На протяжении многих лет человечество волнует вопрос: как победить старость и оставаться молодым долгие годы? На данном этапе развития медицины невозможно дать точный ответ на этот вопрос, но наука не стоит на месте, и на сегодняшний день ученые сделали большой рывок в области понимания процессов старения.
Что такое старение. Основные причины
Старение - сложный физиологический процесс, происходящий с организмом каждого живого существа. Иными словами, с достижением определенного возраста жизненные функции постепенно угасают.
Существует ряд причин, провоцирующих преждевременное старение организма человека. К ним относят:
- постоянные стрессовые ситуации;
- чрезмерную физическую активность;
- злоупотребление алкоголем, курение;
- несоблюдение режима питания (частое употребление кофе и иных кофеиносодержащих напитков);
- повышенный уровень сахара;
- наличие сопутствующего тяжелого заболевания.
Прогерия. Описание и симптомы
Процесс увядания организма происходит в большинстве случаев в определенном возрасте, однако есть люди с синдромом преждевременного старения. В медицине такой синдром имеет название прогерии. Происходит это из-за дефектов ДНК человека, провоцирующих изменения внутренних органов и кожи. В мире насчитывается около 350 случаев этого заболевания. Ему подвержены как дети, так и взрослые.
Детская разновидность болезни называется синдромом Хатчинсона-Гилфорда. У детей, подверженных данному синдрому, наблюдаются изменения организма, характерные для людей пожилого возраста: заболевания сердечно-сосудистой системы, увядание кожных покровов, проблемы опорно-двигательного аппарата, облысение, атеросклероз. В среднем дети с данным заболеванием живут не дольше 11-13 лет.
Люди со взрослой разновидностью прогерии начинают стареть, как правило, на третьем десятке. В 20 лет появляются первые признаки: седые волосы, истончение эпидермиса, выпадение волос. В период полового созревания отмечается замедленный рост. К 30 годам у человека появляются серьезные заболевания, характерные для людей более старшего возраста: катаракта, сахарный диабет, злокачественные образования, остеопороз, на коже образуются морщины и др. Данный синдром имеет название синдрома Вернера. Человек с синдромом Вернера редко доживает до 60 лет. В целом прогноз неблагоприятный, большинство людей умирают в результате сопутствующих заболеваний.
Основные теории и механизмы старения
В настоящее время существует несколько современных теорий старения человека. В 19-м веке немецкий ученый - биолог Август Вейсман предположил, что существует механизм старения живых организмов. Тогда его гипотеза не была принята коллегами, однако на данный момент большинство фактов указывают на правильность этой теории. Современные ученые придерживаются мнения о воздействии на процесс старения множества различных факторов, снижающих сопротивляемость организма.
Теория апоптоза
Выдвинутая Владимиром Скулачевым теория апоптоза основывается на утверждении о некой программе «самоубийства клеток», которую при определенном подходе можно отменить.
Скулачев убежден, что каждая клетка в организме находится в пределах определенного органа и существует до тех пор, пока она пребывает в соответственном биохимическом окружении. Иными словами, апоптоз - это самоликвидация клетки, направленная на нормальное развитие остальных клеток организма. Процесс самоликвидации клетки, в отличие от некроза, не является «насильственным» и заранее запрограммирован в каждой клетке. Ярким примером апоптоза можно считать развитие человеческого эмбриона в утробе матери. На определенных сроках беременности у человеческого эмбриона появляется отросток, похожий на хвост, который впоследствии отмирает за ненадобностью.
По мнению Скулачева, клетка, зараженная вирусом, подвержена апоптозу, поскольку мешает функционированию остальных клеток. Происходит процесс ее «самоубийства», а оставшиеся части остальные клетки используют как строительный материал.
Теория свободных радикалов
В 1956 году ученый Денхем Харман предположил, что виновниками старения являются свободные радикалы, а точнее их воздействие на клетки живого организма. Харман считал, что радикалы, образующиеся в результате клеточного дыхания, могут негативно воздействовать на организм, вызывая со временем мутацию в ДНК. Предполагалось, что соблюдение человеком специальной диеты и прием некоторых препаратов, воздействующих на свободно-радикальные реакции, могут значительно увеличить продолжительность жизни. Однако данная теория старения человека подвержена сомнениям по многим причинам. Ученые сходятся во мнении, что старение человеческого организма - сложный процесс, в развитии которого играют роль как генетическая предрасположенность, так и воздействие внешних и внутренних факторов. Несмотря на это, есть подтверждения об участии свободных радикалов в развитии многих возрастных болезней.
Элевационная теория
В начале 50-х годов была выдвинута элевационная теория старения организма. Согласно данной теории, процесс старения запускается в результате повышения порога чувствительности гипоталамуса к гормонам, содержащимся в крови человека. Родоначальником теории является Владимир Дильман - ученый из Ленинграда. Он считал, что воздействие гормонов на гипоталамус приводит к увеличению их концентрации в крови. В результате этого у человека появляется ряд заболеваний, характерных для людей пожилого возраста: диабет, злокачественные опухоли, ожирение, снижение иммунитета, сердечно-сосудистые заболевания. Дильман полагал, что всеми процессами в организме управляет головной мозг, в том числе и уровнем гормонов. В организме каждого живого существа действует программа развития организма, заложенная на генетическом уровне, а старение и сопутствующие заболевания являются лишь побочным эффектом ее реализации.
