О неравномерности старения.

Часто читают:
Физические упражнения при целлюлите
Упражнения для стройности ног
Талая вода


Питание для продления жизни

Питание, здоровье и продолжительность жизни
Когда становятся стариками
В чем сущность старения
Ускорители старения
Избыточный вес
Умеренно - ограниченное питание
О калорийности питания
За счет чего надо ограничивать питание
Свойства жиров предупреждать атеросклероз
Холестерин - враг или друг?
Сливочное масло
Белки
Витамины
Противосклеротические витамины
Картофель
Минеральные соли
Оздоровители кишечника
Режим питания

 

 

Биологическая организация и старение.

Более ста лет не утихают споры о существовании принципиально различных видов индивидуального развития. Существуют ли биологические системы, которым не свойственно старение? Какова точка зрения ученых в этом споре?

X. Эренберг еще в 1838 г. писал, что размножение инфузорий делением снимает возможности их индивидуальной гибели и придает им бессмертие; они делятся неограниченно в продолжение вереницы бесчисленных лет. По мнению А. Вейсмана, естественная смерть характерна только для многоклеточных организмов, ее нет у одноклеточных. Английский ученый Л. Вудрефф указывает, что одна-единственная клетка при благоприятных внешних условиях без конъюгации или искусственного раздражения в состоянии неограниченно размножаться. Старение и смерть не являются, следовательно, свойством одной клетки. И наконец, в 1966 г. И. В. Давыдовский: "Больше того: у простейших вообще нет ни старости, ни трупа, и то и другое является более поздним продуктом эволюции".

Другого взгляда придерживался выдающийся немецкий ученый М. Бюргер. Он подчеркивал: "Не следует забывать, что типичная организация индивидуума при делении исчезает и в дочерних клетках начинается типичное индивидуальное развитие. Это, однако, означает не что иное, как индивидуальную смерть". А. В. Нагорный, В. Н. Никитин, И. Н. Буланкитт в 1963 г. писали: "Старение и связанная с этим ограниченность во времени индивидуального существования (смерть), очевидно, являются свойствами, имманентными всякой живой организации. Все организмы - от простейших до высших позвоночных - подвергаются возрастному развитию (старению в самом широком смысле этого слова), и каждая живая система с неизбежностью, как к естественному следствию своего существования, приходит к его прекращению - к смерти". И наконец, В. В. Алпатов отмечал: "В противовес утверждению Вейсмана о "бессмертии" простейших надо признать, что явление смерти, т. е. прекращение существования живых особей, встречается на всех ступенях органического мира, в том числе и у одноклеточных" .

Обратимся к фактам, которые используются сторонниками разных взглядов. Известно, что у одноклеточных, например у инфузорий, развитие совершается путем деления и возникновения "дочерних" клеток, каждая из которых в свою очередь способна к делению. Таким образом, из одной материнской клетки возникают две дочерние, и это происходит без образования "трупа". На первый взгляд здесь нет смерти в обычном понимании, не происходит как будто и старения.

Возникает вопрос: а не наступят ли старение и гибель клетки, если проследить их деление в течение длительного времени? Многие исследователи уже через 200-300 поколений одноклеточных отмечали у них явления деградации и гибели. Однако со временем при соблюдении строгих условий опыта не было обнаружено явлений, сопровождающих вырождение инфузорий в самых дальних поколениях. Известный русский биолог С. Метальников за 22 года получил 8704 поколения инфузорий без признаков грубых изменений в них. Особого успеха достиг американский зоолог Л. Вудрефф. В 1907 г. он поместил на часовое стекло с питательной жидкостью одну инфузорию. Затем после каждого нового деления он забирал новую клетку в свежую среду. Его опыт длился до 1943 г. Было получено 21900 поколений, и наблюдались только волнообразные колебания частоты делений без отчетливых проявлений перерождения клеток. Неудачи своих предшественников Вудрефф объяс пял недостаточным обновлением среды, в которой находились одноклеточные. В специальной серии опытов раз в три дня менялся питательный раствор, в котором находились инфузории. В этом случае прогрессивно уменьшалась частота делений инфузорий и вскоре они вымирали.

