Вступ
1. Історія досліджень
2. Еволюційно-генетичний підхід
3. Еволюційно-фізіологічний підхід
4. Молекулярні механізми виникнення старіння
5. Системні та мережеві механізми
6. Популяційний підхід
Висновок
Список використаної літератури

Вступ

Історики-антропологи встановили, що протягом більшої частини людської історії середня тривалість життя людей була дуже невеликою – приблизно 30-35 років. І лише порівняно недавно, починаючи з XVII - XVIII століть, середня тривалість життя стала рости, і в розвинених країнах цей процес продовжується й сьогодні. В основному, це пов'язують із зростанням добробуту, поліпшенням якості життя, розвитком медицини. Так, наприклад, відкриття антибіотиків дозволило різко скоротити смертність від інфекційних хвороб. А дитяча смертність, знову-таки в розвинених країнах, вже сьогодні, практично зведена до нуля.
Сучасна біологія дуже велику увагу надає проблемі старіння, і з кожним роком з'являються нові факти, що дозволяють глибше зрозуміти механізми цього процесу. Механізми старіння достатньо складні і різноманітні. Принаймні, сьогодні існує декілька альтернативних теорій, які, можливо, частково суперечать одна одній, а частково - доповнюють.
Деякі фахівці вважають, що старіння людського організму відбувається приблизно так само, як старіння та знос техніки, наприклад, автомобіля. Тобто, це – неминучий процес зносу тих частин, з яких складається наш організм.
Інші учені вважають, що старіння пов'язане з накопиченням в популяціях певних мутацій, які виявляються тільки в зрілому віці і не відбраковуються природним відбором. Це відбувається тому, що шкода від цих мутацій виявляється тільки після того, як людина вже вийшла з репродуктивної фази, вже не народжує дітей, тому відбір вже не діє на ті мутації, які в цьому віці виявляються. Є і така точка зору, що багато мутацій, які виявляються в зрілому віці, можуть давати якийсь позитивний ефект в молодості, тобто якісь генетичні особливості можуть підвищувати репродуктивний успіх молодих людей, але за це доводиться розплачуватися потім.
І, нарешті, є точка зору, що старіння пов'язане з якоюсь цілеспрямованою програмою самознищення. Популяції може бути невигідно, щоб особистості, які не беруть участь в розмноженні, продовжували жити, займати місце, споживати ресурси. І в організмі працює спеціальна програма, яка його фактично вбиває. Достовірно відомо, що у кліток така програма є. Член-кореспондент Російської академії наук, Борис Федорович Ванюшин наводив приклад деяких лососевих риб, які вмирають після першого нересту і неначебто це у них генетично запрограмовано.

1. Історія досліджень

Перші спроби наукового пояснення старіння почалися наприкінці 19 століття. У одній з перших робіт Вейсман запропонував теорію походження старіння як риси, що виникла в результаті еволюції. Згідно ньому, «старіючі організми не тільки не є корисними, вони шкідливі, тому що займають місце молодих», що, згідно Вайсману, повинно було привести еволюцію до виникнення старіння.
Важливим кроком у дослідженні старіння була доповідь професора Пітера Медавара перед Лондонським королівським товариством в 1951 році під назвою «Нерозв'язана проблема біології». У цій лекції від підкреслив, що тварини в природі рідко доживають до віку, коли старіння стає помітним, таким чином еволюція не могла впливати на процес розвитку старіння. Ця робота поклала початок цілої серії нових досліджень.
Протягом наступних 25 років дослідження мали переважно описовий характер. Проте, починаючи з кінця 70-х років, виникає велика кількість теорій, які намагалися пояснити старіння. Наприклад, у відомому огляді, опублікованому Калебом Фінчем в 1990 році, нараховувалося біля 4 тис. посилань. Тільки у кінці 1990-х років ситуація почала прояснятися, і більшість авторів почали приходити до спільних висновків.
Всі теорії старіння можливо умовно поділити на дві великі групи: еволюційні теорії та теорії, засновані на випадкових пошкодженнях клітин. Перші пропонують, що старіння є не необхідною рисою живих організмів, а запрограмованим процесом. Згідно ним, старіння розвинулося в результаті еволюції через деякі переваги, які воно надає цілій популяції. На відміну від них, теорії пошкодження пропонують, що старіння є результатом природного процесу накопичення пошкоджень з часом, з якою організм намагається боротися, а відмінності старіння між організмами є результатом різної ефективності цієї боротьби. Зараз останній підхід вважається встановленим в біології старіння. Проте, деякі дослідники все ще захищають еволюційний підхід, а деякі інші зовсім відкидають поділ на еволюційні теорії та теорії пошкоджень. Останнє ствердження є частково результатом зміни термінології: у деяких роботах останнього часу термін «еволюційні теорії» посилається не на теорії «запрограмованого старіння», що пропонують еволюційне виникнення старіння як корисного явища, а на підхід, що описує чому організми повинні старіти у протилежність питанню про біохімічні та фізіологічні основи старіння.

