Старение, его природа и механизмы

Старение – физиологический процесс, сопровождающийся закономерно возникающими в организме возрастными изменениями, характер которых наследственно запрограммирован. Эти изменения распространяются и на физиологические механизмы регуляции гомеостаза, ограничивая адаптационно-компенсаторные реакции организма. В результате снижается способность организма поддерживать гомеостаз, снижается устойчивость к стрессу и, наконец, нарастающая возрастная дестабилизация жизненных функций заканчивается смертью.

Для процессов старения характерны:

1) гетерохронность – разное время появления признаков старения в различных тканях, органах и системах;

2) гетерокинетичность – разная скорость развития в тканях различных возрастных изменений;

3) гетеротопность – неодинаковая выраженность процессов старения в разных органах и тканях.

Наука о старении называется геронтологией. На сегодняшний день в геронтологии существует более 100 теорий старения, отражающих представления о механизмах этого процесса. Все эти теории можно разделить на две большие группы: клеточные и системные теории старения.

I. Клеточные теории старения предполагают, что старение является результатом нарастающей со временем деградации клеточной информации. Рассмотрим наиболее распространённые из них.

1. Теория соматических мутаций. Согласно этой теории, старение является следствием накопления в генах соматических клеток мутаций, возникающих под влиянием повреждающих агентов (например, различные виды радиации). Накопление мутаций приводит к появлению изменённых (не функционирующих) белков, а в последующем – к ухудшению и утрате различных функций организма. Против этой теории приводятся расчёты, свидетельствующие, что частота возникающих в клетках мутаций не столь велика, чтобы вызывать многочисленные изменения, составляющие картину старения.

2. Генетическая мутационная теория является вариантом предыдущей теории и рассматривает старение как следствие ухудшения функционирования генетического аппарата клеток из-за нарушения репарации (восстановления) ДНК.

3. Теория накопления ошибок предполагает накопление ошибок в ходе процессов транскрипции и трансляции генетической информации, приводящих к образованию дефектных, функционально несостоятельных белков в организме, в том числе регуляторных.

4. Теория свободных радикалов. Свободные радикалы – это химические вещества, образующиеся в процессе метаболизма, которые содержат один непарный электрон во внешней орбите. Это делает их весьма реактогенными соединениями. По этой причине свободные радикалы существуют очень недолго и вступают в химическое взаимодействие с различными веществами.

Радикалы могут «атаковать» ДНК или белки, но одним из главных эффектов являются перекисное окисление липидов мембран, сильно влияющее на клеточные процессы. Предполагается, что свободные радикалы за счёт нарушения целостности мембран лизосом увеличивают проницаемость мембран для нуклеаз (ферментов, расщепляющих нуклеиновые кислоты). Последние же, выходя в цитоплазму, могут повреждать геном клетки. Действительно, антиоксиданты, снижающие образование свободных радикалов, увеличивают у животных среднюю продолжительность жизни. Однако их максимальная продолжительность жизни при этом не возрастает. Следовательно, усиление процессов свободно-радикального окисления также не является основным механизмом старения.

5. Теория «сшивки» макромолекул исходит из свойств веществ, обладающих ионизированной группой, образовывать мостики между молекулами ДНК, коллагена и другими, вызывая тем самым нарушение их структуры. Например, «сшивка» коллагена приводит к утрате им эластичности и вызывает появление морщин на коже.

II. Системные теории старения. Вторая группа теорий старения объединяет гипотезы старения целостного организма. Эта группа гипотез полностью не отрицает клеточные теории старения, но концентрирует основное внимание на изменениях на тканевом, органном и организменном уровнях.

1. Теория избыточного накопления. Эта теория рассматривает в качестве одной из причин старения накопление различных веществ в жизненно важных тканях. Так, во многих тканях с возрастом нарастает количество кальция. В субэндотелиальном слое больших артерий накопление холестерина и кальция приводит к образованию атеросклеротических «бляшек», нарушающих циркуляцию крови по сосудам. Также с возрастом увеличивается содержание в организме коллагена, который откладывается между клетками миокарда, в коже и в лёгких, вызывая функциональные нарушения в этих органах. Однако некоторые учёные высказывают мнение, что отложение кальция, холестерина и коллагена могут быть больше следствием, чем причиной старения.

2. Теория накопления липофусцина (старческого пигмента), являющегося продуктом перекисного окисления белков и жиров, связывает развитие старения с накоплением липофусцина в клетках наиболее аэробных тканей – сердца и головного мозга.

3. Иммунологические и аутоиммунологические теории старения. Они связывают старение с нарушениями в иммунной системе, ответственной за различение «своего» и «чужого». Это приводит к поражению локусов ДНК, отвечающих за синтез антител. В результате начинают синтезироваться аномальные антитела, повреждающие собственные ткани организма.

Накопление повреждений клеточных структур происходит и в аппарате управления, в структурах ЦНС, в том числе в гипоталамусе. Это вызывает необратимые изменения в регуляции гомеостаза, в способности организма к адаптации и энергетическому обеспечению функций. Таким образом, предполагается, что в основе старения лежит активация гипоталамических структур или же гипоталамическая дезинформация, что, в любом случае, ведёт к неадекватности регуляторных влияний гипоталамуса.

Подводя итог всему вышесказанному, необходимо отметить многофакторность процесса старения, который нарастает с возрастом и постепенно охватывает все функции организма.