Основные теории старения. Теории старения В организме радикалы могут образоваться

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.

Процесс старения и причины старения волновали и будут волновать умы пока еще смертных и подверженных болезням людей. Поисками бессмертия человечество занимается на протяжении многих веков, пытаясь раскрыть тайные причины старения, обуздать процесс старения и строя заманчивые, но пока еще не совершенные теории старения.

Идеи и труды ученых античного мира, алхимиков из средневековья, философов и естествоиспытателей дожили до наших дней, намного пережив своих создателей.

Несмотря на неудачи, поиски бессмертия не прекратились и сейчас, но теперь за них основательно взялись ученые, имеющие в своих руках новейшие технологии и самые современные знания.

Наука геронтология, возникшая около полувека назад, приняла эстафетную палочку в борьбе со смертью и попытках обмануть процессы старения человеческого организма.

Но для того, чтобы бороться со старостью, для начала необходимо разобраться в ее природе. Но, до сих пор, единого и очевидного взгляда на механизмы и причины старения не существует.

Теория засорения Мечникова

В настоящее время существует несколько десятков теорий старения. Одной из первых теорий – была теория русского биолога Ильи Мечникова, который предположил, что главной причиной старения является засорение организма ядами, образовавшимися в кишечнике. Способы отложить преждевременное старение, основанные на этих взглядах основательно прижились в современной практике сохранения здоровья в виде очистительных клизм, разгрузочных дней, диет, выводящих шлаки и т.д.

И не смотря на то, что теория Мечникова подверглась обоснованной критике, некоторые методы, изначально базирующиеся на ней, действительно работают. Например, те люди, которые питаются умеренно, живут дольше и реже болеют.

Правда это явление в настоящее время имеется и другой взгляд, основанный на идее единства процессов роста и старения, которые запускаются и контролируется так называемым белком TOR. Белок TOR необходим для развития и роста молодого организма, однако, по окончании процесса развития, он становится причиной старения и появления возрастных заболеваний. Внешние действия, замедляющие рост, одновременно замедляют и процессы старения, тем самым увеличивая продолжительность жизни. Например, низкокалорийная диета замедляет рост, но увеличивает продолжительность жизни. В настоящее время изучаются способы подавления активности белка TOR с помощью фармакологических препаратов, а один из таких препаратов (рапамицин) даже применятся в трансплантологии в борьбе с процессами отторжения органов.

Свободно-радикальная теория старения

Наиболее распространенной теорией старения на сегодняшний день является свободно-радикальная теория. Автором, выдвинувшим ее в 1956 году, является Денхан Харман. Он предположил, что механизмы старения обусловлены окислением биополимеров активными формами кислорода. Образование так называемых свободных радикалов постоянно происходят внутри наших клеток (в митохондриях) в процессе жизнедеятельности, а также усиливается при действии токсинов (например при курении или употреблении алкоголя) и радиации. Свободные радикалы – это молекулы, потерявшие один электрон и поэтому ставшие необычайно активными. Для того чтобы вернуть себе устойчивость они отбирают электроны у здоровых молекул, тем самым повреждая их. Под действием свободных радикалов происходит повреждение различных клеточных структур, например клеточных мембран, нуклеиновых кислот, белков и липидов. Повреждение клетки и макромолекул в результате действия активных форм кислорода называется оксидативным стрессом.

Когда свободных радикалов становится слишком много, клетки не успевают нейтрализовать их и восстанавливать свои поврежденные структуры и либо гибнут, либо перерождаются, запуская механизмы роста раковых опухолей и процесс старения.

Роль свободных радикалов в развитии таких заболеваний как болезнь Альцгеймера, катаракта, атеросклероз, дегенеративные заболевания суставов и позвоночника, некоторых видов злокачественных опухолей считается доказанной.

Как и в случае с теорией старения Мечникова, на основе свободно-радикальной теории возникло множество популярных способов сохранить здоровье и предотвратить преждевременное старение. В основе их лежит борьба с процессами окисления и образованием свободных радикалов. По мнению многих специалистов, профилактика старения с точки зрения свободно-радикальной теории заключается в здоровом образе жизни, отказе от алкоголя и курения, в занятиях спортом и здоровом питании, своевременном приёме витаминов и антиоксидантов.

В то же время действие антиоксидантов, входящих в множество БАДов некоторыми учеными ставится под сомнение. Дело в том, что, по их мнению, они действуют на весь организм без разбора и вовсе не там где от них требуется. В результате они разрушают защитные силы организма и нередко вредят. Кроме того, природные легко распознаются организмом и быстро выводятся.

