Биология старения

Введение. 

   Явление старения в той или иной мере наблюдается  практически у всех живых организмов, за исключением ряда организмов с  пренебрежимым старением. 

   Старость  иногда называют «возрастом социальных потерь». Утверждение это не лишено оснований: старость как фаза жизни характеризуется возрастными изменениями в организме человека, изменениями его функциональных возможностей и, соответственно, потребностей, роли в семье и обществе, что зачастую протекает не безболезненно для самого человека и его социального окружения.

     Из прогнозов ООН следует, что  к 2001 году возраст каждого десятого  жителя земли превысит 60 лет. Интенсивно  «стареют» западноевропейские   страны,   США,     Канада   и Япония.     В настоящее время продолжительность жизни достигает в России 67 лет, в США   -   76 лет, во   Франции - 77 лет,   в Канаде   - 78 лет, в Японии - 80 лет.   Средний возраст населения   становится все выше,   а   численность   детей, подростков     и     молодых     людей     сокращается,       что квалифицируется   как «демографическая революция».

    
      К 1995 году доля граждан пожилого возраста в составе населения России (мужчины старше 60 лет, женщины старше 55 лет) достигло   самого высокого уровня за период с 1959 года и составила 20,6 %. В настоящее время   30,2 млн. россиян относятся   к старшему поколению. 

    Как  и в других странах мира, старение  населения стало заметным явлением, влияние которого на ход социального, 
      Она   базируется на универсальных гуманитарных нормах и служит   обоснованием для соответствующих мер   в поддержку пожилых     людей на международном уровне и национальном уровнях. 

   В основе этой признанной системы взглядов - идея гармоничного сочетания полноправного  участия пожилых людей в жизни  общества и заботы о них, удовлетворение их потребностей и реализации потенциала,  накопленного  старшим  поколением. Люди старших возрастов      рассматриваются   мировым   сообществом    как позитивный фактор в процессе социального развития, а не бремя. Уважение к  пожилым и забота о них, что всегда и везде являлось одним  из  немногих  неизменных  качественных  характеристик человеческой цивилизации, отражают взаимозависимость между стремлением     к самосохранению и сохранению человеческого общества, которая не в малой степени обусловило выживание и прогресс человечества.   Важным компонентом является понимание того, что подготовка к старости должна начинаться в детстве и идти на протяжении всего жизненного цикла.

         Тенденция к росту   численности    пожилых и престарелых требует  глубокого изучения демографических процессов и в первую очередь: проблемы пожилых людей, особенностей их развития, биологических и  социальных     возможностей, их потребностей, активной   жизнедеятельности,    социальной защиты и помощи, а также коренного изменения социальной политики в отношении этой, наиболее социально незащищенной категории общества.

           Наше общество сегодня переживает  социально-экономический кризис. Налицо  все признаки: падение производства  и жизненного уровня,   пренебрежение  к нравственности и крушение доверия к нормам   общественной цивилизации,   рост преступности и социальной    дезорганизации,   ложь,   коррупция,    апатия и недоверие к заявлениям и действиям властей. Восстановить нравственность   общества   поможет  связь   поколений   путем передачи   традиций   народа,   норм   поведения,    всеобщего милосердия    и благоразумия. Носителями и хранителями этих ценностей является поколение   пожилых людей,   прошедших вместе  со страной   сложный   путь   развития, войн,   смены руководства и  приоритетов. 

   ОБЩИЕ ЗАКОНОМЕРНОСТИ РАЗВИТИЯ СТАРЕНИЯ 

Внутренне противоречивый характер возрастного  развития, соотношение процессов  регулирования и приспособления определяют многообразие метаболических, структурных и функциональных сдвигов  в процессе старения. Оказалось, что даже один и тот же уровень некоторых показателей обмена и функции организма имеет в разные возрастные периоды неодинаковое внутреннее обеспечение благодаря включению адаптивных механизмов, направленных на сохранение гомеостаза.  

