15000 лет
Общие закономерности процесса старения
В процессе старения выявляются две противоречивые стороны:
Собственно старение - разрушительный процесс, укорачивающий продолжительность жизни, определяющийся генетическими предпосылками, стрессами, болезнями, температурными влияниями, кислородным голоданием и др. факторами среды.
Витаукт (от «вита»- жизнь, «аукт» - увеличивать) - антибиостарение, процесс, стабилизирующий жизнеспособность, увеличивающий продолжительность жизни. Возник в процессе эволюции. Его проявления:
а) генотипические, закрепленные в эволюции - дублирование генетической информации, система репарации ДНК, система микросомального окисления и др.;
б) Фенотипические, мобилизуемые в ходе старения благодаря механизмам саморегуляции - гипертрофия и гиперфункция клеток, активация ряда обменных циклов и местных гуморальных систем, пластичность мозга, детоксикация.
Соотношение этих процессов определяет видовую и индивидуальную продолжительность жизни.
Все проявления старения разделяют на хронобиологические и онтобиологические. Хронобиологические проявления старания вида -остеопороз, склероз сосудов и др. - совпадают с календарным возрастом. Они тем более выражены, чем дольше видовая продолжительность жизни. Онтобиологические - молекулярно-генетические сдвиги, изменения функции сердечно-сосудистой системы, нейрогуморальной регуляции совпадают с темпом старения, т.е. с биологическим возрастом.
Для старения характерны следующие особенности:
гетерохронность - различие во времени наступления выраженных проявлений старения отдельных органов и систем. Например, атрофия вилочковой железы у человека начинается в период полового созревания; половых желез - в кликтерическом периоде; некоторые функции гипофиза сохраняются на высоком уровне до глубокой старости.
гетеротопность - неодинаковая выраженность процесса старения в различных органах и структурах одного и того же органа. Так, возрастные изменения пучковой зоны коры надпочечников выражены меньше, чем клубочковой и сетчатой зон; неодинакова степень исчезновения нейронов в различных структурах мозга.
гетерокинетичность - различная скорость развития возрастных изменений. В одних тканях они возникают рано, но медленно и относительно плавно прогрессируют; в других - развиваются позднее, но прогрессируют стремительно.
гетерокатефтентность - разнонаправленность возрастных изменений, связанная с активацией одних и подавлением жизненных процессов в стареющем организме.
При наличии общих закономерностей старение характеризуется значительными индивидуальными различиями. Выделяют гемодинамический, нейрогенный, эндокринный, относительно гармоничный и другие синдромы старения. Популяция не представляет собой однородно стареющую группу; в ней можно выделить несколько субпопуляций, отличающихся по темпу старения, особенностям развития возрастной патологии, продолжительности жизни.
старение организм биологический клетка
Изменения в организме при старении
В процессе старения в организме развиваются закономерные структурные и функциональные изменения, которые обнаруживаются на всех уровнях организации - организменном, органном, тканевом, клеточном, субклеточном, молекулярном.