Все эти опыты как будто бы подтверждали идею потенциального бессмертия одноклеточных, отсутствия у низ смерти и старения. Вместе с тем специальные исследования последних десятилетий позволяют считать, что за период времени от одного до другого деления одноклеточные претерпевают цикл индивидуального развития, определенное место в котором занимают и процессы старения. Оказалось, что изменяется интенсивность дыхания инфузорий, одноклеточные по-иному реагируют на химические раздражители среды, у них улавливаются структурные изменения в разных органоидах клетки, изменяется электрический потенциал клетки и т. д.

Советский биолог Б. П. Токин разработал теорию онтогенеза простейших. Он выявил морфологические и физиологические показатели биологической неравноценности разных этапов индивидуального развития одноклеточных, включая и их старость. В клетке, даже при значительной частоте ее деления, происходит возрастная эволюция, развиваются процессы старения. Гибель же клетки с образованием "трупа" не происходит в связи с обновлением ее обмена, перераспределением ее структур при очередном делении. В этом случае речь идет не о возможном бессмертии индивидуальности, а о потенциальной беспрерывности их возможного видового развития, изменяемого только эволюцией.

Итак, не следует смешивать старение и смерть индивидуума с возможностью бесконечного размножения в живой природе. Без этого не могла бы развиваться жизнь на Земле, изменяющаяся и совершенствующаяся в ходе эволюции. Такое развитие в иных конкретных формах свойственно и высшим организмам благодаря процессам размножения, передачи признаков по наследству. Речь идет об общих законах развития материи.

Условия жизнедеятельности клеток, возможность их бесконечного деления существенно изменяются при возникновении сложных многоклеточных организмов. В сложном организме клетки объединены единой функцией. Появляются специальные регуляторные системы (нервная и гормональная), активно вмешивающиеся во внутриклеточное хозяйство. Деятельность клеток изменяется во имя интересов целостного организма, достижения определенного приспособительного эффекта. Объединение клеток в единую биологическую систему - сложный организм - сопровождалось "разделением обязанностей" между ними, их специализацией, диффереицировкой. "Разделение специальностей" между отдельными клетками в сложном организме привело к совершенствованию его реакций. Высокий приспособительный эффект в условиях специализации функции клеток стал возможен благодаря возникновению специальных систем объединения, координации нервной системы, развитию механизмов нейро-гуморальной регуляции. Грубо говоря, без осуществления этих регуляторных влияний клетки сложного организма с их порой узкой специализацией были бы беспомощны в постоянно меняющейся окружающей среде. Вместе с изменением биологической организации многоклеточных организмов изменились и пути их размножения, в основе воссоздания новых поколений стал половой путь - слияние половых клеток.

Вместе со специализацией клеток в сложном организме изменились и их способности, потенция к делению. Американский исследователь Е. Коудри считал возможным разделить все клетки сложного организма на четыре группы. Первая группа - клетки, существование которых начинается митозом - клеточным делением. Жизнь этих клеток так коротка, что уловить в них старение не удается. Примером их являются клетки эпидермиса, выстилающие кожу, клетки слизистой кишечника и др. Вторая группа - более специализированные клетки, в которых можно проследить ряд возрастных изменений, несмотря на их способность к делению. К ним относятся некоторые клетки крови. Третья группа - специализированные клетки с выраженными процессами старения. Делятся они только в особых условиях; это - клетки печени, почек, щитовидной железы. Четвертая группа - высокодифференцированные клетки, не способные к делению: нервные клетки, мышечные волокна. В этих клетках можно проследить развитие старческих изменений.

Итак, по Коудри, существует прямая зависимость между специализацией, уровием организации клетки, способностью ее к делению и развитием старения.

Таким образом, если одноклеточные могут при определенных оптимальных условиях беспрерывно делиться и при каждом делении обновлять состарившиеся структуры, то у многоклеточных эта способность во многом потеряна. Ученых давно уже беспокоила мысль: не потому ли так ограниченна продолжительность жизни сложных организмов, что клетки их потеряли неудержимую способность к делению? Быть может, если стимулировать процессы деления клеток в организме, это будет противодействовать его старению? Клетки центральной нервной системы и некоторые другие практически не делятся, они живут столько же, сколько и весь организм в целом. Быть может, именно они и лимитируют сроки его жизни? Почему многие клетки в организме потеряли способность к делению? Определяется ли это свойствами самих клеток или же условиями их существования в организме, возникающими внутриклеточными связями?

