Старение и антистарение

Старение и антистарение. Новейшие теории старения связывают его развитие с возникновением случайных мутаций и накоплением так называемых генетических ошибок, которые ведут к изменению свойств клеток и в конечном итоге к деградации организма.

На рисунке - влияние рентгеновского облучения 4500 р на продолжительность жизни дрозофил по Б. Стрелеру, 1964 по оси ординат показатель смертности в логарифмическом масштабе, точками обозначены контрольные, треугольниками облученные дрозофилы.

Однако даже такой мутагенный агент, как рентгеновское облучение, не ускорял старение и смерть. К тому же генетические нарушения могли бы привести к старческому вырождению клеток лишь при условии достаточной частоты мутаций и отсутствию их коррекции. Вместе с тем если принять частоту мутаций соматических клеток равной таковой у половых, то в результате накопления летальных локусов к 60-летнему возрасту число выродившихся клеток достигнет всего лишь четырех на миллион.

Явно этого недостаточно, чтобы объяснить фактические темпы старения. С другой стороны, тканевые механизмы, регулирующие развитие клеточных популяций, как известно, весьма чувствительны к цитологическим характеристикам последних. Молчаливое предположение о неспособности механизмов регуляции генетического аппарата адекватно реагировать на изменение этих характеристик не имеет каких-либо фактических доказательств.

Подводя итоги рассмотрению существующих теорий старения и смерти, приходится признать, что их слабой стороной является недооценка или игнорирование самого главного общего свойства живого способности к целесообразному саморегулированию, которое вполне может компенсировать все возникающие во времени структурные или функциональные нарушения, в том числе и генетического управления.

Почему же старение и смерть роковым образом сопровождают жизнь На этот вопрос обычно отвечают исходя из наиболее общего диалектического определения отношения жизни и смерти, которое дал Ф. Энгельс 1874 Жить значит умирать. Действительно, не вызывает сомнений, что смерть, являясь противоположностью жизни, вместе с тем неизбежно порождается ею. Но как это происходит, какие именно свойства и проявления жизни порождают свою противоположность смерть Здесь следует напомнить, как Ф. Энгельс 1877, определяя сущность жизни в виде формы существования белковых тел, подчеркивал, что этот способ существования состоит по своему существу в постоянном самообновлении Определение жизни Энгельса выдвигает в качестве первичного признака жизни именно те качества самоорганизации и самовосстановления, которые лежат в основе всех свойств биокибернетической системы.

Поэтому попытки якобы философского обоснования тезиса о старении как о невосстанавливаемости каких-либо звеньев жизненного обмена веществ неправомерны.

Таким образом, в самой сущности жизни как непрерывном самообновлении еще нет условий, определяющих изменение этих процессов в сторону возрастной деградации. Отсюда следует, что появление этих условий связано с дальнейшим развитием возникшей жизни, в закономерных противоречиях которого и следует искать причины старения и смерти. Одно из основных противоречий, возникающих при развитии жизни, заключается в непрерывно нарастающем разрыве между стабильностью форм ее саморегуляции и изменчивостью внешней среды.

Кроме того, потенциальные возможности безграничного роста ограничиваются ресурсами непосредственного окружения. Поэтому первым шагом в эволюции органического мира с неизбежностью должно быть возникновение механизмов смены форм жизни и самоограничения роста живых систем. Обе эти задачи были решены путем преобразования непрерывного потока жизни в дискретные циклы, вначале путем деления простейших особей с реорганизацией их генетического аппарата, а затем полной замены родительского организма потомством.

Тем самым бесконечная продолжительность постоянного самовосстановления превращается в бесконечную смену конечных циклов индивидуального существования, и жизненный цикл каждого индивидуума завершается активным саморазрушением. Следует подчеркнуть, что в отличие от распространенных теорий старения и смерти, усматривающих их причины в пассивном несовершенстве жизни здесь речь идет об активном дополнительном регуляторном механизме, который на определенном этапе онтогенеза вступает в борьбу с механизмами обеспечения жизни и прерывает ее течение. Жизнь несет смерть не в первичном своем принципе самоорганизации, а во вторичных законах эволюционного развития.