Таблица 2. Сравнительная характеристика первичного и вторичного старения. Примеры первичных возрастных изменений и проявлений возрастных заболеваний
Система, органыКлинические проявленияПервичные возрастные измененияВторичные факторы старения (болезни и временные факторы)КожаПоявление морщин, зуд, сухость, выпадение и поседение волос.Атрофия (гл. обр. подкожной жировой ткани), ослабление функции потовых и сальных желез; уменьшение оволосения, снижение содержания волосяного пигмента.Солнечное облучение; химические вещества.УшиУхудшение слуха: понижение способности различать звуки. Снижение чувства равновесия-головокружения.Ослабление функции вестибулярного аппарата..Травма, токсическое действие лекарственных препаратов.Нос и ротУхудшение восприятия вкусовых ощущений, уменьшение удовольствия, получаемого от приема пищи, сухость во рту.Ухудшения обоняния, уменьшение числа вкусовых сосочков, снижение уровня вкусовых ощущений, уменьшение слюноотделения.Лекарственные средства; дефицит цинка, периодонтит, снижение пищевых сигналовКостно- мышечная системаУменьшение роста, склонность к переломам, окостенение и воспаление суставовУменьшение содержания минеральных веществ в костях, уменьшение количества мышечных волокон; повышенное окостенение сухожилий соединительной ткани; уменьшение суставных хрящей, ухудшение формирования кости.Дефицит витамина Д, малоподвижный образ жизни, злоупотребление алкоголем, лекарственными препаратами; нарушение диеты; курение; травмыДыхательная система-Понижение жизненной емкости легких, максимальной дыхательной способности.Ослабление эластичности легочной ткани, ослабление дыхательной мускулатурыВторичные хронические заболевания легких как следствие курения и неблагоприятных условий среды; вторичное ослабление дыхательной мускулатуры как следствие недостаточной работы.Иммунная системаПовышение восприимчивости к инфекциям и злокачественному росту; нарушение иммунного ответа, увеличение уровня аутоантителСнижение клеточного иммунитета, уменьшение выработки антител, повышение уровня патологических иммуноглобулинов и аутоиммунных процессовДефицит питания. Аутоиммунные заболевания (тиреотоксикоз, тиреоидит, злокачественное малокровие).
Изменения систем
Изменяется внешний вид, психика, поведение человека, все функции. Кожа истончается, ее эластичность снижается, появляются морщины и пигментные пятна; волосы седеют, становятся редкими; глаза теряют блеск, появляется старческий эктропион (выворот века) и птоз. Может уменьшиться рост человека, нередко развивается кифоз, ограничивается подвижность суставов; наблюдается атрофия мышц, уменьшается их сила, снижается работоспособность.
В нервной системе уменьшается число нервных клеток, уменьшается вес мозга, его объем, линейные размеры коры и ганглиев, истончаются извилины, увеличиваются глиальные элементы. Уменьшается субстанция Ниссля, развивается старческий хроматолиз. В ткани мозга появляются "старческие бляшки" (изменения нойтрофибрилл, амилоидоз мозга). Наряду с атрофией и деструкцией отдельных нейронов - компенсаторная гипертрофия других клеток, их ядер, митохондрий и др. В периферических нервах - очаги демиэлинизации, фрагментации, истончение мякотной оболочки. Скорость проведения импульса по нервам уменьшается, ослабляется синтез медиаторов нервного возбуждения, снижается рефлекторная деятельность. С возрастными изменениями центральной нервной системы связаны и изменения психики, сдвиги в поведенческих и эмоциональных реакциях; нарушение памяти; ослабляется темп психической деятельности, страдает механическое запоминание при сохранении смыслового; уменьшается творческая активность, способность к обучению. В то же время общий объем знаний, здравый смысл, словарный запас изменяются мало. С первичными изменениями в центральной нервной системе связаны многие вторичные сдвиги в организме.
Изменения в иммунной системе характеризуются развитием иммунной недостаточности, что проявляется в снижении реакции на чужеродные антигены. Кроме того появляются иммунные реакции против собственных антигенов - аутоиммунность, приводящая к повреждению иммунными комплексами клеток и тканей.
Ограничение адаптационных возможностей стареющего организма во многом связано с изменениями в сердечно-сосудистой системе. После 60 лет уменьшается вес сердца, нарушается его ритм, понижается минутный и ударный объем сердца, сердечный индекс, длительность фаз сердечного цикла. На ЭКГ появляются признаки гипоксии миокарда, нарушения проводимости; сердце меньше способно к гипертрофии; растет общее периферическое сопротивление, повышается артериальное давление, уменьшается количество функционирующих капилляров, образуются "поля плешивости" (зоны, лишенные капилляров). Рефлекторные реакции сердечно-сосудистой системы более инертны, гуморальные - затяжные; ослабевает адренергический и холинергический нервный контроль, сдвиги АД приобретают застойный характер, что способствует развитию артериальной гипертензии.