В начале нашего столетия известный биолог Л. Каррель во Франции и А. А. Максимов в России провели чрезвычайно интересные опыты. Они брали клетки из разных органов теплокровных животных (чаще всего мышей и крыс) и переносили в специальную питательную среду, состоящую из кровяной сыворотки. Оказалось, что при регулярной смене среды клетки, взятые из сердца, щитовидной железы, соединительной ткани нервной системы, могут жить неограниченно долго. Клетки, оторвавшиеся от многочисленных связей организма, вновь обретали способность безгранично делиться. Многое зависело от возраста животного, от которого брались клетки. Чем моложе животное, тем большей скоростью деления обладали клетки. А. Каррель открыл существование в кровяной сыворотке специальных веществ, стимулирующих рост (трефоны) и тормозящих его. С возрастом увеличивается содержание последних, что, по его мнению, сказывается на делении клеток в стареющем организме.

В последние годы американский исследователь Хейфлик выступил с опровержением опытов Карреля. Он установил, что клетки, взятые из организма и перенесенные на тканевую культуру, не могут бесконечно размножаться. Они, по его мнению, живут столько же, сколько и организм, из которого были взяты. Хейфлик считает, что это доказывает существование в клетке механизмов, ограничивающих продолжительность ее жизни.

Детальное изучение особенностей изменения структуры клетки на разных этапах онтогенеза привело крупных исследователей (английского ученого Ч. Майнота, наших соотечественников С. Метальникова, И. И. Шмальгаузена и др.) к мысли, что старение, смерть - результат дифференцировки, специализации клеток. С. Метальников отмечал, что если бы человек обладал такою же способностью выращивать свои отрезанные конечности или голову, как это мы имеем у многих червей и насекомых, если бы он мог восстанавливать свой испорченный кишечник, как это мы наблюдаем у голотурий, то, конечно, ни смерть, ни старость ему не были бы страшны. Высокая специализация клеток, их дифференцировка ведет к ограничению роста, и это уже становится причиной старения и смерти.

Анализируя эти очень интересные представления о связи возрастных изменений со специализацией клеток, с их способностью к делению, следует иметь в виду ряд важных обстоятельств. Дифференцированные клетки обрели в эволюции возможность высокого уровня самообновления, совершенно сбалансированного обмена веществ и энергии. Это и дает возможность клеткам нервной системы существовать 80-100 лет и выполнять специфическую для них функцию. Напомним, что если бы клетки нервной системы быстро делились и сменяли друг друга, то, вероятно, функция высшей нервной деятельности, связанная с переходом временных связей в постоянные, с памятью и т. д., вообще не была бы возможна. Здесь ограниченная способность к делению связана с самым высоким проявлением деятельности живой системы на Земле. Еще недостаточно известны потенциальные биологические возможности продолжительности жизни этих совершенных клеточных образований. Таким образом, эволюция шла в направлении специализации и совершенствования деятельности отдельных клеток, создания высокой надежности их обмена в ходе индивидуального существования.

Важно подчеркнуть, что нам известны многие организмы с низкодифференцированными клеточными элементами. Вместе с тем продолжительность их жизни значительно меньше организмов с высокой специализацией клеток. Нельзя забывать и то, что вместе со специализацией, дифференциацией клеток совершенствуются механизмы приспособления организма к среде, растет его жизнеспособность. Некоторые исследователи считают, что неделящиеся, высокоспециализированные клетки и определяют во многом продолжительность жизни организма. В этом споре следует учитывать, что на новом уровне биологической организации, в сложном организме изменяются свойства клеток, их взаимоотношение друг с другом.

