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 (постоянство внутренней среды), 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. 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.

К числу наиболее значимых явлений в индивидуальном развитии современного человека относится увеличение средней продолжительности жизни. С ним связано изменение возрастного состава популяций, которое выражается в прогрессивном возрастании числа людей пожилого и старческого возраста. Показатель уровня «демографической старости», т.е. доля лиц старше 60 лет, почти во всех экономически развитых странах превышает ныне 12%. Этот феномен очень важен и интересен с биологической, медицинской и социально-экономической точек зрения. Изучение процессов старения является одной из задач геронтологии, науки, изучающей природу самой продолжительности жизни.

Старение – это универсальный и закономерный биологический процесс, характеризующийся постепенностью, неодновременностью и необратимостью, ведущий к снижению адаптационных возможностей и жизнеспособности индивида и, в конечном итоге, определяющий продолжительность его жизни.

Проявления старения многообразны и затрагивают все уровни организации – от молекулярного до систем саморегуляции организма. К числу его внешних проявлений относятся уменьшение роста, изменение формы и состава тела, сглаживание контуров, перераспределение жира, снижение амплитуды движений грудной клетки, уменьшение размеров лица в связи с потерей зубов и редукцией альвеолярных отростков челюстей, увеличение объема мозговой части черепа, ширины носа и рта, утончение губ, разнообразные изменения эктодермальных органов (уменьшение количества сальных желез, толщины эпидермиса и сосочкового слоя кожи, поседение) и др.

Изменения в нервной системе с возрастом затрагивают как структурные (уменьшение массы мозга, величины и плотности нейронов и т.п.), так и функциональные параметры (снижение активности нервных клеток, изменения в электроэнцефалограмме, и т.д.). Для стареющих людей характерны уменьшение остроты зрения и аккомодационной способности глаза, ухудшение слуха, возможно, также вкусовой и некоторых видов кожной чувствительности. Изменяются масса тела, снижается активность ряда эндокринных желез, например, щитовидной и половых. Снижается интенсивность биосинтеза белков, повышается содержание жира в различных тканях и в крови, изменяется соотношение липидных фракций, снижается толерантность к углеводам и инсулиновой регуляции углеводного обмена. Значительные изменения наблюдаются в структурных и функциональных характеристиках таких систем организма, как пищеварительная, дыхательная, выделительная, сердечно-сосудистая, иммунная.

Однако процесс старения подвежен контролю со стороны адаптационных регуляторных систем. В ходе его протекают не только процессы деградации и снижения функций отдельных клеток и организма в целом, но и мобилизуются важные приспособительные механизмы, т.е. развертываются компенсаторно-старческие процессы – витаукт. Так, снижение уровня секреции некоторых гормонов компенсируется повышением чувствительности клеток к их действию; при гибели одних клеток другие начинают функционировать более активно и т.п.

Как и процессы роста, будучи одной из стадий развития, старение протекает гетерохронно. Так, атрофия органа иммунологической защиты организма – тимуса – начинается в 13–15 лет, а гонад у женщин – в 48–52 года. В костной системе отдельные сдвиги могут проявляться очень рано, но развиваться медленно, тогда как в нервной системе изменения могут долго оставаться незамеченными, но затем развиваются очень быстро. Нужно, следовательно, разграничивать старение как длительный гетерохронный процесс и старость как его заключительную фазу, характер и время наступления которой определяется многими причинами.

Для определения биологического возраста могут быть использованы различные морфологические, физиолого-биохимические, иммунологические и другие показатели, отражающие состояние здоровья, возможности адаптации, общую и профессиональную работоспособность. Для определения биологического возраста в период старения может быть использован микроэлектрофорез: отношение числа электроотрицательных клеточных ядер эпителия к электронейтральным снижается примерно в 8 раз к 80–85 годам по сравнению с 20–29 годами.

Старение и длительность жизни зависят от воздействия многих экзо- и эндогенных факторов. При межвидовых сопоставлениях продолжительность жизни оказалась положительно связанной с массой тела и мозга, коэффициентом церебрализации, величиной поверхности коры мозга, массой надпочечников, возрастом полового созревания, длительностью зрелого периода. Отрицательная корреляция наблюдалась с интенсивностью метаболизма, частотой хромосомных аберраций, содержанием свободных радикалов в тканях, скоростью перекисного окисления липидов. Таким образом, обнаруживается прямая связь между видовой продолжительностью жизни и мощностью систем жизнеобеспечения.

Не существует однозначного определения видовой продолжительности жизни. Условно под ней понимается тот возраст, до которого потенциально могут дожить примерно 80% представителей вида. Однако это не какой-то один возраст, а диапазон значений нормальной продолжительности жизни с ее крайними вариантами – скоротечностью и долгожительством.