2. Еволюційно-генетичний підхід

Перша ідея, що лягла в основу генетичного підходу, була запропонована Пітером Медаваром в 1952 році і відома зараз як «теорія накопичення мутацій». Медавар відмітив, що тварини в природі дуже рідко доживають до віку, коли старіння стає помітним. Згідно його ідеї, алелі, що проявляються протягом пізніх періодів життя і що виникають в результаті мутацій зародкових клітин, підвергаються досить слабкому еволюційному тиску проти себе, навіть якщо в результаті них страждають такі риси, як виживання та розмноження. Таким чином, ці мутації можуть накопичуватися в геномі протягом багатьох поколінь. Проте, будь-яка особина, що зуміла уникнути смерті протягом довгого часу, випробує на собі їх дію, що проявляється як старіння. Те ж саме вірно і для тварин у захищених умовах.
На додаток, у 1957 році Д. Вільямс запропонував існування плейотропних генів, які мають різний ефект на виживання організмів протягом різних періодів життя, тобто корисні у молодому віці, коли ефект природного відбору сильний, та шкідливі пізніше, коли ефект природного відбору слабкий. Ця ідея зараз відома як «антагоністична плейотропія».
Разом ці дві теорії складають основу сучасних уяв про генетику старіння. Проте, ідентифікація відповідних генів мала лише обмежений успіх. Свідоцтва про накопичення мутацій залишаються спірними, тоді як свідоцтва наявності плейотропічних генів сильніші, але й вони бракують деталей. Прикладами плейотропних генів можна назвати теломеразу у еукаріотів та сігма-фактор σ70 у бактерій. Хоча відомо багато генів, що впливають на тривалість життя різних організмів, інших чітких прикладів плейотропних генів все ще немає.

3. Еволюційно-фізіологічний підхід

Хоча і відомо кілька специфічних генів, запропонованих теоріями накопичення мутацій та антагоністичної плейотропії, безпосереднього зв'язку із старінням показано не було, тим більш не було показано, що ефект цих генів типовий для всіх організмів та відповідає за всі аспекти старіння. Тобто ці гени можуть розглядатися лише як кандидати на роль генів, передбачених теорією. З іншого боку, ряд фізіологічних ефектів, передбачених в роботі Вільямса 1957 року про антагоністичну плейотропію, показані без визначення генів, що відповідають за них. Часто ми можемо розмовляти про компроміси, аналогічні передбаченим цією теорією, без чіткого визначення генів, від яких вони залежать. Фізіологічна основа таких компромісів закладена у так званій «теорії одноразової соми». Ця теорія задається питанням, як організм має розпорядитися своїми ресурсами (у першому варіанті теорії мова йшла тільки про енергію) між підтримкою та ремонтом соми та іншими функціями, необхідними для виживання. Необхідність компромісу виникає через обмеженість ресурсів та необхідність вибору найкращого шляху їх використання.
Підтримка соми повинна виконуватися лише настільки, наскільки це необхідно протягом звичайного часу виживання у природі. Наприклад, оскільки 90% диких мишей вмирає протягом першого року життя, переважно від холоду, інвестиції ресурсів у виживання протягом довшого часу будуть стосуватися лише 10 % популяції. Таким чином, 3-річна тривалість життя мишей повністю достатня для всіх потреб у природі, а з точки зору еволюції, ресурси слід витрачати, наприклад, на покращення збереження тепла або розмноження, замість боротьби із старістю. Таким чином, тривалість життя миші найкраще відповідає екологічним умовам її життя.
Теорія одноразової соми робить кілька передбачень щодо фізіології процесу старіння. Згідно цій теорії, старіння виникає в результаті неідеальних функцій ремонту і підтримки соматичних клітин, що адаптовані для задоволення екологічних потреб. Пошкодження, у свою чергу, є результатом стохастичних процесів, пов'язаних з життєдіяльністю клітин. Довголіття контролюється за рахунок контролю генів, що відповідають за ці функції, а безсмертя генеративних клітин, на відміну від соми, є результатом більших витрат ресурсів та, можливо, відсутності деяких джерел пошкоджень.

