| Головна |
| «« | ЗМІСТ | »» |
|---|
Молекулярні і клітинні прояви старіння різноманітні. Вони полягають у зміні показників потоків інформації і енергії, стану ультраструктур диференційованих клітин, зниженні інтенсивності клітинної проліферації. Інтенсивність молекулярної репарації ДНК змінюється з віком в деяких типах клітин, але не це є головною причиною клітинного старіння.
У диференційованих клітинах ссавців тварин старіння супроводжується в цілому зниженням транскрипционной активності. Так, у мишей інтенсивність синтезу РНК в ядрах печінкових і нервових клітин між 12-м і 30-м місяцями життя падає на 50%. Зміна синтезу відноситься не тільки до рРНК, що не кодує структуру білків, але і до мРНК.
Швидкість зниження транскрипционной активності ДНК в постмітотічних високодиференційованих клітинах, наприклад нервових, залежить від умов їх існування протягом життя, зокрема від напруженості їх функціонування. Так, одна і та ж функціональне навантаження, розподілена між меншою кількістю клітин, призводить до більш раннього падіння рівня транскрипції в їх ядрах. Було також показано, що паралельно зміни швидкості зниження транскрипції скорочується максимально досягається тваринами тривалість життя. ДНК еукаріотів знаходиться в комплексі з білками - гістонові і негістонових, утворюючи разом з ними хроматин ядер. Припускають, що регуляція транскрипції інформації з ДНК відбувається шляхом зміни ДНК-білкових зв'язків в хроматині. З віком такі зв'язки стають менш рухливими, відзначається зниження вмісту в хроматині негістонових білків.
зміна трансляції в процесі старіння вивчають за змістом рРНК (показник загальної белокобразующей здатності клітини), мРНК (набір утворених білків), активності аміноа- цил-тРНК-синтетаз (ферменти активації амінокислот). Виявилося, що у віці від 12 до 70 років у людей втрачається до половини генів рРНК, що відносяться, як відомо, до помірно повторюваним нуклеотидних послідовностей, які продубльовані в геномі більш 300 раз. Зберігається число генів, по-віді- мому, здатне забезпечити утворення необхідної кількості рРНК. Інтенсивність білкового синтезу в цілому знижується в зрілому віці.
Про вікові зміни набору утворених білків судять за вмістом у клітинах різних ферментів. Отримані дані важко оцінити однозначно, так як виявлені відхилення навіть у групах ферментів, подібних за функції, нерідко різноспрямовано. Разом з тим активність ферментів, відповідальних за окислення, змінюється в старіючому організмі однонаправленно: вона знижується.
Важливе значення при старінні мають зміни енергетики організму, зокрема зворотний зв'язок між тривалістю життя тварин різних видів і питомої швидкістю обміну речовин відзначена давно. Існує особливе поняття енергетичного життєвого потенціалу, що відображає загальну кількість витрачається за життя енергії. Його величина для ссавців (крім приматів) становить приблизно 924 кДж / г, більшості приматів - 1924, лемура, мавпи-капуцина і людини - 3280 кДж / г маси тіла. Зміни потоку енергії в процесі старіння складаються в зниженні кількості мітохондрій в клітинах, а також падіння ефективності їх функціонування. Так, у дорослих щурів кількість кисню, яка споживається на 1 мг білка мітохондрій, більш ніж в 1,5 рази вище, ніж у старих тварин. Важливою властивістю старіючого організму є зміщення в процесах енергозабезпечення функцій співвідношення між тканинним диханням і гликолизом (безкисневому шлях утворення АТФ) на користь останнього.
Зміни в процесі старіння ультраструктури клітин зачіпають практично всі органели як загального, так і спеціального значення. Одночасно може відбуватися накопичення незвичайних речовин, іноді структурно оформлених (липофусцин). Найбільш помітна вікова перебудова постмітотічних високоспеціалізованих клітин - нейронів, кардіоміоцитів.
У відростках мотонейронів старих щурів швидкість транспорту становить приблизно 200, тоді як у зрілих тварин - 320 мм / сут. Паралельно спостерігається зниження інтенсивності синтезу білка і РНК. Відзначається уповільнення проведення нервового імпульсу, а в деяких типах нервових клітин - зменшення кількості утвореного медіатора. Найбільш типовою рисою старіння нервових клітин ссавців і людини є наростаюче нагромадження з віком в цитоплазмі пігменту липофусцина. У 60-річних людей завдяки збільшенню вмісту пігменту частка цитоплазми знижується в 1,3, а у 80-річних - в 2 рази в порівнянні з 40-річними.
Вікове накопичення ліпофусцину поширюється крім нервової системи на серцевий і скелетні м'язи. Ще один приклад зміни в ході старіння спеціальних органел стосується микрофибрилл в клітинах серцевого м'яза, щодо яких починають переважати деструктивні процеси.
На певному етапі прогресивна еволюція життя на Землі виявилася пов'язаної з переходом до більш ефективного аеробного типу енергозабезпечення процесів життєдіяльності. Не слід, однак, забувати, що використання клітинами кисню призводить до утворення вільних радикалів (02, ВІН Н202), Які в силу надзвичайної реакционноспособна можуть викликати швидкі руйнування біологічних структур (мембран, макромолекул). Вільні радикали здатні порушити будь-яка ланка молекулярної організації клітини. Сказане робить їх універсальним фактором старіння на молекулярному і субклітинному рівні незалежно від виду клітини.
З початку 60-х рр. з'явилися нові погляди на значення для старіння і тривалості життя закономірностей клітинної проліферації. На підставі підрахунку числа поділок фібробластів, що висіваються в культуру тканини від ембріона людини і від людей у віці 20 років і вище, було зроблено висновок про межі клітинних поділів (Ліміт Хейфліка), якому відповідає видова тривалість життя.
Разом з тим зберігають своє значення класичні уявлення, що йдуть коренями в XIX століття, які стверджують, що старіння і природне його наслідок - смерть - це своєрідна плата за явище клітинної диференціювання. Вихід клітин в диф- ференціровку для багатьох типів клітин означає старіння і загибель у зв'язку з втратою можливості повернення в мітотичний цикл (нервові клітини, серцева і скелетна м'язи, лейкоцити і еритроцити крові, епітелій ворсин кишечника).