Теория «перекрестных сшивок»
Согласно этой теории старения человека, сахара, вступающие в работу с белками, сшивают их между собой, нарушая правильную работу клеток. В результате образования перекрестных связей теряется эластичность тканей. Особенно опасен такой процесс для артериальных стенок. В этом случае потеря эластичности может привести к повышению кровяного давления и как следствие - к инсульту. Перекрестные сшивки образуются в результате метаболизма, естественного процесса в организме человека. В большинстве случаев они разрушаются самостоятельно, однако в настоящее время было обнаружено воздействие глюкозепана - молекулы AGE-типа в подавляющем большинстве образований перекрестных сшивок. Связи, образованные этой молекулой, настолько крепки, что организм не может бороться с ними самостоятельно, в результате чего нарушается нормальная работа внутренних органов, что является основной причиной старения. На данный момент ведется ряд исследований по воздействию на молекулу глюкозепана.
Теломерная теория
В 1961 году американский ученый Л. Хейфлик совершил открытие. В результате наблюдения за фибробластами он установил, что они могут делиться только определенное количество раз, при этом к концу процесса деления клетки имеют признаки старения, а потом погибают.
В 1971 Алексей Оловников предположил, что такая планка деления клеток связана с процессом удвоения ДНК. Дело в том, что теломеры (концы линейных хромосом) с каждым делением укорачиваются, и впоследствии клетка уже не может делиться. Была установлена связь между длиной теломер и человеческим возрастом. Таким образом, чем старше становится человек, тем короче становятся ДНК теломер.
В настоящее время не существует единой теории старения человека, поскольку большинство современных теорий изучают отдельные процессы этого явления. Но, изучив некоторые причины и механизмы, человек способен воздействовать на них и продлить себе жизнь на долгие годы.
Что такое биологический возраст и как его определить
Многие ученые сходятся во мнении, что не цифра в паспорте отражает реальный возраст людей. Количество прожитых лет может абсолютно не совпадать с биологическим возрастом. Но как же понять, сколько человеку лет на самом деле? На сегодняшний момент существует множество тестов на биологический возраст. К сожалению, ни один из них не дает четкого ответа на вопрос, как же победить старение, однако возможно получить реальное представление о состоянии организма на данный момент. Одним из таких тестов является определение степени старения клеток организма по анализу крови. На основе исследования биомаркеров (показателей старения человека) ученые делают вывод о состоянии органов и систем организма. Благодаря данному тесту врачам удается обнаружить проблемы на раннем сроке и предотвратить их дальнейшее развитие.
На просторах Интернета можно встретить множество разнообразных и интересных тестов на биологический возраст. Какими бы ни были результаты, биологический возраст не приговор, а лишь один из поводов пересмотреть образ жизни.
Как предотвратить процесс старения
В настоящее время существует наука геронтология, изучающая различные аспекты старения живых организмов, в том числе и человека. В основе этой науки лежит изучение множества аспектов старения, а также способы борьбы с ним. Не секрет, что процесс старения возможно как ускорить, так и замедлить. Для этого достаточно соблюдать определенные профилактические меры, направленные на улучшение самочувствия и общего состояния организма. Мы стареем не от старости, а от воздействия множества внешних и внутренних факторов. Первые возрастные изменения в организме начинаются приблизительно в двадцатилетнем возрасте. Именно в этот момент необходимо принимать меры, направленные на профилактику старения.
Ученые-геронтологи выделили несколько наиболее эффективных способов в борьбе со старостью.
Отказ от вредных привычек
Многие люди недооценивают воздействие никотина на организм, а ведь именно он является мощнейшим триггером различных заболеваний. В ходе исследований было установлено, что курение укорачивает жизнь в среднем на 8-15 лет. Вдобавок люди, имеющие подобного рода вредную привычку, более подвержены тяжелым заболеваниям. Курение оказывает негативное влияние не только на внутренние органы, но и на кожу.
Однако не многие люди готовы расстаться с сигаретой, поскольку курение уже давно вошло в привычку. В этом случае очень важно найти единомышленников и бросать курить постепенно, поскольку резкий отказ от никотина может быть причиной стресса для нервной системы.
Важно отметить, что редкое употребление качественных алкогольных напитков, таких как вино или коньяк, могут оказать положительное воздействие на сосуды и нервную систему. Но злоупотреблять алкоголем все же не стоит. Достаточно выпить пару бокалов хорошего вина по выходным.
Правильное питание
Ни для кого не секрет, что правильное питание является отличной профилактикой от многих заболеваний, но мало кто знает, что сбалансированный рацион помогает людям сохранить молодость на долгие годы.
Интересным способом питания пользуются жители Средиземноморских регионов. В их рационе преобладают морепродукты, орехи, фрукты и овощи. Красное мясо, напротив, употребляется в крайне редких случаях. Важно также соблюдать правильный режим приема воды, поскольку обезвоживание негативно влияет на обмен веществ, работу внутренних органов, циркуляции крови, приводит к повышенной зашлакованности организма. В норме человек должен употреблять 2,5-3 литра чистой воды в сутки.
Физические нагрузки
Научно доказано, что в процессе жизни теломеры - концевые участки человеческой хромосомы, укорачиваются, но у «подвижных» людей этот процесс происходит намного быстрее. Идеальной профилактикой старения может стать простой комплекс физических упражнений. Физическая активность должна быть умеренной.
Не стоит подвергать свой организм большим нагрузкам, в противном случае он будет работать на пределе своих возможностей. Необходимо найти занятие по душе. Можно заниматься йогой или фитнесом по 20 минут, но каждый день. Таким образом можно достигнуть максимального эффекта.
