Основные теории старения

Основные теории старения

 

Механизмы старения в настоящее  время активно изучаются. Они  достаточно сложны и многообразны. Первые теории старения появились еще  в XIX веке. Наиболее актуальные сегодня  теории во многом дополняют друг друга  и создают наиболее полную картину о данном процессе. Современные науки (прежде всего, геронтология и биология) уделяют изучению проблемы старения очень большое внимание, и с каждым годом появляются новые факты, позволяющие глубже понять механизмы этого процесса.

 

Теория Мечникова: концепция ортобиоза

 

Одна из первых научных теорий старения, разработанная в XIX веке известным  ученым И.И. Мечниковым, носит более  психологический, чем медицинский  характер. Он создал концепцию ортобиоза, изложенную в трудах «Этюды оптимизма» и «Этюды о природе человека». Мечников различал два типа старения: естественное, физиологическое и преждевременное, патологическое старение. Ученый описывает старость как завершающий этап жизни, когда возникает чувство пресыщенности жизнью и инстинкт смерти. Мечников считает, что для каждого человека должно наступить то время, когда сработает инстинкт смерти, это и есть естественное старение. Также ученый писал о том, что большинство людей умирают от различных болезней, а не от самой старости. Степень старости в рамках концепции ортобиоза выделяется в зависимости от насыщения жизнью. Мечников приходит к интересному выводу о смысле и цели жизни в старости. «Люди, особенно жившие долго, не задаются более вопросом, к чему живёт человек на свете. Причина этого заключается в полном развитии чувства жизни, то есть инстинктивном стремлении жить, с которым одновременно связан сильнейших страх смерти», – считает ученый.

 

Старение и теория стресса

 

Знаменитый ученый Г.Селье является автором теории о стрессе. Он различал два типа стресса:

Эустресс – адаптивный стресс, являющийся механизмом приспособления организма человека к окружающей среде;

Дисстресс – стресс, при котором  начинают истощаться внутренние ресурсы  организма. Когда человек находится  в условиях постоянного стресса, у него существенно повышается вероятность развития как признаков преждевременного старения человека, так и таких заболеваний, как гипертоническая болезнь, ишемическая болезнь сердца, в частности, инфаркт миокарда, язвенная болезнь желудка, онкологические заболевания.

 

В рамках теории стресса процессы старения прочно связаны с механизмами  адаптации. «Адаптивность, -подчёркивает Селье , – является наиболее выдающейся характеристикой жизни»

 

Теории первой половины ХХ века

 

После Мечникова изучение процессов  старения долгие годы проводилось исключительно в медикобиологическом ключе.

 

В первой половине ХХ века основными  были три теории:

Молекулярные теории старения (В. Алпатов, А. Пиктэ, О. Настюкова, К. Пархон и другие учёные). Ученые рассматривали старение как следствие накопления с возрастом неблагоприятных для метаболизма оптических изомеров белков.

Генетические теории старения. В  рамках данных теорий старение возникает  вследствие поломок генетического  аппарата клеток организма.

Теории аутоинтоксикации, то есть отравления организма непереработанными продуктами метаболизма.

 

Молекулярно-генетические теории старения

 

Наиболее признана в современной  геронтологии молекулярно-генетическая теория старения. Согласно данной теории, старческие изменения организма  возникают вследствие изменений генетического аппарата клеток организма.

 

Молекулярно-генетические теории подразделяются на две основные группы. Часть ученых считает, что возрастные нарушения  последовательности генома являются наследственно  запрограммированными. Вторая группа ученых считает, что старение является результатом накопления с возрастом случайных мутаций. Таким образом, старение либо является процессом реализации генетической программы (в этом случае необходимо вычислить гены старения и найти пути их отключения), либо же это следствие накопления случайных ошибок в генетическом аппарате клетки (в этом случае в борьбе со старением может помочь создание нанороботов, которые будут отслеживать изменения в генетическом аппарате клетки и их ликвидировать).

 

Молекулярно-генетические теории подразделяются на три большие группы:

Теломерная теория старения

Элевационная (онтогенетическая) теория старения

Адаптационно-регуляторная теория старения

 

Теломерная теория

 

Американский ученый-геронтолог Леонард  Хейфлик установил, что человеческие клетки (он исследовал фибробласты) способны делиться лишь определенное число раз (50 плюс или минус десять раз). Данное число в честь ученого назвали «лимитом (или пределом) Хейфлика».

