Страница 7 из 9
Увеличение мощности главных гомеостатов в процессе старения означает, что старение и связанные с ним болезни формируются не за счёт снижения, угасания, а, напротив, усиления, перенапряжения деятельности систем, регулирующих энергетические процессы, адаптацию и размножение. Жизнь в процессе старения как бы идёт вразнос, как рано или поздно нечто подобное произойдёт с термостатом, если его регулятор из-за снижения чувствительности будет всё менее и менее сдерживать повышение температуры в системе. Например, известно, что сердце с годами слабеет. Но этому результату (ослаблению) предшествует увеличение его размеров, то есть усиление его мощности. Человек, старея, как бы движется по лестнице, ведущей вверх (поднимается по элеватору).
Возрастные изменения в деятельности трёх основных гомеостатических систем – адаптационной, репродуктивной и энергетической – приводят к возникновению трёх нормальных болезней старения: гиперадаптоза, климакса и ожирения, то есть болезней, которые с той или иной скоростью развиваются всегда в результате закономерного отклонения гомеостаза, связанного с осуществлением программы развития организма. Термином «гиперадаптоз» В. М. Дильман назвал возрастные нарушения в адаптационной системе. Доказательством верности предложенной теории считал учёный то, что десять главных болезней из многих сотен возможных служат причиной смерти каждых восьмидесяти пяти человек из ста. Ими являются: ожирение, сахарный диабет тучных, атеросклероз, гипертоническая болезнь, метаболическая (обменная) иммунодепрессия, аутоиммунные болезни, психическая депрессия и рак. Эти болезни, а также климакс и гиперадаптоз В. М. Дильман обозначал как нормальные болезни старения.
Таким образом, на основе элевационной теории старения появляется возможность искать взаимосвязь между главными и дополнительными факторами развития, созревания и старения организма, а также понять этиологию и патогенез болезней старения. Именно наличие перехода программы развития организма в механизм болезней старения, как считал В. М. Дильман, является неисчерпаемым источником оптимизма в поиске путей и средств противодействия этим болезням. Никто не умирает от старости – люди и в старости умирают от болезней, в принципе излечимых, так как они вызываются нарушением регуляции. Естественная смерть у высших организмов – смерть регулярная!
Глава 8. Теория накопления мутаций
Элевационная теория В. М. Дильмана не могла объяснить того, что же являлось причиной повышения гипоталамического порога, который лежит в основе болезней старения: гиперадаптоза, климакса и ожирения.
Как оказалось, процессы старения, или возрастные изменения деятельности органов и систем, развиваются на клеточном уровне и могут быть объяснены с точки зрения соответствующих молекулярно-генетических теорий [13].
Теория старения в результате накопления мутаций впервые была выдвинута в 1954 году физиком Лео Сциллардом, который пришёл к этому выводу, наблюдая за действием радиации на людей и на животных, сокращавшим их жизнь. Радиация вызывает множественные мутации ДНК, а также ускоряет появление таких признаков старения, как седина и раковые опухоли. Из этого Сциллард сделал вывод, что именно мутации являются причиной старения людей и животных. Он не сумел объяснить, каким образом мутации возникают у людей и у животных, не подвергавшихся облучению, но считал, что они могут являться следствием естественных повреждений клеток.
Вместе с тем было показано, что существует специальная система репарации – восстановления повреждённой ДНК, обеспечивающая относительную прочность её структуры и надёжность в системе передачи наследственной информации. В опытах на животных показана связь между активностью систем репарации ДНК и продолжительностью жизни. Предполагается, что происходит ослабление системы репарации при старении организма. Роль репарации отчётливо выступает во многих случаях наследственного преждевременного старения: прогерии, синдрома Тернера, некоторых формах болезни Дауна и др. Всё же, как считает большинство исследователей, эти репарации недостаточны, и они не приводят к стопроцентному исправлению повреждений.