Индивидуальное старение означает не слабость саморегуляции организма, успешно противостоящую мощным внешним воздействиям, а силу саморегуляции вида, которая в состоянии взорвать изнутри эту ультрастабильную биокибернетическую систему. Такой взгляд требует принципиально иного подхода к проявлениям старения, которые должны рассматриваться не как пассивные следствия несовершенства организации жизни, а как активные действия механизмов более общего ее регулирования.

В этом смысле именно смерть, как это не парадоксально, явилась одним из первых эволюционных приобретений приспособительного значения. Нет ничего удивительного в том, что приспособление, полезное для вида, может быть вредным и даже гибельным для индивидуума. Достаточно вспомнить о материнском инстинкте, заставляющем самок широкого круга животных жертвовать жизнью ради спасения потомства, или миграции лососевых, достигающих нерестилища ценой смертельного истощения.

В общебиологическом плане индивидуальная смерть становится необходимым условием прогресса вида. Как известно, новые свойства организмов, приобретаемые в ходе приспособительной эволюции, реализуются в виде его активных функций. Например, приспособление к гетеротрофному питанию создало функцию пищеварения, приспособление к неблагоприятным условиям путем изменения среды обитания обусловило появление функции передвижения.

Подобным образом приспособление к прогрессивному развитию вида привело к возникновению не только общеизвестной функции размножения, но и ее дополнения пока еще малоизученной функции деструкции, организмов родительских особей, сыгравших свою биологическую роль продолжателей рода. Таким образом, с эволюционной точки зрения, старение и смерть представляют собой активные деструктивные функции организма, проявление биологически целесообразной для вида, хотя и отрицательной для индивидуума саморегуляции Закономерное включение в действие функции саморазрушения именно после того, как завершается функция размножения, является общим правилом, которое можно иллюстрировать множеством примеров.

Яркой иллюстрацией из жизни растений может служить мексиканская агава, которая живет десятки лет, пока не зацветет. Тогда она приносит плод и гибнет. Среди животных особенно наглядные примеры дают насекомые вся жизнь крылатой поденки длится несколько часов, в течение которых она взлетает, спаривается в воздухе и после откладки яиц погибает.

Скоропостижное старение и смерть, наступающие у бабочек Fumea crassiorella вскоре после оплодотворения и откладки яиц, можно задержать при индивидуальном содержании, предотвращающем спаривание Общеизвестно, что в жизни человека период старения наступает вслед за периодом расцвета половой деятельности. Именно после 40 50 лет появляются в облике и поведении человека постепенно нарастающие признаки приближающейся старости.

Все исследования в области геронтологии приводят к совпадающим результатам, что именно начиная с этого возраста развиваются деструктивные изменения в органах на физико-химическом, клеточном и тканевом уровнях, падает эффективность вегетативных функций, снижается физическая сила и умственные способности человека. Может быть эффекты омоложения, достигаемые с помощью половых гормонов Steinach, 1920, цитотоксической сыворотки А. А. Богомолец, 1938, недостаточного питания В. Н. Никитин, 1958 помимо их общего стимулирующего действия, в какой-то мере связаны и с отсрочкой развития функции саморазрушения.

Взгляд на cтарение и смерть, как проявления активной функции саморазрушения, ставит вопрос о физиологическом механизме реализации этой функции. Возникновение этой функции в донервную эпоху эволюции говорит о ее гуморальной природе, а тесная связь с репродуктивной деятельностью организма может направить поиски в сторону гонадотропных гормонов. Однако эндрокринные факторы выступают в этом случае не как причина, а как один из исполнительных механизмов разрушения тканей.

Геронтолог В.В. Фролькис определял старость как время сокращения приспособительных возможностей организма. Однако в предложенной им более 30 лет назад адаптационно-регуляторной теории старения он не только констатировал факт снижения приспособительных возможностей организма, но и свидетельствовал о появлении новых компенсаторных возможностей организма. Именно на пути анализа фундаментальных механизмов старения В.В. Фролькису удалось доказать, что наряду с процессами старения существуют и процессы антистарения, или витаукт от лат. вита жизнь, ауктум увеличивать.