4. Молекулярні механізми виникнення старіння

Існують свідоцтва кількох найважливіших механізмів пошкодження макромолекул, які звичайно діють паралельно один одному або залежать один від одного. Здається, будь-який з цих механізмів може займати домінуючу роль за певними обставинами.
У багатьох з цих процесів важливу роль приймають активні форми кисню (зокрема вільні радикали), набір свідоцтв про їх вплив був отриманий досить давно і зараз відомий під назвою «вільно-радикальної теорії старіння». Зараз, проте, механізми старіння набагато більше деталізовані.
Теорія соматичних мутацій. Багато робіт показали збільшення з віком числа соматичних мутацій та інших форм пошкодження ДНК, пропонуючи репарацію (ремонт) ДНК в якості важливого фактора підтримання довголіття клітин. Пошкодження ДНК типові в клітинах, та викликаються такими факторами як жорстка радіація та активні форми кисню, і тому цільність ДНК може підтримуватися тільки за рахунок механізмів репарації. Дійсно, існує залежність між довголіттям та репарацією ДНК, як це було продемонстровано на прикладі ферменту полі-АДФ-рибоза-полімераза-1 (PARP-1), важливого гравця в клітинній відповіді на викликане стресом пошкодження ДНК. Більш високі рівні PARP-1 асоціюються з більшою тривалістю життя.
Накопичення сміття і змінених білків. Також важливим для виживання клітини є кругообіг білків, для якого критичне усунення пошкоджених та зайвих білків. Окислені та карбонільовані білки є типовим результатом впливу активних форм кисню, що утворюються в результаті багатьох метаболічних процесів клітини та часто перешкоджають коректній роботі білку. Проте, механізми репарації не завжди можуть розпізнати пошкоджені білки та стають менш ефективними з віком за рахунок зниження активності протеасом. У деяких випадках, білки є частиною статичних структур, таких як клітинна стінка, які не можуть бути легко зруйновані. Кругообіг білків залежить також і від білків-шаперонів, які допомагають білкам отримувати належну конформацію. Проте, з віком спостерігається зниження в їх активності, хоча це зниження може бути результатом перевантаження шаперонів (та протеазом) пошкодженими білками.
Існують свідоцтва, що накопичення пошкоджених білків дійсно відбувається з віком та може відповідати за такі асоційовані з віком захворювання як хвороба Альцгеймера, хвороба Паркінсона та катаракта.
Мітохондріальна теорія. Важливий зв'язок між молекулярним стресом та старінням був запропонований, засновуючись на накопиченні мутацій в мітохондріальній ДНК (мтДНК). Ці дані були підкріплені спостереженням зростання з віком числа клітин, що бракують цитохром-с-оксидази (COX), асоційованих з мутаціями мтДНК. Такі клітини часто мають порушення у виробництві АТФ та клітинному енергетичному балансі.
Втрата теломер. В багатьох клітинах людини втрата здатності клітин до поділу пов'язана із втратою теломер на кінцях хромосом, що витрачаються після певної кількості поділів. Це трапляється через відсутність ферменту теломерази, який звичайно експресується тільки у зародкових та стовбурових клітинах. Нещодавно було знайдено, що окислювальний стрес (надмірне виділення активних форм кисню) також може мати ефект на втрату теломер, значно прискорюючи цей процес у певних тканинах.

5. Системні та мережеві механізми

На перших етапах дослідження старіння, численні теорії розглядалися як конкуруючі в поясненні ефекту старіння. Проте, зараз здається, що багато механізмів пошкодження клітин діють паралельно, і клітини також повинні витрачати ресурси на боротьбу з багатьма механізмами. Для дослідження взаємодії між всіма механізмами боротьби та пошкодження був запропонований системний підхід до старіння, який намагається одночасно прийняти до уваги багато таких механізмів. Більш того, цей підхід здатний чітко розрізнити механізми, що діють на різних стадіях життя організму. Наприклад, поступове накопичення мутацій у мітохондріальній ДНК з часом приводить до накопичення активних форм кисню та зниження виробництва енергії, що у свою чергу приводить до збільшення швидкості пошкодження ДНК та білків клітини.
Іншій аспект, який робить системний підхід привабливим, це розуміння різниць між різними типами клітин та тканин організму. Наприклад, клітини, що активно діляться, більш ймовірно постраждають від накопичення мутацій та втрати теломер, ніж диференційовані клітини. Проте, диференційовані клітини більш ймовірно постраждають від пошкодження білків, які швидко розбавляються новими білками в клітинах, що швидко діляться. Навіть якщо клітина втрачає здатність до проліферації за рахунок процесів старіння, баланс механізмів пошкодження в ній зсувається.

