Современные теории старения. Эксперименты хейфлика, генетические пределы жизни и теории старения Основные типы роста тканей и органов у человека

Согласно этой теории, фибробласты человека
способны делиться только ограниченное число
раз (75-80 раз), после чего их способность к
пролиферации исчерпывается, и в таком состоянии
они способны находиться длительное время. Данное
свойство получило название «клеточное старение»
(«предел Хейфлика»), наследуется генетически и
связано с запрограммированным ингибированием
митотического потенциала в процессе
терминальной дифференцировки клеток человека

Предел или лимит Хейфлика (англ. Hayflick limit) -

Граница количества делений соматических клеток, названа в честь её открывателя Леонарда Хейфлика. В 1961 году Хейфлик наблюдал, как клетки человека, делящиеся в клеточной культуре, умирают приблизительно после 50 делений и проявляют признаки старения при приближении к этой границе.

Данная граница была найдена в культурах всех полностью дифференцированных клеток как человека, так и других многоклеточных организмов. Максимальное число делений клетки различно в зависимости от её типа и ещё сильнее различается в зависимости от организма, которому эта клетка принадлежит. Для большинства человеческих клеток предел Хейфлика составляет 52 деления.

Граница Хейфлика связана с сокращением размера теломер, участков ДНК на концах хромосом. Как известно, молекула ДНК способна к репликации перед каждым делением клетки. При этом имеющиеся у неё на концах теломеры после каждого деления клетки укорачиваются. Теломеры укорачиваются весьма медленно - по несколько (3-6) нуклеотидов за клеточный цикл, то есть за количество делений, соответствующее лимиту Хейфлика, они укоротятся всего на 150-300 нуклеотидов. Таким образом, чем короче у ДНК «теломерный хвост», тем больше делений у неё прошло, а значит - тем старше клетка.

В клетке существует фермент теломеразы, активность которого может обеспечивать удлинение теломер, при этом удлиняется и жизнь клетки. Клетки, в которых функционирует теломераза (половые, раковые), бессмертны. В обычных (соматических) клетках, из которых в основном и состоит организм, теломераза «не работает», поэтому теломеры при каждом делении клетки укорачиваются, что в конечном итоге приводит к её гибели в пределах лимита Хейфлика, потому что другой фермент - ДНК-полимераза - не способен реплицировать концы молекулы ДНК.

В настоящее время предложена эпигенетическая теория старения, которая объясняет эрозию теломер, прежде всего активностью клеточных рекомбиназ, активизирующихся в ответ на повреждения ДНК, вызванные, главным образом, возрастной депрессией мобильных элементов генома. Когда после определённого числа делений теломеры исчезают совсем, клетка замирает в определённой стадии клеточного цикла или запускает программу апоптоза - открытого во второй половине 20 века явления плавного разрушения клетки, проявляющегося в уменьшении размера клетки и минимизации количества вещества, попадающего в межклеточное пространство после её разрушения.

Принципиально, эксперимент проведённый Леонардом Хейфликом в коллаборации с Полом Мурхедом, был довольно простым: смешивали равные части нормальных мужских и женских фибробластов, различавшихся по количеству пройденных клеточных делений (мужские - 40 делений, женские - 10 делений) для того, чтобы фибробласты можно было отличить друг от друга в дальнейшем. Параллельно был поставлен контроль с мужскими 40-дневными фибробластами. Когда же контрольная несмешанная популяция мужских клеток перестала делиться, то смешанная опытная культура содержала только женские клетки, ведь все мужские клетки уже погибли. На основании этого Хейфлик сделал вывод, что нормальные клетки имеют ограниченную способность к делению в отличие от раковых клеток, которые иммортальны. Так было выдвинуто предположение, что так называемые «митотические часы» находятся внутри каждой клетки, на основании следующих наблюдений:

Нормальные фетальные фибробласты человека в культуре способны удваивать популяцию только ограниченное количество раз;

Клетки, которые подверглись криогенной обработке, «помнят», сколько раз они делились до заморозки.

Биологический смысл явления

В настоящее время главенствует точка зрения, связывающая лимит Хейфлика с проявлением механизма подавления опухолеобразования, возникшего у многоклеточных организмов. Другими словами, опухолесупрессорные механизмы, такие как репликативное старение и апоптоз, бесспорно полезны в раннем онтогенезе и зрелости, но побочно являются причиной старения - ограничивают продолжительность жизни в результате накопления дисфункциональных стареющих клеток или избыточной гибели функциональных.