В сложном организме ведущее значение в жизнедеятельности начинают приобретать механизмы взаимосвязи, объединения клеток друг с другом. Вот почему отдельные механизмы старения могут быть условно разделены на клеточные и межклеточные. Межклеточные механизмы старения связаны с путями регуляции, взаимосвязи, сосуществования клеточных элементов. К ним следует отнести механизмы нейрогуморальной регуляции, накопление и обмен продуктов жизнедеятельности, кровоснабжение клеток. Старение представляет собой сплав клеточных и межклеточных механизмов, сплав собственных обменных изменений в клетках и сдвигов в нейрогуморальной регуляции. Эти межклеточные механизмы во многом определяют последовательность развития старения целостного . организма. Вот почему изучение нейрогуморальной регуляции, кровоснабжения тканей и обмена в них метаболитов - важнейший путь в изучении механизмов старения. При анализе любых возрастных изменений решающее значение имеет выяснение того, в какой мере они связаны с межклеточными, регуляторными сдвигами и с первичными изменениями. Благодаря межклеточным механизмам возрастные сдвиги в одних системах (например, в нервной, сердечно-сосудистой) могут привести к вторичным сдвигам в данных тканях.

Наблюдения над беспрерывным делением одноклеточных и ростом культур тканей давно привели многих ученых к мысли о возможности накопления в течение жизни организма продуктов обмена, об отравлении организма. Если регулярно не обновлять питательную среду, то одноклеточные перестают делиться и умирают. Быть может, и в организме высших животных со временем создаются подобные условия? "Причина смерти - самоотравление",- писал И. И. Мечников в своей работе "Этюды о природе человека".

Так возникала попытка объяснения старения организма аутоинтоксикацией. Основоположник этой теории И.И.Мечников считал, что всасывание продуктов гниения из кишечника является главной причиной отравления организма, его старения. Он даже предлагал конкретные мероприятия по предупреждению этого влияния:
а) прием простокваши, содержащей "болгарскую палочку", которая усиливает молочно-кислое брожение и угнетает гниение в кишечнике;
б) удаление части толстого кишечника.

Во взглядах И. И. Мечникова важно не столько резко преувеличенное значение роли толстых кишок, сколько принципиальное обоснование возможности роли самоотравления в генезе старения организма. А. Каррель, вдохновленный своими опытами на тканевых культурах, приходит к выводу, что старение и смерть - результат накопления продуктов обмена в жидкостях организма. Следует учитывать, что в организме животных существуют мощные обезвреживающие системы - печень, почки, потовые железы, метаболизм самих клеточных структур. Кроме того, условия опытов на тканевых культурах несопоставимы с тем, что возникает в целом организме. Это не отрицает возможности влияния продуктов обмена - метаболитов одних групп клеток на другие. Уже в естественных условиях метаболиты являются важнейшими физиологическими регуляторами деятельности клетки. Когда же их накапливается несколько больше, они могут угнетать ее деятельность. Обычно справедливо подчеркивают, что трудно предположить накопление с возрастом больших количеств продуктов жизнедеятельности клеток. Реакции клетки на химические вещества зависят не только от количества вещества и от чувствительности клетки к его действию. Если клетки организма высокочувствительны, то изменение их деятельности будут вызывать меньшие количества метаболитов. В эксперименте эта чувствительность изучается просто: определяются минимальные количества веществ, вызывающие изменения обмена и функции организма.

До сих nop в спорах вокруг представлений о роли аутоинтоксикации в старении организма обсуждалась только одна сторона проблемы: накапливаются ли продукты жизнедеятельности в процессе жизни? Совершенно в тени оказалась другая, менее важная сторона: как изменяется чувствительность к этим метаболитам? При старении нарастает чувствительность клеток к химическим веществам. Они реагируют на меньшие количества химических раздражителей. Это было показано на примере действия различных веществ. Остановимся на тех из них, которые привлекли внимание И. И. Мечникова. Это - гуанидин, фенол, индол и другие продукты белкового обмена. Они образуются в кишечнике при распаде белков, всасываются, с током крови попадают в печень и здесь обезвреживаются. Их накопление может привести к интоксикации. Опыты показали, что старые крысы более чувствительны к действию этих веществ. У них изменения дыхания, судорожные подергивания, сдвиги в ритмической деятельности сердца, в электрической активности мозга возникают при введении дозы фенола в 0,2-0,7 мг, гуанидина - 3,0-5,0 мг на 100 г. У взрослых крыс, чтобы вызвать подобные эффекты, необходимо было вводить значительно большие дозы этих веществ: фенола -1,0-1,5 мг, гуанидина - 10-15 мг на 100 г веса.

