Антиоксидантная защита клетки в процессе старения
(Данные в пользу свободно-радикальной теории старения)
Свободно-радикальная теория старения предполагает, что реакции с участием свободных радикалов, в значительной степени проявляющиеся в ходе нормального метаболизма, являются скрытыми разрушающими факторами, ответственными за процесс старения ( Harman 1978 ). Подобно более ранним гипотезам, эта гипотеза не подтверждена прямыми экспериментами, причинно-следственные связи между реакциями с участием свободных радикалов и биологическим процессом старения не доказаны. Тем не менее, эта теория имеет явные преимущества перед предыдущими. Теория свободных радикалов дает как молекулярное так и механистическое объяснения сложного процесса старения .
В первых попытках для доказательства теории свободных радикалов на уровне целого организма использовалось питание с антиоксидантными свойствами для снижения повреждающего эффекта свободных радикалов, а, следовательно, замедления процесса старения. Как показано в Табл 2 , некоторые хорошо известные натуральные и синтетические антиоксиданты были использованы в этой попытке продления продолжительности жизни (другими словами, замедления процесса старения) у нематоды, дрозофилы и грызунов. Существенное повышение средней продолжительности жизни было получено в большинстве случаев, однако эффект на максимальную продолжительность жизни был небольшой. Т.к. удлинение максимальной продолжительности жизни является лучшим показателем влияния на процесс старения, эти результаты показывают, что антиоксиданты не влияют на процесс старения.
В 1984 году, суммировав данные на разных млекопитающих, Кутлер ( Cutler 1984 ) вывел корреляцию между антиоксидантной способностью и LEP (энергетическим потенциалом продолжительности жизни ), что по определению обозначает максимальная продолжительность жизни для данного вида умноженная на его скорость метаболизма. Им продемонстрирована положительная корреляция между LEP и активностью основных ферментов-утилизаторов свободных радикалов и предположено, что продолжительность жизни организма зависит от его способности нейтрализовать дыхательное окисление поддержанием оптимального состояния антиоксидантной защиты. Кутлер стандартизовал антиоксидантную способность, выразив ее относительно к специфической скорости метаболизма.
Основные данные в пользу участия свободных радикалов в старении организма получены в исследованиях повреждений биологических компонентов, вызванных свободными радикалами, и их накоплением в клетке . Наличие окислительного повреждения описано для всех до сих пор известных основных типов молекул клетки, включая углеводы, белки, жиры и нуклеиновые кислоты. Предположение состоит в том, что накопление поврежденных молекул в клетках и тканях стареющего организма является следствием снижения возможностей антиоксидантной защиты.
Среди основных клеточных компонентов, подвергающихся воздействию свободных радикалов, липиды являются наиболее изученными, благодаря хорошо разработанным методам их анализа и количественного измерения. Появление возрастной пигментации служило предполагаемой связью между воздействием свободных радикалов и разрушением липидов с возрастом. Традиционно эти возрастные пятна считались опознавательным признаком старения в геронтологических исследованиях. Хотя точные химические свойства возрастных пятен до сих пор не охарактеризованы, принято считать, что их основной составной частью являются поврежденные липиды. Липофусцин (название произошло от греческого lipo - липиды и латинского fuscus - темный) содержит гетерогенную смесь сшитых поперечными связями полимеров липидов и недопереваренных белковых продуктов ( Tsuchida et al., 1987 ). В основном они происходят из поврежденных пероксидацией клеточных органелл, самозахваченных лизосомами.
Связанное с возрастом повреждение жиров содержит в себе разыскиваемый давно ключ к разгадке прогрессирующего нарушения клетки, неизбежного при старении. Биологические мембраны являются мишенью такого повреждающего воздействия, т.к. благодаря обогащенности липидами, они служат центром образования свободных радикалов.
Данные ( Laganiere & Yu 1989 ) поддерживают утверждение, что стареющие животные содержат больше окисленных мембранных липидов . Используя митохондриальные и микросомальные мембраны, выделенные из крыс линии Фишер 344 в возрасте от 6 до 24 месяцев, они показали прогрессивное нарастание уровня пероксидации в мембранных липидах. Затем они продемонстрировали значительное нарастание в образовании малондиальдегида в этих мембранах, хорошо известного показателя пероксидации липидов . Эти исследовали имели возможность проследить возрастные изменения в пероксидации липидов мембран по степени возрастающей с возрастом крыс пероксидации жирных кислот липидов мембраны. Анализ жирных кислот выявил, что как митохондриальные, так и микросомальные мембраны с возрастом становятся более подвержены перокислению благодаря возрастанию количества полиненасыщенных жирных кислот ( ПНЖК ).