И, тем не менее, идея антиоксидантов продолжает свое развитие.Российский академик Скулачев уже на протяжении нескольких лет проводит разработку и испытания революционного антиоксиданта, который действует избирательно и приостанавливает процесс старения организма.

Эксперименты, проводимые Скулачевым на подопытных животных дают положительные результаты. Подопытные животные живут вдвое дольше, не знают инфарктов, инсультов, гипертонии. Они не заболевают катарактой, глаукомой и дистрофией сетчатки.

Однако полностью остановить запрограммированную смерть академику Скулачеву пока не удалось. Прожив долгую жизнь, подопытные животные заболевают раком и умирают. В связи с этим, Скулачев считает, что рак – это тоже программа, предусмотренная природой в качестве механизма самоуничтожения.

И действительно, если живые организмы перестанут умирать, а поколения сменять друг друга, то остановятся процессы эволюции, а значит, не будет происходить и совершенствование человека. Об эволюционной теории старения и других теориях будет рассказано в следующих статьях, а пока можно подвести некоторые итоги.

На основании описанных теорий старения, можно сделать вывод: для того чтобы продлить свою жизнь и сохранить здоровье необходимо выполнять следующее:

• Вести активный образ жизни.
• Правильно и умеренно питаться.
• Избавиться от вредных привычек.
• Избегать контакта с вредными веществами и радиацией на производстве и в быту.
• Принимать и антиоксиданты.

Одним словом, для того, чтобы замедлить процесс старения, необходимо вести здоровый образ жизни.

Видео процесс старения за 40 секунд:

Видео о здоровом образе жизни, здоровом питании и замедлении старения:

На протяжении всей истории человеческой цивилизации люди мечтали о бессмертии и вечной молодости. В каждой религии потусторонние разумные существа, которые бессмертны и не подвержены старению. И только люди по причине несовершенства, дряхлеют и умирают. Лучшие умы человечества искали истинные причины старения и лекарства от него. Однако тысячелетия поисков так и не принесли результата. Может быть, современная наука хоть на йоту подошла ближе к ответу, что играет основную роль в процессе старения человека?

Причины старения с точки зрения современной науки

популярные теории старения человеческого организма с точки зрения различных научных открытий.

Власть имущие во все времена поощряли работу тех ученых, кто брался за борьбу со старением, ведь любой властитель, чья жизнь клонится к закату, не пожалеет ничего за возможность наслаждаться властью и богатством бесконечно долго. Поэтому база знаний по этой проблематике накоплена достаточно большая. И что же на данный момент удалось узнать о старении? Разработаны теории старения, объясняющие, почему, человек со временем дряхлеет и они разделены на группы:

Молекулярно-генетическая группа

1. Теломерная;
2. Элевационная;
3. Адоптационно-регуляторная;
4. Перекрестных сшивок.

Схоластическая (вероятностная) группа:

1. Влияния свободных радикалов;
2. Радиационная;
3. Апоптоза;
4. Редусомная (автор Оловников);
5. Соматических мутаций;
6. Нейрогенная;
7. Программированного старения;
8. Медавара и Захера.

Молекулярно-генетическая теломерная теория

Это одна из наиболее популярных теорий старения (материал из Wikipedia), и она выдвинута герантологом из США Л. Хейфликом в далеком 1961 году. Он смог экспериментально доказать, что клетки человеческого организма имеют ограниченную способность к делению (в частности, фибробласты способны это сделать не более 50 – 60 раз).

Пример движения молекул.

Однако объяснения этому явлению ученый найти не смог. Его причины были выявлены десять лет спустя, биохимиком А. Н. Оловниковым, который обнаружил на концах каждой ДНК специфические участки – теломеры, укорачивающиеся после каждого деления хромосомы. Когда лимит делений исчерпывается, клетка претерпевает определенные дегенеративные изменения, постепенно приводящие ее к гибели.

Нейрогенная теория

Основоположником данной теории выступил знаменитый академик Павлов И. П. Приверженцы нейрогенной теории считают главной причиной старения человеческого организма функциональные расстройства работы ЦНС.

Геронтологи из Франции, придерживающиеся той же точки зрения, первопричину проблемы видят в уменьшении когнитивных возможностей человеческого головного мозга.
Представители ученого мира Соединенных Штатов связывают постепенное изменение работы организма человека с накоплением шлака в пространствах между клетками головного мозга.

Влияние свободных радикалов

Суть теории заключается в отрицательном влиянии на человека химических частиц, на внешних орбитах которых располагаются неспаренные электроны, благодаря которым они очень активно вступают в реакции с окружающими молекулами.