Следовательно, у старых животных меньшие количества метаболитов вызывают существенные изменения в деятельности различных систем организма. Отсюда важный вывод: для того чтобы при старении продукты жизнедеятельности оказывали действие, они вовсе не должны накапливаться в колоссальных количествах. Старые клетки будут реагировать на те изменения химизма, которые могут быть допороговыми для животных зрелого возраста. Модифицируя теорию И. И. Мечникова, следует сказать, что накопление продуктов жизнедеятельности, повышение чувствительности клеток к их действию могут быть последовательными звеньями одной цепи возрастных изменений.

С возможным участием механизмов аутоинтоксикации в развитии старения связаны и сдвиги в питании клеток, в общетрофических изменениях.

Выдающийся советский физиолог Г. В. Фольборт в свое время условно разделил различные системы организма на "рабочие" и "обслуживающие". К первым относятся, например, нервная, мышечная системы, ко вторым - сердечно-сосудистая, дыхательная, пищеварительная. Изменения в обслуживающих системах существенно сказываются на метаболизме, доставке питательных веществ к клеткам, выведении из них шлаков. Изменение проницаемости клеточных мембран может быть серьезным препятствием на разных этапах этих процессов. Следовательно, при усложнении биологической организации клетка становится все более зависимой от системы ее трофического обслуживания и сдвиги в этих системах сказываются на возрастных изменениях. Один из примеров - возможное влияние кислородного голодания на развитие старения организма, изученное и показанное советскими учеными Н. Н. Сиротининым, М. С. Мильманом, Н. В. Лауэр, Р. 3. Колчинской.

И наконец, еще один важнейший механизм объединения обмена и функций клеток - нейро-гуморальная регуляция. Вмешиваясь в самые интимные процессы в клетках, она обеспечивает совершенную регуляцию разных сторон клеточного обмена и функций. Совершенные механизмы нейро-гуморальной регуляции противодействуют возрастной деградации, угасанию обмена и функции клеток. Однако, когда старение прогрессирует, в важнейших структурах центральной нервной системы, железах внутренней секреции, периферических синапсах возрастные изменения организма развиваются ускоренным темном.

Итак, в сложном организме существенно изменяются условия существования отдельных клеточных образований. Течение обмена веществ, деятельность клетки зависят от сложности биологической организации, от контактов клеток друг с другом, от сложного комплекса нейро-гуморальных влияний. Отсюда важнейший вывод - старение организма не является простой суммой старения его отдельных клеток. Клетки стареют не просто рядом друг с другом, параллельно друг другу, а сложно влияя друг на друга.

При рассмотрении взаимосвязи между биологической организацией и старением необходимо остановиться на одном из важнейших вопросов геронтологии: каковы принципиальные отличия в старении животных различных видов? На этот вопрос должна дать ответ еще очень слабо развитая отрасль науки - сравнительная геронтология, изучающая проявления старения у разных животных. В связи с этим следует обратить внимание на одно существенное положение. Важнейшая особенность старения - неравномерность развития этого процесса. С возрастом неравномерно изменяются различные системы, органы, отдельные клетки одного и того же органа, органоиды клетки, звенья в пределах единого биохимического цикла и т. д.

Известно, что продолжительность жизни животных варьирует в широких пределах от нескольких дней, месяцев до десятков лет. Чем же отличается старение этих животных друг от друга? Можно ли просто говорить об относительно ускоренном или замедленном темпе развертывания этого процесса при сохранении единого механизма старения? Или различный темп старения отражает иные взаимоотношения в возрастных изменениях разных клеток, органов, систем? В зависимости от темпа старения возникают не только количественные, но и качественные отличия в сложных взаимоотношениях в организме в ходе индивидуального развития. Изменения во взаимоотношении различных систем, в механизмах приспособления, например у крысы, живущей 2,0-2,5 года, и у слона, живущего более 50 лет, существенно отличаются друг от друга.

Сопоставление изменений, возникающих в ходе старения в организме разных животных, позволило нам выдвинуть несколько положений, отражающих важные закономерности соотношения между биологической организацией и старением:
1. Неодинаковый темп старения у животных разных видов, различной биологической организации - результат не только количественных, но и качественных отличий фундаментальных механизмов.
2. Чем стремительнее развивается старение, чем меньше продолжительность жизни, тем резче выражена неравномерность, асинхронность возрастных изменений в разных клетках, тканях, системах.
3. Чем стремительнее развивается старение и резче выражена неравномерность возрастных изменений, тем значительнее влияние сдвигов в одной системе, в одной группе клеток на состояние других.