Anоптоз - программированная клеточная гибель. В организме апоптоз выступает как неотъемлемый компонент механизма поддержания клеточного гомеостаза. Для организма в целом «безопаснее» иметь механизм элиминации генетически поврежденных клеток, чем риск возникновения очагов неконтролируемого автономного роста. Апоптоз выступает в качестве одного из механизмов, защищающих организм от клеток, несущих генетические повреждения, предрасполагающие к злокачественному перерождению. В коже пожилых людей в большом количестве содержатся стареющие фибробласты. Хорошо известны высокая чувствительность кожи пожилых людей к канцерогенному действию ультрафиолетовых лучей и сниженная способность к заживлению ран. Накопление с возрастом в тканях стареющих клеток, резистентных к апоптозу, возможно, является одной из причин, приводящей, в конечном счете к неоплазиям, нейродегенеративным процессам и смерти.

Оскар Уайльд когда-то сказал, что красота – подарок на несколько лет. А через какое-то время, хотим мы того или нет, но наша красота начинает увядать. И первыми признаками её увядания являются внешние изменения, которые спрятать невозможно. Внешними показателями нашего возраста являются морщины. Именно поэтому женщины так старательно пытаются с ними бороться, чтобы как можно дольше выглядеть молодо. Ведь для женщины её возраст – тема весьма деликатная и с годами она только усугубляется. Самым ужасным, наверное, является то, что в первую очередь начинает стареть лицо. Что же является причиной возрастных изменений, какие факторы приводят нас к старости?

Теории старения

Человечество всегда пыталось понять, что происходит в организме его индивидуумов, что вызывает старение? Научные исследования ученых, их гипотезы очень разнообразны. На сегодняшний день можно говорить о нескольких наиболее популярных в современном понимании теорий старения организма:

Теломерная теория старения Хейфлика

Л.Хейфлик, американский ученый-геронтолог, проводил лабораторные опыты с фибробластами, клетками человеческого организма, отвечающими за различные процессы, в том числе за синтез нового коллагена. В ходе своих опытов он определил, что фибробласты способны делиться в лабораторных условиях максимум 50 раз. После этого открытия численное значение количества делений клетки, на которое она способна, получило название «предел Хейфлика». Позже выяснилось, что предел Хейфлика неодинаков для разных типов клеток: к примеру, стволовые клетки организма способны делиться несколько десятков тысяч раз.
Открытие американского ученого позже было дополнено советским исследователем Оловниковым, который предположил, почему фибробласты не могут продолжать деление дальше. Дело в том, что когда клетка делится, теломеры (концы) ее хромосом, ответственные за передачу информации новой клетке, постепенно укорачиваются, что приводит в итоге к невозможности дальнейшего деления клетки. Позже, в 80е годы 20го века был открыт фермент теломераза, который обладает свойством достраивать теломеры и обеспечивать бесконечное деление клеток (в частности, опухолевых при патологии, а в норме – половых). Если мы рассмторим предел Хейфлика для фибробластов в различном возрасте, то увидим, что в детском возрасте они способны к делению 50 раз, в зрелом – уже меньше, а к пожилому возрасту фибробласты сохраняют способности делиться еще 30 раз, поскольку их хромосомы (а именно – теломеры) подверглись укорочению в результате их делений в течение жизни. Но если мы посчитаем, то получится, что последнее деление клеток должно прийтись на возраст 250 или более лет, а люди стареют и умирают намного раньше, соответственно должен существовать другой механизм, определяющий старение организма.

Теория свободно-радикального окисления

В последние десятилетия эта теория является одной из главенствующих, постоянно ведутся новые исследования, которые призваны доказать либо опровергнуть ее. Два ученых — Эмануэль и Харман – независимо друг от друга приблизительно в одно время (50е годы 20века) выдвинули эту теорию старения организма. В ее основе лежит воздействие нестабильных частиц с недостатком электрона на молекулы организма, которые отдают электроны свободным радикалам, сами становясь при этом нестабильными. Они начинают так же отнимать электрон у соседней молекулы, таким образом запуская процесс свободнорадикального окисления. Это ведет к повреждению клеток, и, как следствие, их старению и необратимым изменениям, за которыми следует смерть клеток (апоптоз). Кроме того, радикалы участвуют в перекисном окислении липидов, которые входят в состав клеточных мембран, что нарушает процессы транспортировки различных веществ из клетки наружу и наоборот.
Факторами, запускающими свободнорадикальное окисления считаются ультрафиолетовое облучение, озон, загрязнение окружающей среды – воздуха, воды, а также курение. Все эти вещи стимулируют образование свободных радикалов, которые появляются в митохондриях клеток, нарушая впоследствие структуру ДНК и других клеточных структур и вызывая нарушения биохимического и энергетического баланса клеток.
Среди факторов, запускающих свободно-радикальное окисления отмечают также перекись водорода. Но в то же время существует методика оздоровления и омоложения всего организма при помощи перекиси водорода, применяемой внутрь.
Следует отметить, что в клетках организма присутствуют собственные антиоксидантные системы, способные бороться со свободными радикалами и компенсировать определенные нагрузки. В клетках эпидермиса кожи, которая первой принимает на себя удар радикалов, такие системы защиты достаточно развиты, но они не справляются, если не помогать им с помощью антиоксидантов и иных «антидотов», которые организм должен получать извне. Свидетельством того, что существует недостаток такой терапии, являются признаки старения – снижение тонуса кожи, морщины, склонность к воспалительным реакциям.