Французский натуралист XVIII в. Ж.Бюффон считал, что продолжительность жизни должна примерно в 6–7 раз превышать длительность ростового периода, что для человека составляет 90–100 лет. В этот интервал укладывается значительная часть приводимых разными авторами оценок. При всей относительности оценок этот срок, видимо, близок к границе долголетия. Максимальная продолжительность жизни человека составляет, возможно, около 130 лет.

Индивидуальная продолжительность жизни может зависеть от конкретного генотипа. Генеалогическим методом обнаружена небольшая положительная корреляция между длительностью жизни родителей и потомков. Она наибольшая, когда оба родителя – долгожители.

Влияние половых различий на длительность жизни может определяться генетическим фактором. Более высокая надежность работы генетического аппарата у женских индивидуумов должна соответствовать большей продолжительности жизни. Однако это предположение подтверждается не для всех видов животных. С другой стороны, в соответствии с гипотезой о мужской части популяции как ее эволюционном авангарде тенденция к удлинению жизни должна быть лучше выражена у мужчин. Эта точка зрения подкрепляется фактами существования чемпионов-долгожителей, которые чаще встречаются среди мужчин.

Особый интерес для изучения проблемы старения и продолжительности жизни представляет разностороннее изучение долгожителей как людей с оптимальным состоянием важнейших физиологических функций. Долгожительскими считаются популяции, в которых отношение числа лиц старше 90 лет к числу людей старше 60 лет составляет 50–60%. Основными центрами долгожительства на территории бывшего СССР являются Северный Кавказ и Закавказье, Якутия.

Комплексное изучение групп долгожителей в Абхазии, осуществленное в совместных советско-американских исследованиях, показало, что биологический статус представителей долгожительских популяций характеризуется некоторыми особенностями: замедленными (примерно на 1,5 года) темпами соматического и полового развития и скелетного созревания, меньшей интенсивностью возрастных негативных изменений скелета, пониженным уровнем обменных процессов в периоде зрелости и др. В женской части долгожительских популяций преобладает «средний вариант» соматического развития.

Огромное значение в определении длительности жизни человека, особенно максимальной, имеют психологическая, медицинская, экономическая, экологическая сферы. Ионизирующая радиация, химические мутагены и другие повреждающие факторы приводят к снижению продолжительности жизни. В ускорении старения немаловажную роль играет стресс.

Индивидуальная продолжительность жизни является результатом взаимодействия множества факторов. Вероятно, свойственная современному человеку длительность жизни потенциально была достигнута уже в верхнем палеолите, однако в эту эпоху и даже много позже еще отсутствовали условия, необходимые для ее реализации. В среднем и верхнем палеолите, мезолите и неолите возрастной рубеж в 50 лет переходило, видимо, не более 4,5% населения. В эпоху позднего железа (раннеримское время) старческого возраста достигало 10–11% населения.

Множественность факторов и проявлений процесса старения обусловила существование большого числа гипотез о его природе и причинах. Можно выделить две основные группы концепций.

К первой группе относятся представления, группирующиеся вокруг общемолекулярной теории ошибок, рассматривающей процесс старения как результат накопления в организме поврежденных молекул, происходящий случайно. С возрастом доля «поврежденной биомассы» непрерывно нарастает, что приводит к снижению функциональных возможностей организма, и тем больше, чем интенсивнее обмен. Другая группа гипотез определяет старение как закономерный, в значительной степени генетически запрограммированный процесс, логическое следствие дифференцированного роста и созревания.

Было бы неверно противопоставлять эти две позиции: представление о старении как следствии развития и клеточной дифференцировки не только не исключает, но, напротив, предполагает возможность влияние разнообразных случайных молекулярных повреждений, которые, накапливаясь, будут порождать дальнейшие ошибки. Вообще, большая часть существующих гипотез о механизмах старения объясняет их первичными изменениями генетического аппарата клетки, будь то запрограммированный процесс снижения активности генома или накопление ошибок в системе хранения и передачи наследственной информации.

Из числа концепций, рассматривающих процессы старения на организменном уровне, следует упомянуть гипотезы о ведущей роли нейроэндокринной системы, например гипотезу «гипоталамических часов», объясняющую старение первичными изменениями в гипоталамусе.

Комплексный подход к проблеме старения предложен в адаптационно-регуляторной теории. В ней ведущая роль в механизмах старения на уровне целостного организма отводится нейрогуморальной регуляции. На молекулярном уровне основное значение имеют изменения в работе регуляторных генов как активной и подвижной части генетического аппарата.

Согласно предположению Р.Катлера, свойственное человеку, как и многим видам животных вообще (например, хищным, копытным, приматам), эволюционное возрастание продолжительности жизни, обусловлено несколькими параллельно работающими механизмами: снижением скорости всех процессов старения; повышенем эффективности защитных и репаративных процессов и замедлением развития. При этом на молекулярном уровне главным ключевым механизмом, по-видимому, являются нарушения в работе регуляторных генов.