При старении организма серьезные обменные и функциональные изменения наступают в разных системах, тканях, клетках. Однако когда процесс возрастной деградации развивается стремительно, то сдвиги в одних клеточных образованиях, системах решительным образом изменяют обмен и функцию других тканей, становясь важной причиной их возрастной эволюции. Следовательно, неравномерность возрастных изменений на молекулярном, клеточном уровнях может стать ведущим фактором в цепи последующих событий, развивающихся при старении организма.

Можно условно разделить механизмы старения на первичные и вторичные. Чем стремительнее развивается старение, тем резче выражены первичные возрастные изменения в организме. Если в сложном хозяйстве организма особенно резкими будут изменения в какой-либо одной системе, то это неминуемо скажется и на состоянии других его систем. Можно предполагать, что в тканях, в которых клетки обладают высокой митотической активностью, преобладают вторичные механизмы старения. Следовательно, при фундаментальной, биологической общности в развитии старения существуют качественные отличия в течении этого процесса у разных животных, во многом связанные с темпом, стремительностью развертывания во времени возрастной эволюции. В зависимости от темпа развития старения могут складываться различные взаимоотношения между отдельными органоидами к лоток, между отдельными клетками, системами; сдвиги в одной из групп клеток или систем могут приобретать доминирующее значение.

Выдвигаемые нами положения подчеркивают одно из возможных отличий в развитии старения различных видов животных. Важно и другое. Положения эти могут быть применимы и для характеристики возрастных изменений человека. Очевидно, одно из существенных отличий преждевременного старения от физиологического и состоит в большей выраженности неравномерности возрастных изменений, в возможном ведущем влиянии изменений одной или нескольких систем человека. Чем стремительнее развивается старение, тем существеннее значение возрастных изменений в одной системе в ходе старения всего организма.

В этом убеждает сопоставление состояния здоровья долгожителей с общей массой пожилых и старых людей. Выдающийся советский клиницист Н. Д. Стражеско, обобщая данные специального обследования состояния здоровья долгожителей, приходит к выводу, что у них происходит гармоничное затухание деятельности основных систем организма без резкого изменения их качества. Г. Н. Сичинава подчеркивает, что у людей в возрасте свыше 100 лет изменения обмена и функции развиваются плавно и равномерно. Вместе с тем при изучении подавляющей массы пожилых и старых людей удается отчетливо установить преимущественные возрастные изменения в той или иной системе организма, возникающую асинхронность старения организма. Д. Ф. Чеботарев вместе с сотрудниками Института геронтологии провел комплексное всестороннее изучение деятельности основных систем организма у людей пожилого и старческого возраста. Он пришел к выводу, что существенные изменения раньше всего развиваются в нервной и сердечно-сосудистой системах. Именно эти системы во многом лимитируют возможности дальнейшего возрастного развития человека. На специальной конференции было выдвинуто понятие о существовании синдрома нормальной старости. Это представление основывалось на данных о состоянии здоровья долгожителей. Современные представления о неравномерном течении старения у подавляющего большинства людей позволяют нам выдвинуть положение о существовании ряда синдромов старости, отличающихся по структурным, обменным и функциональным проявлениям старения.

Предыдущая       Следующая

загрузка...

 Серия статей о природе старения:

Старение и старость.

Эволюция и старение. В тексте статьи есть интересная информация - какова продолжительность жизни в зависимости от региона проживания на территории СНГ

Биологическая организация и старение.

Старение клеток.

Биосинтез белка и механизмы старения.

Старение и энергетические процессы в организме.

Возрастные изменения деятельности различных систем организма.

Работоспособность и возраст.

Процессы регуляции и старение организма. Саморегулирующиеся системы организма.

Процессы регуляции и старение рганизма - продолжение.

Процессы регуляции при старении организма - окончание.

Приспособительные механизмы организма при старении - сохранение постоянства внутренней среды.

загрузка...