 

В 1971 г. научный сотрудник Института  биохимической физики РАН А.М. Оловников нашел объяснение данному факту. Ученый предложил гипотезу, согласно которой ограничение числа делений клетки объясняется укорочением хромосом при каждом клеточном делении. Концевые участки хромосом, именуемые теломерами, укорачиваются при каждом удвоении хромосомы до тех пор, пока не наступит предел деления клетки. Клетка, более не способная делиться, постепенно стареет. Тогда она постепенно теряет жизнеспособность – именно в этом, согласно теломерной теории, и состоит старение клеток.

 

В 1985 году был открыт фермент теломераза, способная достраивать концевые участки хромосом, обеспечивая бессмертие клеток. Теломераза обнаружена в половых  клетках и клетках опухолей. Эти  клетки бессмертные.

 

Таким образом, связь старения с  укорочением хромосом и пределом деления клетки в научном мире считается общепризнанной.

 

Элевационная (онтогенетическая) теория старения

 

Известный российский ученый-геронтолог В.М. Дильман в начале 1950 годов  выдвинул и обосновал гипотезу о  том, что возрастные изменения организма определяются единым регуляторным механизмом – гипоталамусом. Именно функционирование данной структуры головного мозга позволяет поддерживать гомеостаз (постоянство внутренней среды организма), а также является основным звеном механизмов как развити, так и последующего старения организма. Гипоталамус – «дирижер» эндокринной системы.

 

Согласно элевационной теории, основная причина старения – это уменьшение с возрастом чувствительности гипоталамуса к регуляторным сигналам от других структур головного мозга и желез внутренней секреции. На основании экспериментальных исследований и клинических наблюдений было установлено, что именно снижение чувствительности гипоталамуса приводит к старческому снижению функций репродуктивной  и гипоталамо-гипофизарно-надпочечниковой системы. Последняя обеспечивает  выработку корой надпочечников глюкокортикоидов – «гормонов стресса», которые необходимы для адаптации организма к изменению условий окружающей среды.

 По теории Дильмана, старение  и ассоциированные  с ним заболевания – это часть реализации генетической программы развития организма (онтогенеза).

 

Разработка онтогенетической теории возрастной патологии позволила  открыть новые подходы к профилактике преждевременного старения и заболеваний, связанных с возрастом, которые и являются основными причинами смерти: атеросклероза, в частности, ишемической болезни сердца, инфаркта миокарда и инсульта головного мозга, онкологических заболеваний, сахарного диабета 2 типа, ожирения, психической депрессии и других заболеваний. Согласно онтогенетической теории, развитие  старческих нарушений можно затормозить, если стабилизировать состояние организма на уровне, достигаемом к окончанию развития. Над этим в настоящее время работают многие ученые.

 

Адаптационно-регуляторная теория

 

В восьмедидятые года ХХ века главенствующей стала адаптационно-регуляторная теория старения  выдающегося украинского  физиолога и геронтолога  В.В.  Фролькиса и его группы ученых. Согласно данной теории старение возникает  вследствие снижения адаптационных возможностей организма из-за генетически запрограммированного процесса старения организма. Наступающие старческие изменения организма объясняются поломкой механизмов саморегуляции обмена веществ и функций организма. Эти изменения возникают в восприятии и передачи информации на клеточном уровне.

 

Эволюционно старение возникло с появлением первых форм жизни, когда под действие неблагоприятных факторов возникал распад макромолекул и мембран одноклеточных  живых систем. В последующем, в  процессе эволюции у живых существ появились механизмы адаптации к воздействию окружающей среды, то есть живые системы постепенно становились все более и более устойчивыми. Решающее значение имело появление клеточного деления и многоклеточных организмов, что во многом уменьшило влияние возрастных ограничений.

 

Сущность адаптационно-регуляторной теории заключается в том, что генетически в организме человека заложены два противоположных по своей сути процесса – старения и антистарения, именуемого автором витауктом (от лат. vita – жизнь, auctum – увеличивать). Витаукт стабилизирует обмен веществ и жизнедеятельность организма, улучшает его адаптационные возможности за счет восстановления повреждений, возникших из-за воздействия на организм неблагоприятных факторов окружающей среды (гипоксия, или кислородное голодание, токсические вещества, кислородное голодание). Представления об антистарении (витаукте) получили широкое распространение в научных кругах. Так, в 1995 г. в США состоялся первый международный конгресс по данной проблеме.