Теория отрицательного воздействия свободных радикалов.

В организме радикалы могут образоваться:

• как обычный промежуточный продукт в течение нормального обмена веществ;
• под действием мощного источника ионизирующего облучения (радиации).

Подтверждение данной теории старения удалось получить также во время проведения эксперимента с человеческими клетками – фибробластами.

Таким образом, было доказано участие в процессе старения свободных радикалов. Эксперименты по связыванию свободных радикалов, проводимые с целью подтверждения или опровержения данной теории, принесли интересные результаты.

Мушки-дрозофилы и мыши, получавшие в пищу большие дозы витамина Е, способного дезактивировать свободные радикалы, жили ощутимо дольше существ из контрольной группы.

Механика старения

Теоретическое обоснование изменений, происходящих в человеческом организме с возрастом, понятно, а каковы механизмы старения? Они подразделяются на две основные группы:

1. физиологические механизмы;
2. иммунологические механизмы.

Обе группы являются результатом постепенного износа человеческого организма, но проявляются на разных уровнях организации.

Физиологические механизмы

Возраст не щадит любые ткани человеческого организма, в том числе и нервную, которая меняется комплексно на всех уровнях своего существования:

1. структурном;
2. биохимическом;
3. функциональном.

Физиологические механизмы старения на структурном уровне проявляются потерей большого числа нервных клеток спинного мозга, мозжечка и базальных ганглий. Головной мозг при этом страдает гораздо меньше.

Что касается биохимических изменений, то они особенно заметны на примере гипоталамуса. В нем постепенно падает содержание ДОФА-декарбоксилазы и норадреналина, а ацетилхолинэстеразы и моноаминооксидазы, напротив, растет.

Меняются некоторые другие показатели:

• снижается содержание воды в тканях мозга;
• меняется соотношение различных видов липидов;
• усиливаются свободно радикальные процессы;
• растет количество ДНК-мутаций;
• падает скорость синтеза белков.

Следствие всего этого – функциональные расстройства организма:

• заторможенность двигательных реакций;
• замедление запоминания новой информации;
• расстройство фазы глубокого сна;
• изменение осанки;
• гипотония;
• проблемы с регуляцией температуры тела;
• недержание мочи;
• расстройства работы ЖКТ.

С возрастом становится более активной симпатическая система, что оказывает определенное влияния на познавательную функцию.

Иммунологические механизмы

Связь системы кроветворения и иммунитета очень тесна. Обе они защищают организм от заражения инфекциями и развития опухолей. С возрастом не падает гемопоэз, не меняется размер селезенки и лимфатических узлов.

Иммунологические механизмы старения заключаются в:

• сужении резерва систем;
• замедлении их реакции на стрессовые ситуации.

С возрастом снижается обмен цинка, от которого во многом зависит иммунокомпетенция. Улучшить ее параметры можно, принимая препараты, содержащие соли этого металла.

Изменения в человеческом организме в процессе старения

С научной точки зрения, старение является физиологическим процессом, который сопровождается определенными изменениями:

• падает скорость обмена веществ;
• снижается потребление кислорода и выделение углекислого газа;
• уменьшается содержание воды, ионов магния, фосфора и калия в клетках тела;
• растет концентрация ионов хлора, натрия и кальция;
• соли кальция откладываются на сосудистых стенках, нарушая их нормальное функционирование;
• сердце слабеет, — снижаются как минутный, так и ударный объем;
• почки склерозируются, по причине чего падает диурез;
• еда усваивается все хуже из-за снижения продукции пищеварительных ферментов;
• ослабевает и выпадает функция размножения;
• ослабевает иммунитет.

Все эти инволютивные изменения на любом уровне могут происходить по трем типам:

1. ускоренному;
2. естественному;
3. замедленному.

С точки зрения сохранения вечной молодости, интересно рассмотрение последнего пункта. В процессе замедленного старения инволютивно-возрастные изменения организма значительно замедляются, порождая феномен долголетия. Над разгадкой его причине работают лучшие ученые умы человечества.

Можно ли не стареть вообще?

Несмотря на все старания ученых и на то, что известные ныне теории старения охватывают широкий спектр причин, ведущих к инволюции и смерти человека, действенного рецепта вечной молодости так и не было создано. Существуют нестареющие люди , которым удалось остановить этот процесс.

Что нужно делать чтобы отсрочить начало процесса старения и замедлить этот процесс? Сохранить молодость немного дольше, чем большинство окружающих возможно, но для этого следует прилагать усилия с самого раннего возраста.

