Изменение обмена веществ в процессе старения эритроцита

Безъядерные эритроциты млекопитающих являются наиболее удобными объектами, в которых можно наблюдать отдельные стороны процесса старения, так как в них не происходит синтеза белка и, следовательно, восстановления структур, необходимых для поддержания целостности и жизнедеятельности клетки.

После центрифугирования с большим содержанием воды и липидов обнаруживаются в верхнем слое молодые клетки, старые ­­­­- более плотные, в нижнем слое. В качестве критерия разделения популяций эритроцитов используют содержание креатина, которым наиболее богаты молодые клетки. Биологический возраст эритроцитов эквивалентен их кислотоустойчивости. Большинство старых эритроцитов удаляется из сосудистого русла в связи с механическим разрушением. Чувствительность мембран бычьих эритроцитов от животных зрелого возраста к индуцированному лизису увеличивается с возрастом эритроцитов. Процесс старения повышает гемолитическую чувствительность эритроцитов. Однако, в противоположность этому, некоторые авторы приходят к выводу, что наиболее вероятной причиной гибели эритроцитов и устранения их из сосудистого русла является появление на мембранах эритроцитарных клеток специфических "cтарческих" антигенов, позволяющих организму распознавать и унич­то­жать старые эритроциты.

Старые эритроциты отличаются от молодых по целому ряду параметров. Старые эритроциты, структура которых нарушилась in vivo, более чувствительны к жестким условиям инкубации in vitro, чем молодые эритроциты. Показано, что возраст эритроцитов не коррелировал с объемом клеток. С возрастом в эритроцитах происходит снижение содержания калия, 2, 3-дифосфоглицерата, АТФ и воды, увеличивается концентрация гемоглобина и количество отрицательных зарядов на молекуле гемоглобина, происходит сдвиг кривой диссоциации оксигемоглобина влево, что приводит к ухудшению отдачи кислорода тканям. При старении и механическом травмировании эритроцитов на их поверхности происходит снижение отрицательного заряда, что приводит к ухудшению микрореологии крови. Немаловажное значение при старении эритроцита придают агрегации и структурным перестройкам спектрина.

Старение эритроцитов во многом обусловлено увеличением концентрации кальция и катаболическими процессами в цитоскелете и плазмалемме. При старении эритроцитов человека происходит снижение содержания общего, лабильного и прочносвязанного холес­тери­на, фосфолипидов и общих липидов. Причем, потеря общего холестерина идет более интенсивно на самых поздних стадиях жизни эритроцита. Старые эритроциты имеют сниженную подвижность мембранных липидов, измененный состав, конформацию и расположение в мембране мембранных белков, увеличенное количество связанного с клетками иммуноглобулина G, вначале нарастающую с возрастом способность деформироваться, а затем - сниженную.

При старении эритроцита происходит снижение запасов антиоксидантов и при невозможности их синтетического восстановления, в ПОЛ используются наиболее легко­окисля­емые липиды мембраны и цитоплазмы, что ведет к усилению производства продуктов ПОЛ, истощению ферментативной АО защиты и, в конечном итоге, к повышению проницаемости мембраны, ионному дисбалансу и нарушению способности клетки выполнять свои функции. Под влиянием ряда внутренних и внешних воздействий эритроцит разрушается и удаляется из кровеносного русла.

При старении эритроцита обнаружено также усиление образования дисульфидных мостиков и снижение соотношения восстановленной формы глутатиона к его окисленной форме, что сопровождается накоплением в процессе старения перекисей фосфатидилхолина и фосфатидил­этано­лами­на, а также свободной и связанной формы малонового диальдегида и газообразных конечных продуктов ПОЛ этана, пропана, бутана. Активность антиокислительных ферментов в целом при старении эритроцита понижается, происходит снижение активности глюкозо–6-фосфатдегидрогеназы и повышение концентрации окисленных молекул белков, в том числе ферментативного белка глюкозо-6-фосфатдегидрогеназы, нарушение работы которой приводит в свою очередь к уменьшению восстановительного потенциала клетки, нарушению работы защитного глутатионового механизма и окислительному повреждению эритроцитов. По мере старения эритроцита уменьшается способность к восстановлению метгемоглобина в гемоглобин, что является следствием снижения в эритроците восстановительного и антиокисли­тель­ного потенциалов.

При инкубации эритроцитов in vitro, которая моделирует процесс ускоренного старения клеток, показано двухфазное изменение показателя, характеризующего микровязкость липидного бислоя мембран. Выявленные изменения сходны с наблюдаемыми при старении эритроцитов in vivo.

В присутствии новокаина процесс старения эритроцитов in vitro замедляется, что выражается в понижении темпа снижения их электрофоретической подвижности и фильтруемости по сравнению с инкубацией в отсутствии этого препарата.

