Старение
роста чувствительности клеток в старости к физиологически активным
веществам связан с изменением состояния аденилатциклазной системы. У старых
животных меньшие дозы катехоламинов вызывают в сердце, скелетной мышце и
печени рост активности аденилатциклазы, рост содержания цАМФ. Однако эта
закономерность относится не ко всем клеткам и всем веществам. Так,
чувствительность нейронов спинного мозга к действию инсулина, ЭДДП,
ацинарных клеток слюнной железы к норадреналину падает. Вместе с тем в
старости падает реакционная способность клеток, уменьшается их реакция на
значительные дозы веществ, снижается реактивность клеток.
Материалы, представленные в монографии, позволяют проанализировать
молекулярные механизмы изменения функции клеток. Существенное значение
имеет изменение белковой и фосфолипидной части мембран. Во многих типах
клеток при старении снижается активный транспорт ионов и ряда других
веществ. Это во многом связано с падением активности мембранной К+-, Nа+-
АТФазы, очевидно, с изменением количества и состояния самих ионных каналов.
Блокада К+, Nа+- АТФазы вызывает в клетках старых животных менее выраженные
сдвиги в величине мембранного потенциала. Процессы активного транспорта
ионов, осуществление функции требуют определенных энергетических трат. В
книге представлено немало данных о возрастных изменениях в разных звеньях
процессов генерации энергии в клетке, об ограничении возможности всей этой
системы в старости. Более того, на примере мышечных волокон показано, что
при старении наступает перераспределение различных путей энергетического
обеспечения клетки. Так, в миокарде, в скелетных мышцах относительно
большее значение начинают приобретать гликолитичсские процессы. В старости
во многих клетках уменьшается число белковых рецепторов на мембране и,
очевидно, дрейф рецепторов по поверхности мембраны. Это ограничивает
возможность реакции на большие дозы веществ. Следует указать, что
изменяется не только количество рецепторов, но и их состояние, зависимое от
фосфолипидного окружения. Об этом свидетельствуют результаты опытов, в
которых введение антиоксидантов восстанавливало реакцию клеток на
физиологически активные вещества. Как бы то ни было, частичная дерецепция
клеток при старении нарушает межклеточные взаимоотношения, участие клеток в
системных, общерегуляторных реакциях и является важным механизмом
расстройства их функции.
Открыт новый важный физиологический механизм старения клеток. Речь
идет о существовании связи между активацией биосинтеза белка и
электрическими свойствами плазматической мембраны. Оказалось, что при
активации биосинтеза белка, вызванной различными факторами, в различных
клетках возникает однотипная реакция — гиперполяризация. Благодаря
гиперполяризации изменяются ответные реакции клетки, проницаемость ее
мембраны, участие в системных реакциях. Это обеспечивает определенные
условия для переключения функции клетки на биосинтез белка, сдерживает
течение этого процесса. Предполагается, что развитие гиперполяризации
связано с образованием специального фактора, который в меньших количествах
синтезируется в клетках старых животных.
4.Проявление старения на субклеточном уровне.
[5]Старение организма начинается не только в к клетках. Вполне
очевидно, что нарушение структуры и функции клеток может быть связано с
уменьшением кровоснабжения органа, изменением химического состава крови и,
прежде всего, концентрации гормонов. Нарушение кровоснабжения имеет
особенно большое значение в старении и гибели клеток половых органов,
головного мозга и мышц. Действительно, кровоснабжение этих органов в
старости нарушается особенно существенно, а их клетки наиболее
чувствительны к недостатку кислорода. Более того, характер биохимических
изменений при старении в клетках яичника в общем соответствует тому, что
наблюдается в этих клетках при недостаточном снабжении их кислородом.
В мышечных клетках диафрагмы в процессе старения наблюдается резкое
изменение структуры фибрилл, и характер этих изменений также аналогичен
тем, которые происходят при недостаточном снабжении мышцы кислородом. С
другой стороны, старение клеток яичника в значительной степени обусловлено
нарушением соотношения различных гормонов, регулирующих их функцию. В
пожилом организме к этим механизмам старения и гибели клеток «подключаются»
и иммунологические механизмы. Эффективное функционирование иммунологической
системы — одно из условий надежного существования многих животных, в том
числе человека, подвергающихся воздействию различных чужеродных антигенов.