• употребление чистой пищи без химических добавок любого вида;
• обильное питье;
• умеренные регулярные физические нагрузки;
• употребление в пищу большого количества рыбы или рыбьего жира, содержащего природный антиоксидант – витамин Е;
• сбалансированное питание с большим количеством сырых овощей и фруктов;
• строгий режим сна и бодрствования;
• спокойные доброжелательные отношения со всеми окружающими;
• своевременное лечение любых заболеваний;
• регулярные полные медосмотры;
• регулярная коррекция иммунитета;
• после наступления климакса – коррекция гормонального фона.

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

11 Июля 2008

Механизмы старения достаточно сложны и многообразны. Сегодня существует несколько альтернативных теорий, которые отчасти противоречат друг другу, а отчасти – дополняют. Современная биология уделяет проблеме старения очень большое внимание, и с каждым годом появляются новые факты, позволяющие глубже понять механизмы этого процесса.

МОЛЕКУЛЯРНО-ГЕНЕТИЧЕСКИЕ ТЕОРИИ

Гипотеза, согласно которой причиной старения являются изменения генетического аппарата клетки, является одной из наиболее признанных в современной геронтологии.

Молекулярно-генетические теории подразделяются на две большие группы. Одни ученые рассматривают возрастные изменения генома как наследственно запрограммированные. Другие считают, что старение – результат накопления случайных мутаций. Отсюда следует, что процесс старения может являться или закономерным результатом роста и развития организма, или следствием накопления случайных ошибок в системе хранения и передачи генетической информации.

Теломерная теория

В 1961 году американский геронтолог Л. Хейфлик установил, что человеческие фибробласты – клетки кожи, способные к делению, – «в пробирке» могут делиться не более 50 раз. В честь первооткрывателя это явление назвали «пределом Хейфлика». Однако Хейфлик не предложил никакого объяснения этому явлению. В 1971 г. научный сотрудник Института биохимической физики РАН А.М. Оловников, используя данные о принципах синтеза ДНК в клетках, предложил гипотезу, по которой «предел Хейфлика» объясняется тем, что при каждом клеточном делении хромосомы немного укорачиваются. У хромосом имеются особые концевые участки – теломеры, которые после каждого удвоения хромосом становятся немного короче, и в какой-то момент укорачиваются настолько, что клетка уже не может делиться. Тогда она постепенно теряет жизнеспособность – именно в этом, согласно теломерной теории, и состоит старение клеток. Открытие в 1985 г. фермента теломеразы, достраивающего укороченные теломеры в половых клетках и клетках опухолей, обеспечивая их бессмертие, стало блестящим подтверждением теории Оловникова. Правда, предел в 50-60 делений справедлив далеко не для всех клеток: раковые и стволовые клетки теоретически могут делиться бесконечно долго, в живом организме стволовые клетки могут делиться не десятки, а тысячи раз, но связь старения клеток с укорочением теломер является общепризнанной. Любопытно, что сам автор недавно решил, что теломерная гипотеза не объясняет причин старения, и выдвинул сначала еще одну, редусомную, а потом и вторую, не менее фантастическую – луногравитационную. Обе они не получили ни экспериментального подтверждения, ни одобрения коллег.

Элевационная (онтогенетическая) теория старения

В начале 1950-х годов известный отечественный геронтолог В.М. Дильман выдвинул и обосновал идею о существовании единого регуляторного механизма, определяющего закономерности возрастных изменений различных гомеостатических (поддерживающих постоянство внутренней среды) систем организма. По гипотезе Дильмана, основным звеном механизмов как развития (лат. elevatio – подъем, в переносном смысле – развитие), так и последующего старения организма является гипоталамус – «дирижер» эндокринной системы. Главная причина старения – это возрастное снижение чувствительности гипоталамуса к регуляторным сигналам, поступающим от нервной системы и желез внутренней секреции. На протяжении 1960-80-х гг. с помощью экспериментальных исследований и клинических наблюдений было установлено, что именно этот процесс приводит к возрастным изменениям функций репродуктивной системы и гипоталамо-гипофизарно-надпочечниковой системы, обеспечивающей необходимый уровень вырабатываемых корой надпочечников глюкокортикоидов – «гормонов стресса», суточные колебания их концентрации и повышение секреции при стрессе, и, в конечном итоге, к развитию состояния так называемого «гиперадаптоза».
По концепции Дильмана, старение и связанные с ним болезни – это побочный продукт реализации генетической программы онтогенеза – развития организма. Онтогенетическая модель возрастной патологии открыла новые подходы к профилактике преждевременного старения и болезней, связанных с возрастом и являющихся основными причинами смерти человека: болезней сердца, злокачественных новообразований, инсультов, метаболической иммунодепрессии, атеросклероза, сахарного диабета пожилых и ожирения, психической депрессии, аутоиммунных и некоторых других заболеваний. Из онтогенетической модели следует, что развитие болезней и естественных старческих изменений можно затормозить, если стабилизировать состояние гомеостаза на уровне, достигаемом к окончанию развития организма. Если замедлить скорость старения, то, как полагал В.М. Дильман, можно увеличить видовые пределы жизни человека.