Старение характеризуется нарастающим снижением надежности регуляции гомеостаза, снижением возможного диапазона приспособления. Это отчетливо, выявляется при использовании различных нагрузок, которые неизбежно и постепенно возникают в течение жизни. В этом случае, несмотря на гомеостатический уровень функции, выявляется их изменение в старости. Вся жизнь представляет собой бесконечную цепь потрясений внутренней среды организма, постоянных нарушений гомеостаза. В ходе этих потрясений мобилизуются и совершенствуются адаптационно-регуляторные механизмы, способствующие сохранению гомеостаза. Оказалось, что крысы, длительно ограждаемые от обычных для животных умеренных стрессорных воздействий, живут меньше животных, подвергающихся периодически этим влияниям.  

Старение характеризуется последовательной сменой функционального состояния организма, его потенциальных возможностей, которая укладывается в четыре этапа:

1)оптимальный  базальный уровень функции и  ее высокие потенциальные возможности,

выявляемые  при напряжении;

2) сохранение  базального и потенциального  уровня функции, несмотря на  возрастные изменения, благодаря  включению адаптационно-

регуляторных  механизмов;

3) сохранение  базального уровня функции и  снижение ее потенциальных возможностей  из-за нарастания возрастных нарушений и ограничения адаптационно-регуляторных сдвигов;

4) падение  базального уровня функции, ее  выраженная недостаточность из-за  прогрессирующего снижения адаптационных  возможностей организма. 

Для развития старения характерны гетерохронность, гетеротопность, гетерокинетичность, гетерокатефтенность.  

Г е т е р о  х р о н н  о с т ь —различия во времени наступления старения отдельных тканей, органов, систем.Так, атрофия тимуса у человека начинается в возрасте 13—15 лет, половых желез— в климактерическом периоде, а некоторые функции гипофиза сохраняются в глубокой старости.  

Гетеротопность  —неодинаковая выраженность процесса старения в различных органах, в различных структурах одного и того же органа.Так, старение пучковой зоны коры надпочечника выражено меньше, чем клубочковой и сетчатой зон. Неодинаковые возрастные изменения наступают и различных полях коры головного мозга и т. д. 

Г е т е р о  к и н е т  и ч н о с  т ь. — развитие возрастных изменений с различной скоростью. В одних тканях, возникая довольно рано, они медленно и относительно плавно прогрессируют; в других — развиваются позже, но более быстро. 

 И,  наконец, г е т е р о к а т е ф т е н н о с т ь — разнонаправленность возрастных изменений, связанных подавлением одних и активацией других жизненных процессов в стареющем организме. 

Принципиальное  значение для анализа механизмов старения может иметь сравнительно-геронтологическое  определение динамики различных  изменений обмена, структуры и  функции в процессе старения у  животных с различной видовой продолжительностью жизни (ВПЖ). Изменения, коррелирующие с ВПЖ, называется онтобиологическими, а коррелирующие с хронологическим возрастом животных разных видов, хронобиологическими, и выраженность их тем больше, чем дольше живет животное. Чем выраженное корреляция этих изменений с биологическим возрастом, тем значительнее их вклад в генез самого процесса старения. Так, оказалось, что у крыс линии Вистар и кроликов АД (артериальное давление) к старости не растёт, а у более долгоживущих животных (собака, человек) наблюдается достоверный его подъем. У всех животных с возрастом наступают падение сердечного выброса и рост общего периферического

сопротивления, однако, у крыс и кроликов сдвиги эти не столь значительны, чтобы  вызвать изменения АД.

 Иными  словами, у животных с небольшой ПЖ эти изменения АД как бы ни успевают развиваться. Известно, что остеопороз в старости более выражен у долгоживущих (человек, собака) и очень слабо у короткоживущих (крыса, кролик) животных. 

Итак, многие проявления старения прямо коррелируют с хронологическим возрастом, степень их изменения зависит от фактора времени; они «не успевают» значительно проявиться у короткоживущих животных, хотя, быть может, и протекают у них быстро. Чем стремительнее развивается старение, тем резче выражена неравномерность возрастных изменений, тем значительнее влияние сдвигов в одной системе на состояние других, тем более выражены первичные механизмы старения. 

Существуют  общие, фундаментальные механизмы  старения организмов. Однако качественная и количественная специфика их развития ведет к многообразию их видовых проявлений. Кроме того, следует различать ускоренное и замедленное старение по отношению к среднепопуляционному темпу его течения. 

Гипотезы  и теории старения.

   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.