6. Популяційний підхід

Іншим підходом до вивчення старіння є дослідження популяційної динаміки старіння. Всі математичні моделі старіння можна приблизно розбити на два головних типи: моделі даних і системні моделі. Моделі даних — це моделі, які не використовують і не намагаються пояснити будь-яких гіпотез про фізичні процеси в системах, для яких ці дані отримані. До моделей даних відносяться, зокрема, і всі моделі математичної статистики. На відміну від них, системні моделі будуються переважно на базі фізичних законів і гіпотез про структуру системи, головним в них є перевірка запропонованого механізму.
Першим законом старіння є закон Ґомпертца, що пропонує просту кількісну модель старіння. Цей закон надає можливість відокремити два типа параметрів процесу старіння. Дослідження відхилення закону старіння від кривої Ґомпертца можуть надати додаткову інформацію щодо конкретних механізмів старіння даного організму. Найвідоміший ефект такого відхилення — вихід смертності на плато у пізньому віці замість експоненціального зростання, спостережений у багатьох організмах. Для пояснення цього ефекти було запропоновано кілька моделей, серед яких варіації моделі Стрелера-Мілдвана та теорії надійності.
Системні моделі загалом розглядають багато окремих факторів, подій і явищ, що безпосередньо впливають на виживання організмів і породження потомства. Ці моделі загалом розглядають старіння як баланс і перерозподіл ресурсів як в фізіологічному (впродовж життя одного організму), так і в еволюційному аспектах. Зазвичай, особливо в останньому випадку, мова йде про розподіл ресурсів між безпосередніми витратами на породження потомства і витратами на виживання батьків.

Висновок

Всі ці гіпотези мають право на існування, хоч, можливо, декотрі й помилкові, а можливо і всі мають рацію. Зараз це важко сказати. Але як би там не було, є низка правил, яких слід дотримуватися, щоб принаймні запобігти передчасному старінню. Слід систематично займатися фізичними вправами; періодично перебувати в горах, адже це підвищує активність кісткового мозку; харчуватися висококалорійною, повноцінною їжею; не переїдати; слідкувати за вагою тіла; не курити; після 40 років вживати алкоголь в помірній кількості, а в молоді роки не вживати зовсім; не вживати занадто холодну і занадто гарячу їжу; не вживати надмірну кількість цукру; слідкувати за чистотою свого тіла; користуватися милом, що не подразнює шкіру; багато читати, розмовляти, вчитися, розвивати і тренувати свій інтелект, оскільки мозок, як і м’язи, постійно тренуючись і розвиваючись стає сильнішим; намагатися завжди бачити перед собою позитивну ціль, щоб завтрашній день не здавався похмурим і нікчемним; користуватися кожною можливістю радіти і сміятися, адже веселий настрій продовжує життя, робить його яскравішим.
Вже довгий час вчені намагаються дослідити фізіологію старіння, але ще й досі ніхто не дав конкретних відповідей на запитання, які цікавлять людство. І тим більше, ніхто не знайшов панацеї – еліксиру молодості. Сподіваємося, все ще попереду…

Список використаної літератури

1. Анисимов В.Н. Молекулярные и физиологические механизмы старения СПб.: Наука, 2003.
2. Воронич Г., Щипанська Н. Вічне життя – міф чи реальність? /Інтернет-журнал «Станіславівський натураліст», 2009. - www.naturalist.if.ua
3. Геронтопсихология: учебное пособие. – СПб.: Издательство Санкт-Петербургского университета, 2007. – 392 с.
4. Голубев А.Г. Взаимная совместимость представлений о старении и продолжительности жизни, их механизмах и проявлениях на уровне организма и популяции, и их эволюция. //Успехи геронтологии. – 1997. - №1. С. 25-33.
5. www. uk.wikipedia.org