Таким образом старение – это результат естественного отбора, сдвигающего все неблагоприятные генетические эффекты к возрасту, до которого доживают лишь немногие особи. По расчетам Катлера, максимальная длительность жизни человека за последние 100 тыс. лет его существования возросла в среднем на 14 лет, а скорость старения снизилась на 20%.

В современную эпоху наибольшее значение приобретает проблема «отодвигания» развития основных заболеваний, влияющих на старение и длительность жизни, замедление процессов биологической, психологической и социальной инволюции, т.е. продление активного долголетия.

С точки зрения философии, процесс старения обусловлен естественным вырождением колонии клеток организма под воздействием факторов внешней среды. У людей и животных при воспроизводстве идет восполнение утерянной или поврежденной генетической информации, за счет эффекта наложения свойств двух особей противоположного пола на генном уровне. Т.е. срабатывает принцип вероятностной компенсации. Именно поэтому существует возможность противостояния видов вредным влияниям окружающей среды. В целом, любой отдельный организм на земле можно рассматривать как сложно организованную колонию одноклеточных организмов, которые способны на три стадии своей эволюции. Процесс старения обусловлен только влиянием внешних факторов (реликтовое излучение, отрицательные экологические факторы и.т.п.), разрушающих генные структуры колонии и способствующих их вырождению, так как организм можно рассматривать как обособленную систему, не способную к воспроизводству и обмену своего организма в плане восполнения потерянной информации на третьей стадии развития. Существуют теории, подтвержденные научными результатами, что внедрение извне вирусов и других носителей способствуют, по указанным выше причинам, восполнению нарушенного строя генов, тем самым, отдаляют процесс вырождения клеток организма т.е. процесса старения. Несмотря на это, сегодня старение организма есть не только неизбежный, но и необходимый процесс любого субъективного существа на земле. Существуют философские и религиозные течения, которые вводят в ранг свойств человека его интеллект способный управлять процессом старения, как переносчик и обменник поврежденной генной информации. Можно только надеяться на то что это первый шаг к рождению сверхсуществ, которые никогда не стареют.

Социальные аспекты

Социальный статус каждой возрастной группы и её влияние в обществе тесно связаны с экономической продуктивностью этой группы. В аграрных обществах пожилые люди имеют высокий статус и являются объектом внимания. Их жизненный опыт и знания высоко ценятся, особенно в дописьменных обществах, где знания передаются устно. Потребность в их знаниях позволяет пожилым людям продолжать быть продуктивными членами общества.

В обществах с высоким уровнем индустриализации и урбанизации статус пожилых людей заметно изменился, уменьшив значение пожилых людей, а в некоторых случаях даже достигнув негативного отношения к старым людям —эйджизма. Оказывается, физическая неспособность пожилых людей трудиться имеет относительно небольшую роль, а за потерю значения отвечает несколько иных факторов. Среди них наибольшую роль играет постоянное введение новых технологий, которые требуют непрерывного образования и тренировки, которые в меньшей мере доступны старым людям. Меньшую роль играет большое число всё ещё достаточно крепких старых работников, которые ограничивают возможности трудоустройства новому поколению и уменьшение количества людей, которые работают на себя, что могло бы дать старым людям возможность постепенного снижения количества работы. В связи с общим повышением уровня образования, опыт старых людей, наоборот, играет всё меньшую роль.

Хотя в некоторых областях старые люди всё ещё сохраняют высокую активность, например в политике, в общем случае всё чаще пожилые люди уходят на пенсию с окончанием наиболее продуктивного периода жизни, что приводит к проблемам психологической адаптации к новым условиям. В первую очередь проблемы появляются в связи с уменьшением влияния старых людей, чувства собственной невостребованности и наличия значительного количества свободного времени. Кроме того, для большого количества людей в старости становятся острее финансовые проблемы, хотя во многих случаях эти проблемы ложатся на общество.

В связи с наличием свободного времени, семейные взаимоотношения в большей мере стремятся быть центром внимания пожилых людей. Тем не менее, в связи с изменениями в семейной структуре в развитых странах, большие семьи разделились и пожилые люди всё чаше не живут рядом со своими детьми и другими родственниками. Из-за этого перед обществами становится проблема большей приспособляемости пожилых людей к независимому существованию.

Важным фактором в социологии старения является сексуальная и репродуктивная активность. В развитых странах мужчины продолжают становиться отцами даже в возрасте 65 лет и старше.

Для пожилых людей характерно сопротивление изменениям, хотя в большей мере это поясняется не неспособностью к приспосабливаемости, а увеличением толерантности. В помощь приспосабливаемости пожилых людей к новым условиям разрабатываются специальные учебные программы, рассчитанные на эту категорию людей.

Дата добавления: 2015-06-30; просмотров: 250; Нарушение авторских прав

Мы поможем в написании ваших работ!