Соблюдение режима сна
В жестких условиях современного мира многие люди пренебрегают таким немаловажным компонентом здоровья, как сон. Нехватка сна и отдыха оказывает колоссальное действие на нервную систему человека. Снижается умственная способность, концентрация внимания, нарушается мыслительный процесс, повышается раздражительность, появляются частые головные боли, снижается иммунитет.
Постоянный недосып может привести к нарушению выработки гормона сна - мелатонина. Дефицит мелатонина может привести ко множеству негативных последствий, поскольку именно он оказывает на человека мощный антиоксидантный эффект и замедляет процесс старения организма.
Диагностика состояния здоровья
Иногда проблему легче предотвратить, чем решить, именно поэтому важно знать заранее о возможных рисках развития того или иного заболевания. К счастью, медицина не стоит на месте и в настоящее время существует множество диагностик и скриннинг-программ, помогающих увидеть полноценную картину состояния здоровья еще до того, как заболевание перешло в активную форму. Рекомендовано сдавать общий анализ крови хотя бы раз в год - это поможет контролировать уровень сахара и холестерина в организме.
Периодический мониторинг состояния здоровья поможет вылечить множество болезней на раннем этапе их возникновения. Особенно важно проходить необходимые обследования после 40 лет. Такая привычка позволяет вовремя заметить возрастные изменения организма и предотвратить сопутствующие недуги.
Боремся со старением при помощи витаминов
Как утверждают ученые, мы стареем не от старости. Одной из причин может стать дефицит витаминов и минералов, в значительной степени сказывающийся на продолжительности жизни. Например, витамины группы В необходимы для правильной работы центральной нервной системы и мозга. Витамин D снижает риск возникновения сердечно-сосудистых заболеваний и обеспечивает обновление костной ткани. Основным помощником из группы микроэлементов является магний. Дело в том, что организм не в состоянии вырабатывать магний самостоятельно и вынужден получать его из пищи или в виде добавок. Однако недостаток магния может ускорить процесс дегенерации клеток. Именно поэтому, многие специалисты назначают своим пациентам витамины против старения и для нормализации работы организма.
Не стоит самостоятельно заниматься лечением. Необходимые назначения должен делать только врач. В противном случае может возникнуть риск передозировки витаминов, что принесет больший вред организму, чем их дефицит.
Процесс старения и причины старения волновали и будут волновать умы пока еще смертных и подверженных болезням людей. Поисками бессмертия человечество занимается на протяжении многих веков, пытаясь раскрыть тайные причины старения, обуздать процесс старения и строя заманчивые, но пока еще не совершенные теории старения.
Идеи и труды ученых античного мира, алхимиков из средневековья, философов и естествоиспытателей дожили до наших дней, намного пережив своих создателей.
Несмотря на неудачи, поиски бессмертия не прекратились и сейчас, но теперь за них основательно взялись ученые, имеющие в своих руках новейшие технологии и самые современные знания.
Наука геронтология, возникшая около полувека назад, приняла эстафетную палочку в борьбе со смертью и попытках обмануть процессы старения человеческого организма.
Но для того, чтобы бороться со старостью, для начала необходимо разобраться в ее природе. Но, до сих пор, единого и очевидного взгляда на механизмы и причины старения не существует.
Теория засорения Мечникова
В настоящее время существует несколько десятков теорий старения. Одной из первых теорий – была теория русского биолога Ильи Мечникова, который предположил, что главной причиной старения является засорение организма ядами, образовавшимися в кишечнике. Способы отложить преждевременное старение, основанные на этих взглядах основательно прижились в современной практике сохранения здоровья в виде очистительных клизм, разгрузочных дней, диет, выводящих шлаки и т.д.
И не смотря на то, что теория Мечникова подверглась обоснованной критике, некоторые методы, изначально базирующиеся на ней, действительно работают. Например, те люди, которые питаются умеренно, живут дольше и реже болеют.
Правда это явление в настоящее время имеется и другой взгляд, основанный на идее единства процессов роста и старения, которые запускаются и контролируется так называемым белком TOR. Белок TOR необходим для развития и роста молодого организма, однако, по окончании процесса развития, он становится причиной старения и появления возрастных заболеваний. Внешние действия, замедляющие рост, одновременно замедляют и процессы старения, тем самым увеличивая продолжительность жизни. Например, низкокалорийная диета замедляет рост, но увеличивает продолжительность жизни. В настоящее время изучаются способы подавления активности белка TOR с помощью фармакологических препаратов, а один из таких препаратов (рапамицин) даже применятся в трансплантологии в борьбе с процессами отторжения органов.
Свободно-радикальная теория старения
Наиболее распространенной теорией старения на сегодняшний день является свободно-радикальная теория. Автором, выдвинувшим ее в 1956 году, является Денхан Харман. Он предположил, что механизмы старения обусловлены окислением биополимеров активными формами кислорода. Образование так называемых свободных радикалов постоянно происходят внутри наших клеток (в митохондриях) в процессе жизнедеятельности, а также усиливается при действии токсинов (например при курении или употреблении алкоголя) и радиации. Свободные радикалы – это молекулы, потерявшие один электрон и поэтому ставшие необычайно активными. Для того чтобы вернуть себе устойчивость они отбирают электроны у здоровых молекул, тем самым повреждая их. Под действием свободных радикалов происходит повреждение различных клеточных структур, например клеточных мембран, нуклеиновых кислот, белков и липидов. Повреждение клетки и макромолекул в результате действия активных форм кислорода называется оксидативным стрессом.