Адаптационно-регуляторная теория

Модель старения, разработанная выдающимся украинским физиологом и геронтологом В.В. Фролькисом в 1960-70-х гг., основана на широко распространенном представлении о том, что старость и смерть генетически запрограммированы. «Изюминка» теории Фролькиса состоит в том, что возрастное развитие и продолжительность жизни определяются балансом двух процессов: наряду с разрушительным процессом старения развертывается процесс «антистарения», для которого Фролькис предложил термин «витаукт» (лат. vita – жизнь, auctum – увеличивать). Этот процесс направлен на поддержание жизнеспособности организма, его адаптацию, увеличение продолжительности жизни. Представления об антистарении (витаукте) получили широкое распространение. Так, в 1995 г. в США состоялся первый международный конгресс по этой проблеме.

Существенным компонентом теории Фролькиса является разработанная им генорегуляторная гипотеза, по которой первичными механизмами старения являются нарушения в работе регуляторных генов, управляющих активностью структурных генов и, в результате, интенсивностью синтеза закодированных в них белков. Возрастные 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.

В.В.Фролькис 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.

СТОХАСТИЧЕСКИЕ (ВЕРОЯТНОСТНЫЕ) ТЕОРИИ

Согласно этой группе теорий, старение – результат случайных процессов на молекулярном уровне. Об этом мы говорили выше: многие исследователи считают, что старение – это следствие накопления случайных мутаций в хромосомах в результате изнашивания механизмов репарации ДНК – исправления ошибок при ее копировании во время деления клеток.

Теория свободных радикалов

Практически одновременно выдвинутая Д.Харманом (1956) и Н.М.Эмануэлем (1958), свободнорадикальная теория 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). Согласно этой теории, причиной нарушения функционирования клеток являются необходимые для многих биохимических процессов свободные радикалы – активные формы кислорода, синтезируемые главным образом в митохондриях – энергетических фабриках клеток.

Если очень агрессивный, химически активный свободный радикал случайно покидает то место, где он нужен, он может повредить и ДНК, и РНК, и белки, и липиды. Природа предусмотрела механизм защиты от избытка свободных радикалов: кроме супероксиддисмутазы и некоторых других синтезируемых в митохондриях и клетках ферментов, 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 вам достаточную дозу полифенолов, также являющихся хорошими антиоксидантами. К сожалению, избыток антиоксидантов – например, при передозировке биологически активных добавок – не только не полезен, но может даже усилить окислительные процессы в клетках.

Старение – это ошибка

Гипотеза «старения по ошибке» была выдвинута в 1954 г. американским физиком М. Сциллардом. Исследуя эффекты воздействия радиации на живые организмы, он показал, что действие ионизирующего излучения существенно сокращает срок жизни людей и животных. Под воздействием радиации происходят многочисленные мутации в молекуле ДНК и инициируются некоторые симптомы старения, такие как седина или раковые опухоли. Из своих наблюдений Сцилард сделал вывод, что мутации являются непосредственной причиной старения живых организмов. Однако он не объяснил факта старения людей и животных, не подвергавшихся облучению.

Его последователь Л. Оргель считал, 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)

Академик В.П. Скулачев называет свою теорию теорией клеточного апоптоза. Апоптоз (греч. «листопад») – процесс запрограммированной гибели клетки. Как деревья избавляются от частей, чтобы сохранить целое, так и каждая отдельная клетка, пройдя свой жизненный цикл, должна отмереть и ее место должна занять новая. Если клетка заразится вирусом, или в ней произойдет мутация, ведущая к озлокачествлению, или просто истечет срок ее существования, то, 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 – изучив этот процесс, Скулачев назвал его митоптозом. Митоптоз 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, с точки зрения Скулачева, – 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. По мнению ученого, старость – это болезнь, которую можно и нужно лечить, программу старения организма можно вывести из строя и тем самым выключить механизм, сокращающий нашу жизнь.

По мнению Скулачева, главная из активных форм кислорода, приводящих к гибели митохондрий и клеток – перекись водорода. В настоящее время под его руководством проходит испытания препарат SKQ, предназначенный для предотвращения признаков старения.