
В настоящее время существует наука геронтология, изучающая различные аспекты старения живых организмов, в том числе и человека. В основе этой науки лежит изучение множества аспектов старения, а также способы борьбы с ним. Не секрет, что процесс старения возможно как ускорить, так и замедлить. Для этого достаточно соблюдать определенные профилактические меры, направленные на улучшение самочувствия и общего состояния организма. Мы стареем не от старости, а от воздействия множества внешних и внутренних факторов. Первые возрастные изменения в организме начинаются приблизительно в двадцатилетнем возрасте. Именно в этот момент необходимо принимать меры, направленные на профилактику старения.
Ученые-геронтологи выделили несколько наиболее эффективных способов в борьбе со старостью.
Отказ от вредных привычек
Многие люди недооценивают воздействие никотина на организм, а ведь именно он является мощнейшим триггером различных заболеваний. В ходе исследований было установлено, что курение укорачивает жизнь в среднем на 8-15 лет. Вдобавок люди, имеющие подобного рода вредную привычку, более подвержены тяжелым заболеваниям. Курение оказывает негативное влияние не только на внутренние органы, но и на кожу.
Однако не многие люди готовы расстаться с сигаретой, поскольку курение уже давно вошло в привычку. В этом случае очень важно найти единомышленников и бросать курить постепенно, поскольку резкий отказ от никотина может быть причиной стресса для нервной системы.
Важно отметить, что редкое употребление качественных алкогольных напитков, таких как вино или коньяк, могут оказать положительное воздействие на сосуды и нервную систему. Но злоупотреблять алкоголем все же не стоит. Достаточно выпить пару бокалов хорошего вина по выходным.
Правильное питание
Ни для кого не секрет, что правильное питание является отличной профилактикой от многих заболеваний, но мало кто знает, что сбалансированный рацион помогает людям сохранить молодость на долгие годы.
Интересным способом питания пользуются жители Средиземноморских регионов. В их рационе преобладают морепродукты, орехи, фрукты и овощи. Красное мясо, напротив, употребляется в крайне редких случаях. Важно также соблюдать правильный режим приема воды, поскольку обезвоживание негативно влияет на обмен веществ, работу внутренних органов, циркуляции крови, приводит к повышенной зашлакованности организма. В норме человек должен употреблять 2,5-3 литра чистой воды в сутки.
Физические нагрузки
Научно доказано, что в процессе жизни теломеры - концевые участки человеческой хромосомы, укорачиваются, но у «подвижных» людей этот процесс происходит намного быстрее. Идеальной профилактикой старения может стать простой комплекс физических упражнений. Физическая активность должна быть умеренной.
Не стоит подвергать свой организм большим нагрузкам, в противном случае он будет работать на пределе своих возможностей. Необходимо найти занятие по душе. Можно заниматься йогой или фитнесом по 20 минут, но каждый день. Таким образом можно достигнуть максимального эффекта.
Соблюдение режима сна
В жестких условиях современного мира многие люди пренебрегают таким немаловажным компонентом здоровья, как сон. Нехватка сна и отдыха оказывает колоссальное действие на нервную систему человека. Снижается умственная способность, концентрация внимания, нарушается мыслительный процесс, повышается раздражительность, появляются частые головные боли, снижается иммунитет.
Постоянный недосып может привести к нарушению выработки гормона сна - мелатонина. Дефицит мелатонина может привести ко множеству негативных последствий, поскольку именно он оказывает на человека мощный антиоксидантный эффект и замедляет процесс старения организма.
Диагностика состояния здоровья
Иногда проблему легче предотвратить, чем решить, именно поэтому важно знать заранее о возможных рисках развития того или иного заболевания. К счастью, медицина не стоит на месте и в настоящее время существует множество диагностик и скриннинг-программ, помогающих увидеть полноценную картину состояния здоровья еще до того, как заболевание перешло в активную форму. Рекомендовано сдавать общий анализ крови хотя бы раз в год - это поможет контролировать уровень сахара и холестерина в организме.
Периодический мониторинг состояния здоровья поможет вылечить множество болезней на раннем этапе их возникновения. Особенно важно проходить необходимые обследования после 40 лет. Такая привычка позволяет вовремя заметить возрастные изменения организма и предотвратить сопутствующие недуги.
Боремся со старением при помощи витаминов
Как утверждают ученые, мы стареем не от старости. Одной из причин может стать дефицит витаминов и минералов, в значительной степени сказывающийся на продолжительности жизни. Например, витамины группы В необходимы для правильной работы центральной нервной системы и мозга. Витамин D снижает риск возникновения сердечно-сосудистых заболеваний и обеспечивает обновление костной ткани. Основным помощником из группы микроэлементов является магний. Дело в том, что организм не в состоянии вырабатывать магний самостоятельно и вынужден получать его из пищи или в виде добавок. Однако недостаток магния может ускорить процесс дегенерации клеток. Именно поэтому, многие специалисты назначают своим пациентам витамины против старения и для нормализации работы организма.
Не стоит самостоятельно заниматься лечением. Необходимые назначения должен делать только врач. В противном случае может возникнуть риск передозировки витаминов, что принесет больший вред организму, чем их дефицит.