Когда свободных радикалов становится слишком много, клетки не успевают нейтрализовать их и восстанавливать свои поврежденные структуры и либо гибнут, либо перерождаются, запуская механизмы роста раковых опухолей и процесс старения.
Роль свободных радикалов в развитии таких заболеваний как болезнь Альцгеймера, катаракта, атеросклероз, дегенеративные заболевания суставов и позвоночника, некоторых видов злокачественных опухолей считается доказанной.
Как и в случае с теорией старения Мечникова, на основе свободно-радикальной теории возникло множество популярных способов сохранить здоровье и предотвратить преждевременное старение. В основе их лежит борьба с процессами окисления и образованием свободных радикалов. По мнению многих специалистов, профилактика старения с точки зрения свободно-радикальной теории заключается в здоровом образе жизни, отказе от алкоголя и курения, в занятиях спортом и здоровом питании, своевременном приёме витаминов и антиоксидантов.
В то же время действие антиоксидантов, входящих в множество БАДов некоторыми учеными ставится под сомнение. Дело в том, что, по их мнению, они действуют на весь организм без разбора и вовсе не там где от них требуется. В результате они разрушают защитные силы организма и нередко вредят. Кроме того, природные легко распознаются организмом и быстро выводятся.
И, тем не менее, идея антиоксидантов продолжает свое развитие.Российский академик Скулачев уже на протяжении нескольких лет проводит разработку и испытания революционного антиоксиданта, который действует избирательно и приостанавливает процесс старения организма.
Эксперименты, проводимые Скулачевым на подопытных животных дают положительные результаты. Подопытные животные живут вдвое дольше, не знают инфарктов, инсультов, гипертонии. Они не заболевают катарактой, глаукомой и дистрофией сетчатки.
Однако полностью остановить запрограммированную смерть академику Скулачеву пока не удалось. Прожив долгую жизнь, подопытные животные заболевают раком и умирают. В связи с этим, Скулачев считает, что рак – это тоже программа, предусмотренная природой в качестве механизма самоуничтожения.
И действительно, если живые организмы перестанут умирать, а поколения сменять друг друга, то остановятся процессы эволюции, а значит, не будет происходить и совершенствование человека. Об эволюционной теории старения и других теориях будет рассказано в следующих статьях, а пока можно подвести некоторые итоги.
На основании описанных теорий старения, можно сделать вывод: для того чтобы продлить свою жизнь и сохранить здоровье необходимо выполнять следующее:
- Вести активный образ жизни.
- Правильно и умеренно питаться.
- Избавиться от вредных привычек.
- Избегать контакта с вредными веществами и радиацией на производстве и в быту.
- Принимать и антиоксиданты.
Одним словом, для того, чтобы замедлить процесс старения, необходимо вести здоровый образ жизни.
Видео процесс старения за 40 секунд:
Видео о здоровом образе жизни, здоровом питании и замедлении старения:
1. Журавлева Т.П. Основы гериатрии: учеб. пособие для студентов учреждений сред. проф. образования. М.: ФОРУМ: ИНФРА. М., 2003. 271 с.
2. Лобачев А.Н. Биогенез митохондрий при дифференциации и старении клеток. ВИНИТИ 19.09.85, №6756-В85 Деп., 1985, с. 28.
3. https://ru.m.wikipedia.org/wiki/Старение_человека
4. Руководство по геронтологии и гериатрии: Клиническая гериатрия / Под редакцией В.Н. Ярыгина, А.С. Мелентьева. М.: ГЭОТАР-МЕД, 2003. 523 с.
Сегодня существует несколько альтернативных теорий, которые отчасти противоречат друг другу, а отчасти - дополняют. Современная биология уделяет проблеме старения очень большое внимание, и с каждым годом появляются новые факты, позволяющие глубже понять механизмы этого процесса.
Молекулярно-генетические теории. Гипотеза, согласно которой причиной старения являются изменения генетического аппарата клетки, является одной из наиболее признанных в современной геронтологии. Молекулярно-генетические теории подразделяются на две большие группы. Одни ученые рассматривают возрастные изменения генома как наследственно запрограммированные. Другие считают, что старение - результат накопления случайных мутаций. Отсюда следует, что процесс старения может являться или закономерным результатом роста и развития организма, или следствием накопления случайных ошибок в системе хранения и передачи генетической информации.
Теория свободных радикалов. Практически одновременно выдвинутая Д. Харманом (1956) и Н.М. Эмануэлем (1958), свободнорадикальная теория объясняет не только механизм старения, но и широкий круг связанных с ним патологических процессов (сердечно-сосудистых заболеваний, ослабления иммунитета, нарушений функции мозга, катаракты, рака и некоторых других). Согласно этой теории, причиной нарушения функционирования клеток являются необходимые для многих биохимических процессов свободные радикалы - активные формы кислорода, синтезируемые главным образом в митохондриях - энергетических фабриках клеток. Если очень агрессивный, химически активный свободный радикал случайно покидает то место, где он нужен, он может повредить и ДНК, и РНК, и белки, и липиды. Природа предусмотрела механизм защиты от избытка свободных радикалов: кроме супероксиддисмутазы и некоторых других синтезируемых в митохондриях и клетках ферментов, антиоксидантным действием обладают многие вещества, поступающие в организм с пищей - в том числе витамины А, С и Е. Регулярное потребление овощей и фруктов и даже несколько чашек чая или кофе в день обеспечат вам достаточную дозу полифенолов, также являющихся хорошими антиоксидантами. К сожалению, избыток антиоксидантов - например, при передозировке биологически активных добавок - не только не полезен, но может даже усилить окислительные процессы в клетках.