Свободные радикалы можно подразделить на:

Кислородные радикалы – обычно их мы имеем в виду, но они не являются единственными. Вещества, способные их обезвреживать носят название «антиоксиданты», их несколько: витамин С, витамины А и Е, фитиновая кислота, липоевая кислота, фруктовые кислоты – AHA (alphahydroxy acides), липохроман 6, коэнзим Q10 (убихинон). Относительно последнего – Q10 — его можно использовать лишь до 35 лет, потому что в коже, где присутствуют процессы старения, он из антиоксиданта превращается в оксидант. Гораздо эффективнее и безопаснее в этом формате выступает родственник убихинона, идебенон. Его антиоксидантные свойства намного мощнее, кроме того, он обладает массой других полезных качеств, и на его применение нет возрастных ограничений.
-азотные радикалы – их блокирует мелатонин (он отвечает главным образом за полноценный сон, и параллельно способствует нейтрализации азотных радикалов – вот почему для здоровья и красоты так полезно высыпаться), липоевая кислота, глутатион, липохроман 6.
-углеродные радикалы , за их нейтрализацию отвечает , а также карнозин.
Когда мы выбираем косметические средства для домашнего ухода, то, разумеется, стоит обращать внимание на присутствие таких антирадикальных компонентов в составе.

Теория гликации Мэйларда

Суть процесса гликации Мейлард, американский ученый, описал еще в начале 20го века. Она заключается в том, что белков как бы «склеиваются» или «сшиваются» с глюкозой, вызывая нарушения функции этих белков. Это явление можно развернуто наблюдать в случаях заболевания сахарным диабетом, но не только. Процессы гликации идут у любого человека, в 80-х годах 20го века была доказана их связь с процессами старения кожи. Гликация является важной составляющей в нарушении функционирования и потере свойств коллагена и эластина дермы. Действуя параллельно со свободными радикалами, которые снижают устойчивость этих белковых волокон к молекулам глюкозы, она ведет также к повреждению фибробластов, которые ответственны за выработку нового , и других ГАГ (гликозаминогликанов). В результате кожа теряет влагу и упругость, формируются заломы, морщины. Эти же процессы происходят в сосудистой стенке, что ведет к расширению капилляров. Скорость дифференцирования клеток кожи замедляется, она плохо обновляется и истончается, а на поверхности покрывается более плотным застарелым слоем мертвых ороговевших клеток.

Существуют также теории старения, основанные на управляющей функции гипоталамуса в нейрогоморальной регуляции всех жизненных процессов, генорегулятроная теория, объясняющая старение с позиции нарушений регуляторных и как следствие структурных генов, ответственных за синтез белка, теория накопления мутаций ДНК в результате неблагоприятных факторов, воздействие которых суммируется в течение жизни.

А о том, как происходит старение лица, какие можно выделить типы и методы борьбы с возрастными изменениями, Вы можете прочитать

Согласно этой теории, фибробласты человека
способны делиться только ограниченное число
раз (75-80 раз), после чего их способность к
пролиферации исчерпывается, и в таком состоянии
они способны находиться длительное время. Данное
свойство получило название «клеточное старение»
(«предел Хейфлика»), наследуется генетически и
связано с запрограммированным ингибированием
митотического потенциала в процессе
терминальной дифференцировки клеток человека

Предел или лимит Хейфлика (англ. Hayflick limit) -

Граница количества делений соматических клеток, названа в честь её открывателя Леонарда Хейфлика. В 1961 году Хейфлик наблюдал, как клетки человека, делящиеся в клеточной культуре, умирают приблизительно после 50 делений и проявляют признаки старения при приближении к этой границе.

Данная граница была найдена в культурах всех полностью дифференцированных клеток как человека, так и других многоклеточных организмов. Максимальное число делений клетки различно в зависимости от её типа и ещё сильнее различается в зависимости от организма, которому эта клетка принадлежит. Для большинства человеческих клеток предел Хейфлика составляет 52 деления.

Граница Хейфлика связана с сокращением размера теломер, участков ДНК на концах хромосом. Как известно, молекула ДНК способна к репликации перед каждым делением клетки. При этом имеющиеся у неё на концах теломеры после каждого деления клетки укорачиваются. Теломеры укорачиваются весьма медленно - по несколько (3-6) нуклеотидов за клеточный цикл, то есть за количество делений, соответствующее лимиту Хейфлика, они укоротятся всего на 150-300 нуклеотидов. Таким образом, чем короче у ДНК «теломерный хвост», тем больше делений у неё прошло, а значит - тем старше клетка.