С возрастом в крови нарушается количество липидов и липоподобных соединений, холестерина. Растет количество липидов низкой и очень низкой плотности (атерогенных); уменьшается -количество липопротеидов высокой плотности и холестерина (антиатерогенных). Возрастает коэффициент атерогенности. Все эти факторы способствуют развитию атеросклероза. Снижаются адаптационные возможности и дыхательной системы, учащается и нарушается ритм дыхания, уменьшается жизненная емкость легких, резервы вдоха и выдоха, вентиляции, снижается диффузионная способность легких, ослабляется рефлекс Геринга-Брейера; развивается дыхательная гипоксия.
Изменения пищеварительной системы проявляются в снижении секреции всех пищеварительных соков, нарушениях моторной деятельности ослабляется перистальтика, возникают старческие запоры; снижается дезинтоксикационная функция печени, эвакуаторно-моторная функция желчного пузыря.
Ослабление функции наблюдается и в других системах. Снижаются экскреторная и выделительная функции почек, почечный плазмо- и кровоток, скорость клубочковой фильтрации, канальцевая реабсорбция, выделение электролитов; суживаются границы приспособляесмости выделительной системы.
Ухудшается регенераторная способность кроветворных органов; снижается функция анлизаторов, мышечная сила, развивается остеопороз, остеохондроз.
Существенные изменения происходят во всех компонентах соединительной ткани; уменьшается содержание структурных гликопротеидов и протеогликанов; развиваются склеротические изменения во всех органах.
Изменение клеток и субклеточных структур
Старение клеток приводит к их деструкции и гибели. Первично стареют высокодифференцированные постмитотические клетки - нервные клетки.
Мышечные клетки, клетки печени, почек стареют в результате собственных возрастных изменений и под влиянием регуляторных воздействий, связанных с первичным старением других элементов. Старение эпидермиса, эпителия и др. связано как с изменением комплекса регуляторных влияний, так и с нарушением кровоснабжения, проницаемости барьеров. Темп старения клеток определяется их отношением к функциональной системе.
В процессе старения во всех клетках происходят морфологические и функциональные изменения:
уменьшается количество митотических клеток, изменяется их способность к делению - удлиняется митотический цикл, меняется динамика роста, их популяция; нарушаются регуляторные влияния на уровне клеточной популяции - уменьшается выработка митогенов и кейлонов, снижается чувствительность к ним делящихся клеток, что может лежать в основе предрасположения к опухолям;
уменьшается способность к пролиферации обратимо постмитотических клеток в ответ на повреждение;
происходят атрофические изменения в необратимо постмитотических клетках, они хуже отвечают на нагрузку, более продолжителен латентный период, длительнее и менее совершенен период восстановления;
изменяется структура ядра; уменьшается в нем количество активного хроматина; увеличиваются размеры и нарушается строение митохондрий, нарушается энергообеспечение клетки, утолщается плазматическая мембрана, изменяется ее пластичность и проницаемость; изменяется эндоплазматический ретикулум, уменьшается число рибосом на его мембране, полисом в цитоплазме - снижаются пластические процессы, увеличивается количество первичных лизосом, растет активность лизосомальных ферментов, снижается стабильность лизосомных мембран;
меняется состав липидов, увеличивается содержание холестерина;
уменьшается число ионных каналов, замедляется активный транспорт;
ослабляется ядерный контроль над цитоплазмой, количественные и качественные изменения между ядром и цитоплазмой;
увеличивается частота хромосомных аберраций;
нарушается структура и функция клеточных мембран, снижается интенсивность микропиноцитоэа;
накапливаются вещества, которые в молодом возрасте встречаются лишь при патологии - липофусцин («пигмент старения», образующийся при участии процессов перекисного окисления липидов); в макрофагах - гемосидерин; между клетками скапливается амилоид, развивается старческий амилоидоз, для которого характерна триада: амилоидов мозга, сердца, панкреатических островков; накапливаются неактивные молекулы ферментов;
уменьшается содержание внутриклеточного калия, что ведет к снижению мембранного потенциала, функций возбудимости и проводимости, чувствительности клеток;
уменьшается число рецепторов, нарушаются межклеточные взаимоотношения ;
нарушается геномная регуляция. Происходят изменения в регуляторных генах, ведущие к сдвигам в биосинтезе белка в условиях напряженной деятельности клеток, органа, что значительно ограничивает приспособительные возможности клеток у старых животных, гиперфункция сердечной мышцы ведет к слабой активации биосинтеза белка и менее выраженной гипертрофии, в результате чего длительная нагрузка быстрее и чаще приводит к сердечной недостаточности; после удаления одной почки активация биосинтеза белка и увеличение веса другой почки тоже менее выражены;
прирост активности ферментов под влиянием гормонов уменьшен ;
падает работоспособность гена, ранее развивается истощение, угасание генетической активности (ранее падает активность ферментов после усиления их биосинтеза под влиянием гормонов) ;
увеличивается содержание фетального Нв;
снижается число различных типов синтезируемой РНК, синтезируются виды, не встречающиеся у молодых животных, белковые антигены, новые для организма;
падает содержание РНК в структурах хроматина, растет прочность связей гистонов с ДНК, что ограничивает возможности генетической активности;
изменяется электролитный состав клетки и влияние гормонов на него и на биосинтез в ней белка;
появляется особый белок - «антиген стареющих клеток» (антиген-маркер стареющих и поврежденных клеток).