В процессе старения эта эффективность понижается. И дело не только (и не
столько) в том, что снижается способность организма противостоять
чужеродным антигенам. Хуже то, что клетки, способные к синтезу антител,
начинают вырабатывать их против собственных структур. Такие антитела
называют аутоантителами. Основной причиной их синтеза является потеря
способности клетками, синтезирующими антитела, различать «свое» от
«чужого». Чаще всего, наверное, это связано с мутацией таких клеток, и
тогда попавшие в кровь, например, белки мембран клеток мозга или щитовидной
железы воспринимаются как чужеродные белки, и против них вырабатываются
антитела. Количество аутоантител увеличивается в процессе старения.
Следовательно, в пожилом организме существует постоянная опасность
повреждения ими клеток соответственно головного мозга и щитовидной железы.
Ведь аутоантитела, реагируя со специфическими для них антигенами, нарушают
функцию структур, в состав которых эти антигены входят. Кроме того, клетки,
антигены которых прореагировали с ауто- антителами, могут стать жертвой
макрофагов, особых клетoк, «пожирающих» поврежденные или погибшие 'клетки.
[6]Другой причиной синтеза аутоантител является изменение антигенного
состава тех или иных органов.. У старых организмов обнаруживаются белки,
антигенный состав которых различен. Познакомившись с тем, что было изложено
выше о механизмах различных нарушений синтеза белка при старении, легко
понять, каковы причины этих различий и как их много. Но ведь даже
незначительно измененные белки иммунологической системой могут
распознаваться как чужие, а на них будут синтезированы антитела. И
нарушение кровоснабжения органов, и синтез аутоантител, и изменения
концентрации гормонов — это примеры основных нарушений дистанционного
взаимодействия клеток при старении. Однако клетки взаимодействуют и с
соседними клетками. Мож- . но даже утверждать, что «поддержание нормальных
отношений» между клетками — необходимое условие сохранения ими
жизнеспособности в течение длительных промежутков времени. Особенно велика
роль взаимодействия клеток в процессе развития организма, когда происходит
формирование органов. Однако и после завершения развития организма
нарушение взаимодействия между клетками может иметь для них трагические
последствия. Например, функция нейронов в значительной степени зависит от
окружающих их клеток, а перенос информационной РНК от лимфоцитов к
плазматическим клеткам — необходимое условие выработки антител. Роль
нарушения таких взаимодействий в старении организма еще почти не изучена,
однако то, что мы теперь знаем об изменении при старении мембран клеток,
позволяет нам заключить, что такие нарушения неизбежны, и они являются
одним из важных звеньев процесса старения.
В состав надклеточных функциональных единиц, кроме клеток, входит и
межклеточное вещество. Одной из его функций также является и установление
«правильных взаимоотношений» между клетками, обеспечение их питательными
веществами и кислородом. Основным компонентом межклеточного вещества
является коллаген, количество которого с возрастом увеличивается. То ecть в
процессе старения с возрастом становится все меньше клеток и все больше
межклеточного вещества. Но, кроме количественных изменений, коллаген со
временем подвергается и качественным изменениям. Их возникновение
обусловлено прежде всего тем, что коллаген —другая, кроме ДНК,
макромолекула, практически полностью не обновляется после завершения
синтеза. Возможно, не случайно именно эти макромолекулы (и только они)
состоят из цепей, спирально закрученных друг на друга. Правда, ДНК—это дву-
цепочечная спираль, коллаген — трицепочечная.
Коллаген, выделенный из различных органов старых животных, резко
отличается от коллагена, выделенного из тех же органов молодых. Эти
изменения разнообразны, однако большинство из них является следствием одних
и тех же молекулярных событий — образования между цепями коллагена
ковалентных сшивок (чаще всего между их аминокислотами: лизином и
тирозином). Количество таких сшивок столь закономерно увеличивается по мере
старения, что физико-химические свойства коллагена могут служить критерием
биологического возраста организма. Именно биологического, а не
календарного. Например, после хронического облучения животных ионизирующей
радиацией продолжительность жизни их уменьшается, причем в органах таких
животных развиваются изменения, аналогичные тем, которые можно наблюдать и