В клетке существует фермент теломеразы, активность которого может обеспечивать удлинение теломер, при этом удлиняется и жизнь клетки. Клетки, в которых функционирует теломераза (половые, раковые), бессмертны. В обычных (соматических) клетках, из которых в основном и состоит организм, теломераза «не работает», поэтому теломеры при каждом делении клетки укорачиваются, что в конечном итоге приводит к её гибели в пределах лимита Хейфлика, потому что другой фермент - ДНК-полимераза - не способен реплицировать концы молекулы ДНК.

В настоящее время предложена эпигенетическая теория старения, которая объясняет эрозию теломер, прежде всего активностью клеточных рекомбиназ, активизирующихся в ответ на повреждения ДНК, вызванные, главным образом, возрастной депрессией мобильных элементов генома. Когда после определённого числа делений теломеры исчезают совсем, клетка замирает в определённой стадии клеточного цикла или запускает программу апоптоза - открытого во второй половине 20 века явления плавного разрушения клетки, проявляющегося в уменьшении размера клетки и минимизации количества вещества, попадающего в межклеточное пространство после её разрушения.

Принципиально, эксперимент проведённый Леонардом Хейфликом в коллаборации с Полом Мурхедом, был довольно простым: смешивали равные части нормальных мужских и женских фибробластов, различавшихся по количеству пройденных клеточных делений (мужские - 40 делений, женские - 10 делений) для того, чтобы фибробласты можно было отличить друг от друга в дальнейшем. Параллельно был поставлен контроль с мужскими 40-дневными фибробластами. Когда же контрольная несмешанная популяция мужских клеток перестала делиться, то смешанная опытная культура содержала только женские клетки, ведь все мужские клетки уже погибли. На основании этого Хейфлик сделал вывод, что нормальные клетки имеют ограниченную способность к делению в отличие от раковых клеток, которые иммортальны. Так было выдвинуто предположение, что так называемые «митотические часы» находятся внутри каждой клетки, на основании следующих наблюдений:

Нормальные фетальные фибробласты человека в культуре способны удваивать популяцию только ограниченное количество раз;

Клетки, которые подверглись криогенной обработке, «помнят», сколько раз они делились до заморозки.

Биологический смысл явления

В настоящее время главенствует точка зрения, связывающая лимит Хейфлика с проявлением механизма подавления опухолеобразования, возникшего у многоклеточных организмов. Другими словами, опухолесупрессорные механизмы, такие как репликативное старение и апоптоз, бесспорно полезны в раннем онтогенезе и зрелости, но побочно являются причиной старения - ограничивают продолжительность жизни в результате накопления дисфункциональных стареющих клеток или избыточной гибели функциональных.

Anоптоз - программированная клеточная гибель. В организме апоптоз выступает как неотъемлемый компонент механизма поддержания клеточного гомеостаза. Для организма в целом «безопаснее» иметь механизм элиминации генетически поврежденных клеток, чем риск возникновения очагов неконтролируемого автономного роста. Апоптоз выступает в качестве одного из механизмов, защищающих организм от клеток, несущих генетические повреждения, предрасполагающие к злокачественному перерождению. В коже пожилых людей в большом количестве содержатся стареющие фибробласты. Хорошо известны высокая чувствительность кожи пожилых людей к канцерогенному действию ультрафиолетовых лучей и сниженная способность к заживлению ран. Накопление с возрастом в тканях стареющих клеток, резистентных к апоптозу, возможно, является одной из причин, приводящей, в конечном счете к неоплазиям, нейродегенеративным процессам и смерти.

В результате атак со стороны АФК повреждаются митохондрии. Накопление этих повреждений и является сутью старения.
Теория клеточного старения Леонарда Хейфлика
1961 г. Леонард Хейфлик представил данные о том, что даже в идеальных условиях культивирования фибробласты эмбриона человека способны делиться только ограниченное число раз (50 ± 10). Последняя фаза жизни клеток в культуре была уподоблена клеточному старению, а сам феномен получил по имени автора название "предела Хейфлика". Сам Хейфлик не предложил объяснение этого явления.
Теломерная теория Оловникова
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.
Элевационная теория старения
Выдвинута и обоснована в начале 50-х годов прошлого века ленинградским ученым Владимиром Дильманом. Согласно этой теории, механизм старения начинает свою работу с постоянного возрастания порога чувствительности гипоталамуса к уровню гормонов в крови. В итоге увеличивается концентрация циркулирующих гормонов. Как результат, возникают различные формы патологических состояний, в том числе характерные для старческого возраста: ожирение, диабет, атеросклероз, канкриофилия, депрессия, метаболическая имуннодепрессия, гипертония, гиперадаптоз, автоиммунные заболевания и климакс. Эти болезни ведут к старению и в

Механизмы 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.