Старение - это ошибка. Гипотеза «старения по ошибке» была выдвинута в 1954 г. американским физиком М. Сциллардом. Исследуя эффекты воздействия радиации на живые организмы, он показал, что действие ионизирующего излучения существенно сокращает срок жизни людей и животных. Под воздействием радиации происходят многочисленные мутации в молекуле ДНК и инициируются некоторые симптомы старения, такие как седина или раковые опухоли. Из своих наблюдений Сцилард сделал вывод, что мутации являются непосредственной причиной старения живых организмов. Однако он не объяснил факта старения людей и животных, не подвергавшихся облучению. Его последователь Л. Оргель считал, что мутации в генетическом аппарате клетки могут быть либо спонтанными, либо возникать в ответ на воздействие агрессивных факторов - ионизирующей радиации, ультрафиолета, воздействия вирусов и токсических (мутагенных) веществ и т.д. С течением времени система репарации ДНК изнашивается, в результате чего происходит старение организма.
Теория апоптоза. Академик В.П. Скулачев называет свою теорию теорией клеточного апоптоза. Апоптоз - процесс запрограммированной гибели клетки. Как деревья избавляются от частей, чтобы сохранить целое, так и каждая отдельная клетка, пройдя свой жизненный цикл, должна отмереть и ее место должна занять новая. Если клетка заразится вирусом, или в ней произойдет мутация, ведущая к озлокачествлению, или просто истечет срок ее существования, то, чтобы не подвергать опасности весь организм, она должна умереть. В отличие от некроза - насильственной гибели клеток из-за травмы, ожога, отравления, недостатка кислорода в результате закупоривания кровеносных сосудов и т.д., при апоптозе клетка аккуратно саморазбирается на части, и соседние клетки используют ее фрагменты в качестве строительного материала. Самоликвидации подвергаются и митохондрии - изучив этот процесс, Скулачев назвал его митоптозом. Митоптоз происходит, если в митохондриях образуется слишком много свободных радикалов. Когда количество погибших митохондрий слишком велико, продукты их распада отравляют клетку и приводят к ее апоптозу. Старение, с точки зрения Скулачева, - результат того, что в организме гибнет больше клеток, чем рождается, а отмирающие функциональные клетки заменяются соединительной тканью. Суть его работы - поиск методов противодействия разрушению клеточных структур свободными радикалами. По мнению ученого, старость - это болезнь, которую можно и нужно лечить, программу старения организма можно вывести из строя и тем самым выключить механизм, сокращающий нашу жизнь. По мнению Скулачева, главная из активных форм кислорода, приводящих к гибели митохондрий и клеток - перекись водорода. В настоящее время под его руководством проходит испытания препарат SKQ, предназначенный для предотвращения признаков старения.
Теория соматических мутаций. Многие работы показали увеличение с возрастом числа соматических мутаций и других форм повреждения ДНК, предлагая репарацию (ремонт) ДНК в качестве важного фактора поддержки долголетия клеток. Повреждения ДНК типичны для клеток, и вызываются такими факторами как жёсткая радиация и активные формы кислорода, и потому целостность ДНК может поддерживаться только за счёт механизмов репарации. Действительно, существует зависимость между долголетием и репарацией ДНК, как это было продемонстрировано на примере фермента поли-АДФ-рибоза-полимеразы-1 (PARP-1), важного игрока в клеточном ответе на вызванное стрессом повреждение ДНК. Более высокие уровни PARP-1 ассоциируются с большей продолжительностью жизни.
Теория бактериальной интоксикации организма. Оригинальную гипотезу выдвинул выдающийся русский биолог И.И. Мечников (1845-1916), который считал старение результатом интоксикации организма продуктами обмена бактерий, обитающих в кишечном тракте, и продуктами азотистого обмена веществ самого организма (мочевая кислота). Образуются ядовитые вещества, в том числе - скатол, индол, фенол (карболовая кислота), крезол, кадаверин (трупный яд), тирамин и другие токсины.
Теломерная теория Оловникова. Во многих клетках человека утрата способности их к делению связана с утратой теломер на концах хромосом, после определённого количества делений. Это происходит из-за отсутствия фермента теломеразы, который обычно экспрессуется только у зародышевых и стволовых клеток. Недавно было обнаружено, что окислительный стресс также может иметь влияние на утрату теломер, значительно ускоряя этот процесс в определённых тканях.
В настоящее время нет основной теории старения, они все занимают важное место в науке.
Библиографическая ссылка
Мелихова Л.В., Чентиева Л.А., Лущик М.В. ОСНОВНЫЕ ТЕОРИИ СТАРЕНИЯ // Международный студенческий научный вестник. – 2016. – № 4-2.;URL: http://eduherald.ru/ru/article/view?id=16084 (дата обращения: 25.12.2019). Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
На сегодняшний день существует множество теорий, объясняющих старение: биологическая, митохондриальная, социально-психологическая, теория старения Мечникова.
Однако ни одна из них в полной мере не объясняет этого сложного процесса, происходящего на всех уровнях человеческого организма (орган-ткань-клетка-молекула). С каждым годом появляются новые научные данные, позволяющие лучше понять механизмы этого процесса. Предлагаем вашему вниманию основные теории старения.