Нарушение геномной регуляции в конце концов заканчивается гибелью клетки. Она развивается в результате не только угасания, подавления обмена и функции, но и включения активных механизмов нарушения клеточных структур.
Наряду с деструктивными изменениями в клетке развиваются и приспособительные механизмы. Важнейшие из них:
включение максимального количества клеток в функцию органа - "дежурных" капилляров, легочных альвеол, нейронов и др.
гипертрофия и гиперфункция отдельных клеток, отдельных органоидов клетки;
увеличение числа многоядерных и полиплоидных клеток, способствующее поддержанию определенного уровня биосинтеза белка;
нарастание чувствительности ряда клеток к гормонам и медиаторам;
активация определенных генов - регуляторов, усиление биосинтеза- отдельных ферментов.
активация некоторых факторов репарации, "ремонта" ДНК;
усиление обмена в ряде клеток;
усиление интенсивности гликолиза на фоне ослабления тканевого дыхания;
изменение сопряженности окисления и фосфорилирования;
синтез особых белков антистарения - шаперонов (от французского chaperone - компаньон, сопровождающее лицо). Шапероны - разновидность белков теплового шока, они связывают вновь синтезированные или поврежденные полипептиды, восстанавливая их нативную структуру, делая их более долговечными и активными; предохраняют белки цитоплазмы и ядра от агрегации и денатурации, играя тем самым охранительную роль и являясь «катализаторами» антистарения.
Важная задача - найти количественные и качественные критерии приспособительных механизмов, возможности их стимуляции.
Старение клетки - не сумма старения еу отдельных органоидов, а новый уровень их связи и внутриклеточной регуляции; прогрессирующее снижение восстановительных процессов.
Ежеминутно в организме человека умирает 3 млрд. клеток, часть из них восстанавливается вновь. К 80-ти годам умирает 10 кг клеток тела.
Изменения, происходящие на клеточном и молекулярном уровнях представляют собой основной компонент старения, однако, большая выраженность возрастных изменений проявляется на более высоких уровнях организации - системном и организменном.
Список использованных источников
1. Яцемирская Р.С., Беленькая И.Г. Социальная геронтология: Учеб. пособие для студ.высш. учеб.заведений. М.: Гуманит. изд. центр ВЛАДОС, 1999. 224
. Альперович В.Д. Социальная геронтология. Ростов н/Д.: Феникс, 1997. 576
. Актуальные проблемы в геронтологии: Сообщ. конф/Подгот. Г. Суворова Врач. - 1996 - №7 - с. 37-38.
. Котельников Г.П., Яковлев О.Г., Захарова Н.О. Геронтология и гериатрия: Учебник. - М., Самара: Самарский Дом печати, 1997. - 800с.
. Альперович В.Д. Геронтология. Старость. Социокультурный портрет: Учеб. пособие - М.: Приор: эксперт. бюро, 1998 - 270с.