Продуктам разрушения эритроцитов придается большое значение в регуляции гемопоэза, так как показано их стимулирующее действие на эритропоэз.

Имеющиеся расхождения в описании процессов старения организма и эритроцита, по-видимому, можно объяснить сменой возрастных популяций эритроцитов при старении организма. Вероятно, в старом организме содержится больше молодых эритроцитов (вследствие более легкого разрушения старых эритроцитов), а в молодом организме - больше старых эритроцитов.

Дыхательная система.

С возрастом снижается жизненная емкость легких, но возрастают остаточный объем и физиологическое мертвое пространство. Дыхание уча­щается и минутный объем повышается. Несмотря на это, снижается альвеолярная вентиля­ция и развивается гипоксемия (насыщение кислородом для ар­териальной крови снижается) — снижается эф­фективность внешнего дыхания и коэффициент использования кислорода, повышается альвеолярно-артериальный гра­диент кислорода.

Повышение содержания кислорода в альвеолярном воздухе и снижение его на конечных этапах в капиллярной сети и тка­нях характеризует в целом кислородный режим старого орга­низма как менее эффективный и напряженный, что проявляется в реакции на физическую нагрузку. Подобные изменения ведут к уменьшению адаптационных возможностей ды­хательной системы, возникновению при различных нагрузках гипоксии.

В организме даже при физиологическом старении развиваются гипоксическая, циркуляторная и тканевая гипоксии.

Пищеварительная система.

При ста­рении обнаруживаются снижение пролифе­рации, атрофия слизистой оболочки и желез желудочно-кишечного тракта. Уменьшается вес печени, площадь энергообразующих и белоксинтезирующих структур клеток, накапливаются липиды и липофусцин. Поджелудочная железа снижает свою функцию с возрас­том.

Для секреторных процессов при старении типично сниже­ние их интенсивности. Уменьшается объем желудочного сока, содержание соляной кислоты и пепсина, ослабляются нервно-тро­фические и регуляторные влияния на пищеварительные железы. Индуцированное выделе­ние соков снижается меньше, чем базальное. Дефицит син­теза гастромукопротеинов приводит к уменьшению выработки внутреннего фактора Кастла. Снижается также общее количество секрета и содержание всех ферментов поджелудочной железы: наименьшее изменение отмечено для амилазы, наибольшее — для липазы.

Изменения со стороны мембранного пищева­рения, гидролиза жиров ведут к стеаторее, снижается общая скорость движения химуса, что сопровождается старческими запорами. Снижение активности лактазы приводит к непереносимости молока. При этом сахар усваивается нормально, что способствует атеросклерозу. На фоне развивающегося снижения потребности в пище возникает дефицит поступления витаминов и микроэлементов в результате снижения их всасывания.

Мочевыделительная система.

В почке отмечают кальциноз и накопление липидов, повышается количество сульфатированных гликозаминогликанов, гидроксипролина.

Клиренсовые пробы и экскреторная функция с возрастом нарушаются значительно. Понижается суточный диурез при сохранности уровня обратной реабсорбции воды в канальцах.

Плотность мочи, содержание в ней электролитов, осмолярность понижаются. Роль нерв­ного регуляторного звена с возрастом для почек снижает­ся, а гуморального — повышается. Снижается число барорецепторов почечных лоханок.

Нервная система.

Головной мозг, нервная и психическая деятельность.

Для старения типично ос­лабление активности коры полушарий, что снижает четкость реакций на раздражители и стереотипное поведение. Трудно вырабатываются тормозные рефлексы, происходит ослабление подвижности нервных процессов, раз­вивается инертность процессов возбуждения и тормо­жения. При этом сохраняется смысловое понимание. Причиной сниже­ния активности коры является ослабление влияния на нее нижележащих нервных структур.

С возрастом снижается эффек­тивность выполнения задач, связанных с гибкостью, интегративностью мышления, творческим подходом, с использова­нием зрительного анализатора и двигательных реакций, тре­бующих большой скорости выполнения. В то же время сохра­няется качество выполнения задач, связанных с опытом и ана­лизом. Личностные качества в старости характеризуются консерватизмом, обидчивостью, эгоцентричностью, властью вос­поминаний, что является основой социальной дезадаптации.

При старении происходит снижение скорости проведения нервного импульса, тормозных процессов, уменьшается размер и количество клеток головного мозга, интенсивно снижается функциональная активность митохондрий и устойчивость мембран лизосом нервных клеток.

Изменения головного мозга характеризуются снижением кровотока, уменьшением потребления кис­лорода, утилизации глюкозы, изменением метаболической и электрической активности, накоплением липо­фусцина. Работоспособность нервных клеток снижается, процессы вос­становления отстают.

Исследования обмена нейромедиаторов показывают малую изменчивость общего обмена катехоламинов, серотонина, ацетилхолина.