Теломерная теория
В 60-х годах американским геронтологом Л. Хейфликом было установлено, что человеческие клетки имеют предел деления, а в дальнейшем научным сотрудником Института биохимической физики РАН А.М. Оловниковым, была сделана гипотеза которой объяснялся предел деления. Он показал, что при каждом клеточном делении хромосомы немного укорачиваются, а их концевые участки - теломеры, становятся короче, и после ряда делений клетка уже не может делиться и теряет жизнеспособность. Этот процесс был положен в основу теломерной теории.
Элевационная (онтогенетическая) теория старения
Основоположником данной теории стал отечественный геронтолог В.М. Дильман от (лат. elevatio - подъем, в переносном смысле - развитие). В основе теории лежит доказанное учёным существование единого регуляторного механизма, который определяет закономерности возрастных изменений различных гомеостатических систем организма. По гипотезе Дильмана, в основе как развития так старения играет роль основной нейроэндокринный орган - гипоталамус. Происходящее с возрастом снижение чувствительности гипоталамуса к регуляторным сигналам, лежит в основе старения организма. Было установлено, что именно этот процесс приводит к возрастным изменениям функций репродуктивной системы. Показано, что у пожилых мужчин гипоталамус вырабатывает меньше гонадотропин-рилизинг гормона, а семенники меньше отвечают на действие гонадотропинов гипофиза. Результатом таких нарушений являются гормональные нарушения. По предположению Дильмана изменения происходят и в гипоталамо-гипофизарно-надпочечниковой системе, что, в конечном счёте, приводит к «гиперадаптозу». По концепции Дильмана, «старение- это побочный продукт реализации генетической программы онтогенеза - развития организма». Такая модель возрастной патологии открыла новые подходы к профилактике преждевременного старения и болезней, связанных с возрастом. В.М. Дильман полагал, что если замедлить скорость старения, можно увеличить видовые пределы жизни человека.
Адаптационно-регуляторная теория
Основоположником модели является украинский геронтолог В.В. Фролькис. Основана теория на том, что старость и смерть генетически запрограммированы, а возрастное развитие и продолжительность жизни определяются балансом двух процессов - наряду со старением в организме проходит процесс «антистарения» или «витаукт» (лат. vita - жизнь, auctum - увеличивать). Этот процесс противоположен старению и направлен на увеличение продолжительности жизни. Предположительно первичными механизмами старения являются нарушения в работе регуляторных генов, управляющих активностью структурных генов и, в результате, интенсивностью синтеза закодированных в них белков. С возрастом происходящие нарушения генной регуляции могут привести не только к изменению соотношения синтезируемых белков, но и к экспрессии ранее не работавших генов, появлению ранее не синтезировавшихся белков и, как результат, к старению и гибели клеток. Автор модели полагал, что генорегуляторные механизмы старения являются основой развития распространенных видов возрастной патологии - атеросклероза , рака, диабета, болезней Паркинсона и Альцгеймера. В зависимости от активации или подавления функций тех или иных генов и будет развиваться тот или иной синдром старения, та или иная патология. На основе этих представлений была выдвинута идея генорегуляторной терапии, призванной предупреждать сдвиги, лежащие в основе развития возрастной патологии.
Теория свободных радикалов
Объясняет не только механизм старения, но и широкий круг связанных с ним патологических процессов (сердечно-сосудистых заболеваний, ослабления иммунитета, нарушений функции мозга, катаракты , рака и некоторых других). В основе теории причиной нарушения функционирования клеток являются необходимые для многих биохимических процессов свободные радикалы - активные формы кислорода, синтезируемые главным образом в митохондриях - энергетических фабриках клеток. Свободный радикал является крайне агрессивным и может повредить и ДНК, и РНК, и белки, и липиды. Антиоксидантным действием обладают многие вещества, поступающие в организм с пищей - в т.ч. витамины А, С и Е. Регулярное потребление овощей и фруктов и даже несколько чашек чая или кофе в день обеспечат достаточную дозу полифенолов, также являющихся хорошими антиоксидантами.
Старение - это ошибка
В основе гипотезы «старения по ошибке» лежит воздействие радиации на живые организмы. Действие ионизирующего излучения существенно сокращает срок жизни людей и животных. Под воздействием радиации происходят многочисленные мутации в молекуле ДНК и развиваются некоторые симптомы старения, такие как седина или раковые опухоли. Мутации являются непосредственной причиной старения живых организмов. Последователи этой гипотезы считают, что мутации в генетическом аппарате клетки могут быть либо спонтанными, либо возникать в ответ на воздействие агрессивных факторов - ионизирующей радиации, ультрафиолета, воздействия вирусов и токсических (мутагенных) веществ и т.д. С течением времени система репарации ДНК изнашивается, в результате чего происходит старение организма.
Теория апоптоза (самоубийства клеток)
В основе теории лежит процесс запрограммированной гибели клетки. Каждая отдельная клетка, пройдя свой жизненный цикл, должна отмереть и ее место должна занять новая. Чтобы не подвергать опасности весь организм, она должна умереть. В отличие от некроза - насильственной гибели клеток из-за травмы, ожога, отравления, недостатка кислорода в результате закупоривания кровеносных сосудов и т.д., при апоптозе клетка аккуратно саморазбирается на части, и соседние клетки используют ее фрагменты в качестве строительного материала. Самоликвидации подвергаются и митохондрии - митоптоз. Этот процесс происходит, если в митохондриях образуется слишком много свободных радикалов. Когда количество погибших митохондрий слишком велико, продукты их распада отравляют клетку и приводят к ее апоптозу. Старение, согласно этой теории - результат того, что в организме гибнет больше клеток, чем рождается, а отмирающие функциональные клетки заменяются соединительной тканью. Суть его работы - поиск методов противодействия разрушению клеточных структур свободными радикалами
11 Июля 2008Механизмы старения достаточно сложны и многообразны. Сегодня существует несколько альтернативных теорий, которые отчасти противоречат друг другу, а отчасти – дополняют. Современная биология уделяет проблеме старения очень большое внимание, и с каждым годом появляются новые факты, позволяющие глубже понять механизмы этого процесса.
