Причины и механизмы старения

10.08.2016
В настоящее время нельзя сделать окончательный вывод о причинах старения. Многочисленные гипотезы относительно этого процесса можно разделить на две основные группы. Гипотезы первой группы предусматривают, что старение является результатом накопления невосстанавливаемых повреждений, возникающих в организме на протяжении жизни. Повреждающими факторами могут быть ионизирующее излучение, в том числе и фоновое, а также изменение pH и температуры в микрообъемах среды. Кроме того, большое повреждающее действие оказывают свободные радикалы и пероксиды, которые могут образовываться в результате окисления веществ в организме. Как известно, эти соединения химически чрезвычайно активны и способны вызывать повреждение молекул, разрывая их или образуя внутримолекулярные и межмолекулярные сшивки. Накопление в процессе старения плохо растворимого коллагена и липофусцина, возможно, является результатом такого свободнорадикального окисления.

Наиболее угрожающие последствия при старении могут иметь повреждения молекулы ДНК или ферментативных систем, принимающих участие в синтезе нуклеиновых кислот, поскольку они сопровождаются накоплением ошибок и существенных изменений в генетическом аппарате, возникновением мутаций. Есть предположения, что накопление одних ошибок со временем приводит к появлению новых, обусловливая лавинообразное нарастание процесса, и заканчивается “катастрофой ошибок”. Действительно, при старении повышается частота хромосомных аберраций в клетках, однако отсутствуют доказательства учащения мутаций и появления “ошибочных” белков. Кроме того, в организме есть могущественные защитные механизмы — антиоксидантная система, репаративные ферменты поврежденной ДНК, апоптоз. Однако скорость изменений, возникающих при старении, выше той, которая могла бы быть обеспечена упомянутыми механизмами защиты.

Согласно гипотезам второй группы, старение — это генетически запрограммированный процесс, который возник в эволюции как инструмент, ограничивающий продолжительность индивидуальной жизни. Быстрая смена поколений способствует лучшей приспособляемости к условиям существования и защищает вид от вымирания в большей степени, чем потенциальное бессмертие отдельного лица. Ярким доказательством этого является значительное отличие максимальной продолжительности жизни животных различных видов. В таком случае старение нужно рассматривать как один из этапов онтогенеза, когда достижение одной фазы развития сопровождается изменениями и выработкой индукторов для следующей фазы. Данные, полученные при пересадке тканей молодого животного старому и наоборот, свидетельствуют об активном влиянии тканей старческого организма в сторону старения. Некоторые исследователи допускают, что генетическая запрограммированность возникает как результат процессов дифференциации организма, которые автоматически продлеваются в пострепродуктивный период, находящийся вне действия естественного отбора.
Причины и механизмы старения

Существует несколько вариантов механизма развития возрастных изменений (рис. 11).

Первый вариант предусматривает, что причины старения приблизительно в одинаковой мере и одновременно действуют на разные элементы организма (обозначены А, В и С), обусловливая равномерное их нарушение. Второй вариант выделяет одно звено в организме, которое из-за своей слабости или повышенной нагрузки на него первым выходит из строя, становясь в дальнейшем своеобразным “водителем” (пейсмекером) возрастных изменений и обусловливая вторичные изменения в других, более устойчивых звеньях. На роль такого “водителя” старения могли бы претендовать гипоталамус, эпифиз, соединительная ткань, иммунная система. Третий вариант предусматривает, что старение возникает как результат деятельности определенных механизмов, для которых генерация возрастных изменений в других тканях является их нормальной функцией (“часы”), а не следствием каких-то повреждений. Такая функциональная активность механизма может быть неодинаково воспринята разными органами или дифференцированно адресоваться разным тканям. При этом не обязательно, чтобы роль “часов” на протяжении всего процесса старения принадлежала одним и тем же образованиям; она последовательно может переходить от одних к другим.

Накопленные экспериментальные данные не подтверждают первый из предлагаемых механизмов старения, а дальнейшие исследования должны дать основания к выбору одного из двух оставшихся.