По мнению некоторых учёных, старение, обусловленное мутациями ДНК, не так серьёзно, как старение, вызванное неисправимыми повреждениями РНК (рибонуклеиновой кислоты), белков и ферментов. Как известно, клеточные РНК образуются в ходе процесса, называемого транскрипцией, то есть в результате синтеза РНК на матрице ДНК, осуществляемого специальными ферментами – РНК-полимеразами. Затем матричные РНК (мРНК) принимают участие в процессе, называемом трансляцией. Трансляция – это синтез белка на матрице мРНК при участии рибосом. Другие РНК после транскрипции подвергаются химическим модификациям и после образования вторичной и третичной структур выполняют функции, зависящие от типа РНК.
Доктор Л. Оргел (1963) предположил, что ошибки в синтезе РНК и белков приводят к старению клеток в результате, как он это назвал, «катастрофы ошибок». Каждая молекула РНК, считанная с ДНК, ответственна за синтез множества копий определённого фермента; РНК служит матрицей, с которой делается множество идентичных копий молекулы белка.
При дефектной РНК каждая белковая молекула или копия будет также дефектна и не сможет эффективно участвовать в реакциях обмена веществ. Кроме того, некоторые ферменты участвуют в производстве белков на базе «матричной» РНК, а другие осуществляют синтез РНК на матрице ДНК. Значит, если ошибка вкралась в структуру РНК или белка, она будет производить всё более ущербные матрицы, что приведёт в конечном итоге к кумулятивному эффекту – лавинообразному накоплению ошибок и к последней катастрофе – смерти.
Учёные действительно обнаружили, что действие ферментов из культуры старых человеческих клеток ненормально: двадцать пять процентов таких ферментов дефектны, что служит подтверждением «теории катастрофы ошибок» Оргела. В настоящее время проводятся работы по предотвращению старения, вызванного накоплением ошибок. Один из способов, который предложен А. Комфортом, заключается в замедлении скорости процессов обмена веществ в клетках, что может уменьшить вероятность возникновения ошибки. Этого можно добиться понижением температуры тела, в результате чего жизнь рыб и черепах действительно удлинялась.
Глава 9. Теломерная теория старения
В 1961 году доктор Леонард Хейфлик опубликовал очень интересные результаты своих экспериментов по делению клеток, которые легли в основу так называемой теории предельного деления клеток, или теории клеточной смерти [15]. Как известно, в человеческом организме существует около трёх трлн клеток, из которых состоят все системы и органы человека. Клетки постоянно делятся, на смену старым приходят новые, благодаря чему наш организм имеет возможность обновляться и восстанавливаться. За определённый отрезок жизни каждый орган человека несколько раз как бы рождается заново, то есть становится вновь молодым. Однако эта способность к обновлению с возрастом постепенно затухает. Доктор Хейфлик заметил, что как лёгочные, так и соматические клетки отмирают после того, как они поделились строго определённое количество раз. Он предположил, что в клетках существует определённый молекулярный счётчик, который фиксирует то, сколько делений уже было сделано, и не даёт клетке делиться сверх определённого генетически заданного предела.
В 1969–1977 годах учёный продолжил свои исследования, но в этот раз уже на клетках человеческого эмбриона. Хейфлик установил, что основные клетки соединительной ткани, фибробласты, могут делиться примерно пятьдесят плюс-минус десять раз, после чего процесс деления прекращается. Причём у новорождённых клетки могут делиться в три раза дольше, чем у стариков. И даже в культуре ткани вне организма клетки делятся тоже не больше пятидесяти раз, после чего они отмирают.
Учёный видоизменил эксперимент и использовал клеточные культуры, которые были заморожены после того, как они уже разделились двадцать пять раз. После оттаивания клетки продолжали делиться, пока не достигли предела в пятьдесят делений, после чего погибли. Когда клетки приближались к своему пределу деления, который получил название «порог Хейфлика», то они напоминали старую ткань с возрастными пигментами, как, например, в постаревших клетках сердца или нервной системы. Гибель клеток или ослабление функции в тех клетках, которые не подвержены делению, приводили к ослаблению отдельных органов и всего организма. В результате утраты способности к обновлению организм не может восстановиться, и его органы и системы необратимо стареют. Оставалось неясным, от чего зависит вышеописанный предел деления, что ограничивает дальнейшее деление клеток.