МОЛЕКУЛЯРНО-ГЕНЕТИЧЕСКИЕ ТЕОРИИ
Гипотеза, согласно которой причиной старения являются изменения генетического аппарата клетки, является одной из наиболее признанных в современной геронтологии.
Молекулярно-генетические теории подразделяются на две большие группы. Одни ученые рассматривают возрастные изменения генома как наследственно запрограммированные. Другие считают, что старение – результат накопления случайных мутаций. Отсюда следует, что процесс старения может являться или закономерным результатом роста и развития организма, или следствием накопления случайных ошибок в системе хранения и передачи генетической информации.
Теломерная теория
В 1961 году американский геронтолог Л. Хейфлик установил, что человеческие фибробласты – клетки кожи, способные к делению, – «в пробирке» могут делиться не более 50 раз. В честь первооткрывателя это явление назвали «пределом Хейфлика». Однако Хейфлик не предложил никакого объяснения этому явлению. В 1971 г. научный сотрудник Института биохимической физики РАН А.М. Оловников, используя данные о принципах синтеза ДНК в клетках, предложил гипотезу, по которой «предел Хейфлика» объясняется тем, что при каждом клеточном делении хромосомы немного укорачиваются. У хромосом имеются особые концевые участки – теломеры, которые после каждого удвоения хромосом становятся немного короче, и в какой-то момент укорачиваются настолько, что клетка уже не может делиться. Тогда она постепенно теряет жизнеспособность – именно в этом, согласно теломерной теории, и состоит старение клеток. Открытие в 1985 г. фермента теломеразы, достраивающего укороченные теломеры в половых клетках и клетках опухолей, обеспечивая их бессмертие, стало блестящим подтверждением теории Оловникова. Правда, предел в 50-60 делений справедлив далеко не для всех клеток: раковые и стволовые клетки теоретически могут делиться бесконечно долго, в живом организме стволовые клетки могут делиться не десятки, а тысячи раз, но связь старения клеток с укорочением теломер является общепризнанной. Любопытно, что сам автор недавно решил, что теломерная гипотеза не объясняет причин старения, и выдвинул сначала еще одну, редусомную, а потом и вторую, не менее фантастическую – луногравитационную. Обе они не получили ни экспериментального подтверждения, ни одобрения коллег.
Элевационная (онтогенетическая) теория старения
В начале 1950-х годов известный отечественный геронтолог В.М. Дильман выдвинул и обосновал идею о существовании единого регуляторного механизма, определяющего закономерности возрастных изменений различных гомеостатических (поддерживающих постоянство внутренней среды) систем организма. По гипотезе Дильмана, основным звеном механизмов как развития (лат. elevatio – подъем, в переносном смысле – развитие), так и последующего старения организма является гипоталамус – «дирижер» эндокринной системы. Главная причина старения – это возрастное снижение чувствительности гипоталамуса к регуляторным сигналам, поступающим от нервной системы и желез внутренней секреции. На протяжении 1960-80-х гг. с помощью экспериментальных исследований и клинических наблюдений было установлено, что именно этот процесс приводит к возрастным изменениям функций репродуктивной системы и гипоталамо-гипофизарно-надпочечниковой системы, обеспечивающей необходимый уровень вырабатываемых корой надпочечников глюкокортикоидов – «гормонов стресса», суточные колебания их концентрации и повышение секреции при стрессе, и, в конечном итоге, к развитию состояния так называемого «гиперадаптоза».
По концепции Дильмана, старение и связанные с ним болезни – это побочный продукт реализации генетической программы онтогенеза – развития организма. Онтогенетическая модель возрастной патологии открыла новые подходы к профилактике преждевременного старения и болезней, связанных с возрастом и являющихся основными причинами смерти человека: болезней сердца, злокачественных новообразований, инсультов, метаболической иммунодепрессии, атеросклероза, сахарного диабета пожилых и ожирения, психической депрессии, аутоиммунных и некоторых других заболеваний. Из онтогенетической модели следует, что развитие болезней и естественных старческих изменений можно затормозить, если стабилизировать состояние гомеостаза на уровне, достигаемом к окончанию развития организма. Если замедлить скорость старения, то, как полагал В.М. Дильман, можно увеличить видовые пределы жизни человека.
Адаптационно-регуляторная теория
Модель старения, разработанная выдающимся украинским физиологом и геронтологом В.В. Фролькисом в 1960-70-х гг., основана на широко распространенном представлении о том, что старость и смерть генетически запрограммированы. «Изюминка» теории Фролькиса состоит в том, что возрастное развитие и продолжительность жизни определяются балансом двух процессов: наряду с разрушительным процессом старения развертывается процесс «антистарения», для которого Фролькис предложил термин «витаукт» (лат. vita – жизнь, auctum – увеличивать). Этот процесс направлен на поддержание жизнеспособности организма, его адаптацию, увеличение продолжительности жизни. Представления об антистарении (витаукте) получили широкое распространение. Так, в 1995 г. в США состоялся первый международный конгресс по этой проблеме.