Спинной мозг теряет большое количество мотонейро­нов параллельно с выраженным снижением

Спинной мозг с возрастом интенсивности кро­вотока через него. В клетках отмечается накопление липофусцина, уменьшается активность холинэстеразы и АТФ-аз для Na⁺ и К⁺, изменяется электрическая активность нейронов.

Нарастает снижение сухожильных рефлексов. Отеохондроз приводит к сдавливанию нервных корешков и нарушению поступления информации от внутренних органов, нервно-трофическим нарушениям.

Вегетативная нервная система.

Изменения вегетативной нервной системы при старении отражают как нарушения, так и компенсаторные реакции. Ослабляются нерв­но-трофические нервные влияния на ткани, компенсаторно возрастает чувствительность к гуморальным механизмам регуляции, направленная на восстановление гармонич­ности метаболического обеспечения организма в каждом воз­растном периоде. Недостаточность синтеза ацетилхолина в старос­ти проявляется обычно в условиях стимуляции деятельнос­ти ацетилхолиновых систем. Лимитирование син­теза норадреналина при старении связывают со снижением гидроксилирования дофамина. Снижение уровня норадреналина крови сопровождается некоторым увели­чением уровня адреналина, что изменяет характер метабо­лического и психического ответа на стрессорные реакции. Снижается также интенсивность обратного захвата норад­реналина в синапсах и удлиняется время взаимодействия его с рецепторами.

Гипоталамо-гипофизарная регуляция.

Изме­нения ее различных составляющих в процессе старения разнонаправлены и достаточно выражены. Изменения в регуля­рных центрах определяют включение и выключение долговременных программ полового созревания, роста, инволюции тимуса.

Отмечаются атрофические и склеротические из­менения эндокринных желез, уменьшается секреторная активность большинства желез. Наряду с этим возрастает чувствительность к тропным гормонам гипофиза, что можно отнести к компенсаторно-приспособительным механизмам. Возрастает содержание связанной формы гормонов в периферической крови при сохранении количе­ства свободной формы гормона.

Периферические эндокринные железы.

Концентрация различных гормонов в крови при старении изменяется неоднозначно – одних снижается, других увеличивается, третьих – не изменяется. Старение характеризуется снижением количества и синтеза гормонов, при этом снижается эффективный уровень большинства анаболических стероидных гормонов (концентрация большинства пептидных гормонов остается в норме), снижается в связи с ослаблением функции бета- клеток поджелудочной железы содержание инсулина, снижается чувствительность желез внутренней секреции к гипоксии. У женщин в климактерическом периоде уменьшается эффективная концентрация половых стероидов (эстрадиола и прогестерона), а концентрация тестостерона возрастает. У мужчин снижается концентрация тестостерона и несколько увеличивается содержание эстрадиола и прогестерона. Активация ПОЛ в период климактерия отчасти связана с этими дисгормональными изменениями. Снижение индукции ацетилхолинэстеразы эстрадиолом в старости происходит за счет умень­шения уровня рецепторов в ткани.

Факторы, определяющие продолжительность жизни.

Методы замедления процесса старения

Методы увеличения продолжительности активной жизни основаны на знании основных факторов, замедляющих процессы старения

1. Принадлежность к роду долгожителей
2. Желание продолжать жить
3. Отсутствие влияния вредных факторов окружающей среды
4. Отсутствие вредных привычек (алкоголь, курение, наркотики и др.)
5. Высокая двигательная активность
6. Недостаточно калорийное, но сбалансированное по основным компонентам питание
7. Обеспеченность витаминами и микроэлементами
8. Сбалансированная микрофлора кишечника, отсутствие патогенной флоры
9. Высокая антиокислительная активность (профилактический прием препаратов – антиоксидантов)
10. Высокий уровень иммунологической защиты
11. Исключение травмирующего психоэмоционального фактора.
12. Правильный режим труда и отдыха
13. Отсутствие возрастной патологии

14. Отсутствие хронических отравлений и интоксикаций (в т. ч. эндогенных и на производстве).
15. Профилактический прием препаратов- геропротекторов.

Геропротектор – вещество или воздействие, приводящее к увеличению средней продолжительности жизни группы испытуемых. На практике геропротектором допустимо считать вещество или воздействие, которое приводит к снижению биологического возраста человека.

Следует стремиться к триединству эффектов при применении геропротекторов: 1) пролонгирующий – увеличение продолжительности жизни; 2) профилактический – отдаление сроков возникновения возрастной патологии; 3) ювеналогический – замедление темпа старения, уменьшение биологического возраста человека.

Цель геронтологии — не только продлить жизнь, но и улучшить ее качество, сделать ак­тивнее, творчески насыщеннее, а организм человека - трудоспособнее.

Характеристика основных факторов, регулирующих продолжительностьжизни