Процессы витаукта это механизмы саморегуляции, которые противостоят разрушительным тенденциям и направлены на стабилизацию жизнедеятельности организма и увеличение продолжительности его жизни. В возрастных изменениях, по мнению В.В. Фролькиса, особое значение имеют сдвиги на уровне регуляции работы генов, в которых заключен код построения белков, а также на уровне нервной и гормональной регуляции гомеостаза.

Первичные механизмы старения связаны с нарушением генной регуляции. Чрезвычайно важно то, что изменение генной регуляции может привести к активации репрессированных, ранее молчавших генов. Сотрудники лаборатории В.В. Фролькиса провели опыты, давшие парадоксальный результат. Вещества, блокировавшие определенную группу генов, которые, очевидно, отвечают за синтез белков старения, приводили к довольно значительному увеличению продолжительности жизни.

На основе этих исследований был сделан следующий вывод если удастся выделить такой ген и контролировать его работу, то продолжительность жизни клетки резко возрастет. Исследователи предположили, что наряду с белками старения, существуют белки антистарения. Они стабилизируют мембрану клетки, защищают некоторые другие белки от разрушающего влияния, предупреждают клетку о гибели.

Проявления процесса антистарения удалось обнаружить на разных уровнях жизнедеятельности организма, причем одни механизмы направлены на создание более надежных, менее разрушаемых систем, а другие на компенсацию, ликвидацию последствий старения. Часть механизмов антистарения закреплена наследственно. В качестве примеров можно привести систему репарации генетического аппарата восстановление молекулы ДНК от повреждений и систему обезвреживания так называемых свободных радикалов, повреждающих белки, нуклеиновые кислоты, мембраны клеток.

Антистарение потому и является витауктом, что не только противодействует старению, но и приводит к новым формам функциональной организации, способствующим увеличению адаптационных возможностей организма. К наиболее важным адаптивным механизмам относится активация ряда ферментов и повышение чувствительности рецепторов к гормонам при ослаблении функции некоторых желез внутренней секреции в частности, гормонов щитовидной железы, участвующих в эмоциональном статусе человека.

Последнее явление имеет довольно широкое распространение. Благодаря ему повышается чувствительность организма ко многим физиологически активным веществам, лекарственным препаратам и др. В.В. Фролькис выдвинул гипотезу о существовании стресс-возраст-синдрома, основу которой составляет представление о стрессе, разработанное Г. Селье. Как известно, Г. Селье полагал, что без стресса невозможна нормальная жизнедеятельность организма, а полная свобода от стрессов равносильна смерти.

В.В. Фролькис обратил внимание на то, что многие проявления старения сходны с изменениями, возникающими у взрослых при стрессе. К ним можно отнести изменение баланса положительных и отрицательных эмоций, неравномерное изменение возбудимости различных структур лимбической системы и гипоталамуса, изменение соотношения тонуса симпатических и парасимпатических влияний, ослабление нервного контроля и т.д. При стресс-возраст-синдроме часть воздействий имеет приспособительное значение, однако многие другие могут стать причиной повреждения и болезней.

Если в молодом возрасте стрессовая ситуация мобилизует приспособительные возможности организма, то в пожилом возрасте на фоне уже имеющегося стресс-возраст- синдрома дополнительные стрессы приводят к стойкому повышению артериального давления, инфаркту, инсульту и т.п. Человеческую жизнь В.В. Фролькис разделил на три этапа, между которыми нет резких переходов онтогенез в его классическом понимании как период роста и становления репродуктивной способности мезогенез относительно стабильный период баланса процессов старения и антистарения витаукта продление периода мезогенеза привело бы к оптимальному изменению не только продолжительности, но и качества жизни геронтогенез период преобладания процессов старения над витауктом, период неуклонного снижения жизнеспособности, приспособительных возможностей организма.

На этой основе В.В. Фролькис предложил следующую биологическую формулу индивидуального развития организма на протяжении жизни этагенез от греч. этас возраст онтогенез мезогенез геронтогенез. 4.