Существенным компонентом теории Фролькиса является разработанная им генорегуляторная гипотеза, по которой первичными механизмами старения являются нарушения в работе регуляторных генов, управляющих активностью структурных генов и, в результате, интенсивностью синтеза закодированных в них белков. Возрастные нарушения генной регуляции могут привести не только к изменению соотношения синтезируемых белков, но и к экспрессии ранее не работавших генов, появлению ранее не синтезировавшихся белков и, как результат, к старению и гибели клеток.
В.В.Фролькис полагал, что генорегуляторные механизмы старения являются основой развития распространенных видов возрастной патологии – атеросклероза, рака, диабета, болезней Паркинсона и Альцгеймера. В зависимости от активации или подавления функций тех или иных генов и будет развиваться тот или иной синдром старения, та или иная патология. На основе этих представлений была выдвинута идея генорегуляторной терапии, призванной предупреждать сдвиги, лежащие в основе развития возрастной патологии.
СТОХАСТИЧЕСКИЕ (ВЕРОЯТНОСТНЫЕ) ТЕОРИИ
Согласно этой группе теорий, старение – результат случайных процессов на молекулярном уровне. Об этом мы говорили выше: многие исследователи считают, что старение – это следствие накопления случайных мутаций в хромосомах в результате изнашивания механизмов репарации ДНК – исправления ошибок при ее копировании во время деления клеток.
Теория свободных радикалов
Практически одновременно выдвинутая Д.Харманом (1956) и Н.М.Эмануэлем (1958), свободнорадикальная теория объясняет не только механизм старения, но и широкий круг связанных с ним патологических процессов (сердечно-сосудистых заболеваний, ослабления иммунитета, нарушений функции мозга, катаракты, рака и некоторых других). Согласно этой теории, причиной нарушения функционирования клеток являются необходимые для многих биохимических процессов свободные радикалы – активные формы кислорода, синтезируемые главным образом в митохондриях – энергетических фабриках клеток.
Если очень агрессивный, химически активный свободный радикал случайно покидает то место, где он нужен, он может повредить и ДНК, и РНК, и белки, и липиды. Природа предусмотрела механизм защиты от избытка свободных радикалов: кроме супероксиддисмутазы и некоторых других синтезируемых в митохондриях и клетках ферментов, антиоксидантным действием обладают многие вещества, поступающие в организм с пищей – в т.ч. витамины А, С и Е. Регулярное потребление овощей и фруктов и даже несколько чашек чая или кофе в день обеспечат вам достаточную дозу полифенолов, также являющихся хорошими антиоксидантами. К сожалению, избыток антиоксидантов – например, при передозировке биологически активных добавок – не только не полезен, но может даже усилить окислительные процессы в клетках.
Старение – это ошибка
Гипотеза «старения по ошибке» была выдвинута в 1954 г. американским физиком М. Сциллардом. Исследуя эффекты воздействия радиации на живые организмы, он показал, что действие ионизирующего излучения существенно сокращает срок жизни людей и животных. Под воздействием радиации происходят многочисленные мутации в молекуле ДНК и инициируются некоторые симптомы старения, такие как седина или раковые опухоли. Из своих наблюдений Сцилард сделал вывод, что мутации являются непосредственной причиной старения живых организмов. Однако он не объяснил факта старения людей и животных, не подвергавшихся облучению.
Его последователь Л. Оргель считал, что мутации в генетическом аппарате клетки могут быть либо спонтанными, либо возникать в ответ на воздействие агрессивных факторов – ионизирующей радиации, ультрафиолета, воздействия вирусов и токсических (мутагенных) веществ и т.д. С течением времени система репарации ДНК изнашивается, в результате чего происходит старение организма.
Теория апоптоза (самоубийства клеток)
Академик В.П. Скулачев называет свою теорию теорией клеточного апоптоза. Апоптоз (греч. «листопад») – процесс запрограммированной гибели клетки. Как деревья избавляются от частей, чтобы сохранить целое, так и каждая отдельная клетка, пройдя свой жизненный цикл, должна отмереть и ее место должна занять новая. Если клетка заразится вирусом, или в ней произойдет мутация, ведущая к озлокачествлению, или просто истечет срок ее существования, то, чтобы не подвергать опасности весь организм, она должна умереть. В отличие от некроза – насильственной гибели клеток из-за травмы, ожога, отравления, недостатка кислорода в результате закупоривания кровеносных сосудов и т.д., при апоптозе клетка аккуратно саморазбирается на части, и соседние клетки используют ее фрагменты в качестве строительного материала.
Самоликвидации подвергаются и митохондрии – изучив этот процесс, Скулачев назвал его митоптозом. Митоптоз происходит, если в митохондриях образуется слишком много свободных радикалов. Когда количество погибших митохондрий слишком велико, продукты их распада отравляют клетку и приводят к ее апоптозу. Старение, с точки зрения Скулачева, – результат того, что в организме гибнет больше клеток, чем рождается, а отмирающие функциональные клетки заменяются соединительной тканью. Суть его работы – поиск методов противодействия разрушению клеточных структур свободными радикалами. По мнению ученого, старость – это болезнь, которую можно и нужно лечить, программу старения организма можно вывести из строя и тем самым выключить механизм, сокращающий нашу жизнь.
По мнению Скулачева, главная из активных форм кислорода, приводящих к гибели митохондрий и клеток – перекись водорода. В настоящее время под его руководством проходит испытания препарат SKQ, предназначенный для предотвращения признаков старения.