СТАРЕНИЕ ОРГАНИЗМА ЧЕЛОВЕКА: ВВЕДЕНИЕ
Рассмотрены результаты фундаментальных исследований, выполненных, главным образом, в 90-х гг и посвященных выяснению природы и механизмов старения. Основное внимание уделено генетическим и молекулярным факторам старения, в частности, роли теломер и теломераз , свободных радикалов , соматических мутаций и репарации ДНК в механизмах старения и непосредственной их связи с процессами дифференцировки и клеточной гибели ( апоптоз ) и злокачественного роста . Проанализированы современные сведения о возможности замедления старения животных (от нематод до приматов) ограничением калорийности питания. Представлены данные о важной роли шишковидной железы в механизмах старения и возможности увеличения продолжительности жизни животных разных видов при введении пептидных препаратов эпифиза и мелатонина .
Существенное старение населения экономически развитых и развивающихся стран в конце XX века, т.е. увеличение в его структуре доли пожилых [ Доклад ВОЗ 1998 , Epidemiology ea 1996 , Schulz-Aellen ea 1997 ] вызвало закономерное и значительное возрастание интереса к геронтологии , прежде всего, к изучению первичных механизмов старения организмов и популяций, а также факторов, определяющих продолжительность жизни.
В течение последних десятилетий наблюдается беспрецедентное внедрение методов молекулярной биологии и генной инженерии в изучение живой природы, определившее кардинальные изменения в представлениях о природе старения, ставящие на повестку дня вмешательство в генетическую программу развития и старения человека.
Существует большое число теорий и гипотез, претендующих на объяснение механизмов старения. Следует, однако, согласиться с мнением Соэла и Вейндрука [ SohalR.S., ea 1996 ], что любая теория должна отвечать по крайней мере на три вопроса:
1) почему организмы подвергаются прогрессирующему и необратимому уменьшению физиологических функций в последней части своей жизни?
2) почему ожидаемая продолжительность жизни или скорость старения различаются внутри одного вида и между видами?
3) почему экспериментальные воздействия, такие как ограничение калорийности питания, замедляют начало многих возрастных физиологических и патологических изменений и увеличивают среднюю и максимальную продолжительность жизни животных?
Не менее важно получить ответ и на четвертый вопрос - почему факторы, вызывающие бессмертие клеток (т.е. факторы, ведущие к развитию новообразований), ускоряют процесс старения организма [ Anisimov ea 1987 , Anisimov ea 1998 ]?
В данной работе внимание будет уделено тем теориям и концепциям старения, которые определяют лицо современной экспериментальной геронтологии, основные тенденции ее развития в начале XXI в.
Статистические наблюдения показывают, что вероятность смерти (как следствия предшествующей ей заболеваемости) весьма быстро снижается после рождения, достигая минимума в период, близкий моменту полового созревания, а затем начинает неуклонно расти - в развитых странах практически по экспоненте в возрасте старше 28-30 лет ( Harman, 1991 ), Отдельные этапы жизни - и те, которые характеризуют период раннего развития и расцвета, и те, которым свойственно угасание функциональной деятельности по многим ее направлениям, проходят в соответствии с определенными закономерностями. Природа последних и механизмы, по которым они осуществляются, - предмет многолетних, а может быть, и многовековых споров.
Ученые, работающие над проблемой старения имеют своей целью объяснить, почему люди стареют - почему человеческий организм неизбежно изнашивается и умирает.
Участвующие в решении этой задачи ученые рассчитывают, что в результате их усилий могут быть найдены способы замедления процесса старения, который, по их мнению, управляется неким внутренним механизмом, непременно приводящим организм к смерти даже в отсутствие инфекции, несчастного случая или иной насильственной причины. Если такой естественный процесс действительно существует и может быть замедлен, то открывается возможность предотвращения многих раковых и сердечных заболеваний, а также других лишающих трудоспособности и вызывающих смерть болезней, которым взрослые люди по мере старения становятся все более подвержены. Многие исследователи постепенно приходят к убеждению, что исчерпывающее понимание процесса старения вполне достижимо. В 70х гг большинство полученных данных о старении носило описательный характер. Заметным исключением было доказательство того, что ограничение калорийности пищи продлевает жизнь грызунов и других животных. (Каким образом такая диета оказывает свое действие, остается неясным.)
Существвует много теорий старения [ Warner H.R., ea, 1987 ].
В настоящее время основным предметом этих споров является вопрос о том, подчиняются ли упомянутые закономерности преимущественно каким-либо локальным внутриклеточным сигналам, или регуляция осуществляется на общем (системном, или организменном) уровне. При всей схоластичности такой постановки проблемы выясняется, что, когда речь идет о возрастных изменениях, и в частности о процессе старения, в действительности имеются сторонники и той и другой точки зрения. "Клеточники", сталкиваясь с тем, что по мере старения происходит накопление соматических мутаций, увеличивается степень модификации и сшивки белков и возрастает риск заболеваемости и смерти, чаще всего ссылаются на роль свободнорадикальных процессов, разнообразных дефектов на уровне хромосом и на возможность существования специальных генов (один из недавних примеров - теломераза и повреждение ее генетического контроля, - Shay, 1999 ).
"Системники" (по самому определению) являются апологетами утверждения, что без закономерных изменений в регуляторных системах организма не было бы ни самого старения, ни связанных с ним болезней, и подтверждают такое заключение (помимо использования традиционных подходов к решению данной проблемы в соответствии с современными требованиями к "высоким технологиям") указанием на существование генов, контролирующих процессы более общего порядка, например интенсивность метаболизма ( Wood, 1998 ). Логика и огромный фактический материал подсказывают, что многие механизмы возрастных изменений реализуются параллельно друг другу и, следовательно, комбинируются между собой ( Гаврилов, Гаврилова, 1991 ; Kirkwood, Kowald, 1997 ). Большинство исследоватеей сходятся в том, что старение не имеет единой причины. Накопившиеся сведения указывают на множество параллельных или часто взаимодействующих процессов, многие из которых находятся под генетическим контролем. В совокупности эти процессы приводят в итоге к одряхлению организма. См. также Старение организма: эволюционный аспект
Старение организма: гипотеза сомы одноразового использования
Старение организма и старение клеток
Старение организма: роль глюкозы
Старение, рак и метилирование ДНК
Старение организма: в поисках единой теории