 

С позиций данной теории продолжительность  жизни человека связана не со скоростью разрушительных изменений организма, то есть со старением, как это считалось в более ранних теориях. Продолжительность жизни человека, по мнению Фролькиса, определяется работой механизмов антистарения, поддерживающих надёжность организма, его способность к компенсации возникаюших в процессе жизни нарушений.

 

Одним из важных аспектов теории Фролькиса  является разработанная им генорегуляторная гипотеза, согласно которой процессы старения запускаются из-за нарушения  в работе регуляторных генов, которые управляют активностью структурных генов и, в итоге, процессами синтеза закодированных в них белков. Нарушения генной регуляции, происходящие в процессе старения организма, приводят как к изменению структуры и нарушению функции синтезируемых белков, но и к активизации ранее не работавших генов, к синтезу патологических форм белков (например, старческие отложения белка-амилоида) и, как результат, к старению и гибели клеток.

 

В.В.Фролькис считал, что генорегуляторные механизмы старения лежат в основе развития заболеваний, связанных со старением организма  – атеросклероза, амилоидоза, онкологических заболеваний, сахарного диабета, болезней Паркинсона и Альцгеймера. В зависимости от того, какие именно гены активировались или подавились будет развиваться та или иная возрастная патология. На основании данных представлений ученые выдвинули идею генорегуляторной терапии, призванной производить починку возникающих повреждений генетической информации и предупреждать изменения, лежащие в основе развития возрастной патологии.

 

Познание механизмов адаптации  организма, согласно адаптационно-регуляторной теории, даст ключ к укреплению надежности их работы и замедлению процессов  старения. О том, как активизировать свои механизмы антистарения и повысить адаптационные возможности, замедлив тем самым процессы старения, читайте в разделах «Продление жизни» и «Здоровый образ жизни».

 

Стохастические (вероятностные) теории

 

Ученые, являющиеся последователями  данной группы теорий считают, что старение организма – это результат случайных поломок на молекулярном уровне. Это связано с накоплением случайных мутаций в геноме вследствие изнашивания с возрастом механизмов репарации ДНК (починки ошибок, возникающих при ее копировании во время деления клеток).

 

К вероятностным теориям относятся три основные группы:

Теория свободных радикалов

Гипотеза «старение – это  ошибка»

Теория апоптоза (самоубийства клеток)

 

Теория свободных радикалов

 

Теория свободных радикалов  была разработана практически одновременно двумя геронтологами Д.Харманом (1956) и Н.М.Эмануэлем (1958). Она объясняет механизмы развития старческих изменений организма и связанных со старением патофизиологических процессов (развития атеросклероза, сердечно-сосудистых, онкологических заболеваний, снижения функций головного мозга и иммунной системы).

 

Согласно  теории свободных радикалов, причиной нарушений функций клеток организма являются свободные радикалы, или активные формы кислорода. Эти  вещества синтезируются главным  образом в митохондриях, являющихся энергетическими фабриками клеток.

 

Свободные радикалы химически очень  активные и агрессивные. Они повреждают различные клеточные структуры, включая генетический материал, хранящийся в молекулах ДНК. В итоге, синтезируются  белки с нарушенной функцией, клетка стареет и умирает.

 

В организме  уже есть механизмы защиты от агрессии свободных форм кислорода. Синтезируемый  в митохондриях фермент супероксиддисмутаза  обезвреживает свободные радикалы. Но предусмотренных природой механизмов оказывается недостаточно, и в  организме с возрастом преобладают процессы старения. Продлению молодости способствует употребление в пищу антиоксидантов, в частности, витаминов Е, А и С. Подробнее об антиоксидантах читайте в разделе «Геропротекторы», где рассказывается о препаратах, способствующих замедлению процессов старения.

 

Старение  – это ошибка

 

Американский  физик М. Сцилард в 1954 году выдвинул гипотезу «старение – это ошибка». Суть данной теории заключается в  том, что непосредственной причиной старения являются генетические мутации, возникающие вследствие воздействия на организм радиации.