Теории старіння

Теории старения Сколько може жити людина? Чому одні люди живуть решту? Чи є «секрети» довгожительства і можемо ми із Вами ними скористатися? На опікується цими питаннями відповідають різноманітні науки.

Систематическое вивчення тривалості людського життя почався наприкінці XVIIв., і на-ча.ло цьому поклав англійський астроном едмунд Галлей, той самий, що відкрив комету Галлея. Пы-таясь вивести математичну закономірність, яка б визначити можливу тривалість життя, Галлей взяв дані про смертність жителів міста Бреслау (нинішній Вроцлав), на той час що входив у склад Німеччини, і становить так звану «таблицю життя», з якого було видно, скільки людина умирло в тому чи іншому віці. За розрахунками вченого, очікувана тривалість життя жителя Бреслау загалом становила 34 года.

В XVIII—XIX століттях науку про тривалість життя значно просунули вперед математики, що працювали страхові компанії - останні були зацікавлені у максимально точних пределениях імовірною тривалість життя, то це дозволяло обчислити суму внесків, приносять прибуток за більшості страхових полісів. Першим математиком, составившим «таблиці життя» для страхових компаній, був Джеймс Додсон.

Гипотезы износа.

Наиболее примітивні механістичні гіпотези розглядали старіння як просте зношування клітин та тканин. Популярність отримала одне з перших общебиологических теорій, запропонована М. Рубнером (1908). Автор виходив з існування зворотної залежності між інтенсивністю обміну, енергією і тривалістю: «енергетична теорія старіння». Відповідно до розрахунках Рубнера, кількість енергії на 1 кг маси тіла, що може бути вичерпаний протягом всю доросле життя, постійно в усіх тварин, і «лише людина має енергетичний фонд в 3—4 разу більший, ніж інших тварин. Згодом це міркування не підтвердилося багатьом видів. Неправильним з погляду геронтології був і витікаючий звідси висновок, що з продовження свого життя людина має виявляти мінімальну активність. Насправді ситуація протилежна, і пасивний спосіб життя скорочує її срок.

Гено-регуляторная гипотеза.

Согласно цю концепцію первинні зміни в регуляторних генах — найактивніших і найменш захищених структурах ДНК. Передбачається, що це гени можуть визначати теми й послідовність включення і вимикання тих генів (структурних), від яких залежить вікові зміни у структурі та функції клітин. Прямих доказів вікових змін ДНК трохи. Останнім часом висловлювалося припущення щодо зв’язку старіння з ділянками ДНК, деякі з них скорочуються у розмірі при старінні. Повідомлялося про відкритті особливого хромосомного ферменту, який перешкоджає старіння ДНК і здатна омолоджувати клітини людини (У. Райт і сотрудники).

Нейро-эндокринные і імунні гипотезы.

Нейроэндокринная система людини основним регулятором його життєвих функцій. Тому від запрацювала геронтології активно розроблялися гіпотези, котрі пов’язують провідні механізми старіння на рівні організму з первинними зрушеннями в нейро-эндокринной системі, які можуть призвести до вторинним змін у тканинах. У цьому, більш раннім уявленням про первинне значення змін діяльності тій чи іншій конкретної залози (гіпофізу, щитовидної чи, особливо, статевих залоз тощо. буд.) приходять на зміну погляди, за якими при старінні змінюється функція не однієї будь-якої залози, а вся нейро-эндокринная ситуація организма.

Довольно поширення отримали гіпотези, котрі пов’язують старіння з первинними змінами у гіпоталамусі. Гіпоталамус — відділ проміжного мозку, генератор біологічних ритмів організму, грає провідної ролі в регуляції діяльності залоз внутрішньої секреції, здійснювану через центральну ендокринну залозу — гипофиз.

Согласно гіпотезі «гипоталамических годин» (Дильман, 1968, 1976), старість сприймається як порушення внутрішнього середовища організму, що з наростанням активності гіпоталамуса. У результаті похилому віці різко зростає секреція гипоталамических гормонів (либеринов) й низки гормонів гіпофізу (гонадотропінів, соматотропіну), і навіть інсуліну. Але поряд зі стимуляцією одних структур гіпоталамуса, інші при старінні знижують свою активність, що зумовлює «разрегулированию» багатьох сторін обміну і функції организма.

Молекулярно-генетические гипотезы.

Наибольшее увагу зазвичай приваблюють молекулярно-генетические гіпотези, в яких розтлумачувалося процес старіння первинними змінами генетичного апарату клітини. Велику частина їх можна підрозділити на дві основні варіанта. У першому випадку, вікові зміни генетичного апарату клітин розглядаються як спадково запрограмовані, у другому — як випадкові. Отже, старіння може бути запрограмованим закономірним процесом, логічним наслідком розвитку і дозрівання, або результатом накопичення випадкових помилок у системі збереження і передачі генетичної информации.

Если дотримуватися першого думки, то старіння, власне, стає, продовженням розвитку, протягом якого, у певному, закріплене у еволюції послідовності включаються і вимикаються різні ділянки геному. Тоді при «розтягування» програми розвитку сповільнюється робота «біологічного годинника», котрі задають темп програмі старіння. Наприклад, в дослідах з обмеженням харчування молодим (тварини з «продовженої життям») відбувається уповільнення зростання, отже, і старіння, хоча механізм далеко негаразд простий. Передбачається, що уповільнення розвитку і відсунення статевого дозрівання і досягнення остаточних розмірів тіла призводить до збільшення тривалість життя. Тобто, старіння, як та інші етапи онтогенезу, контролюється генами.

Старение по ошибке Была вперше запропонована Л. Оргелем (1963). Вона на припущенні, що причиною старіння є накопичення із віком генетичних ушкоджень внаслідок мутацій, які можна як випадковими (спонтанними), і викликаними різними повреждающими чинниками (іонізуюча радіація, стреси, ультрафіолетові промені, віруси, накопичення в організмі побічних продуктів хімічних реакцій та інші). Гени, таким чином, можуть просто втрачати здатність правильно регулювати ті чи інші активності у через відкликання накопиченням ушкоджень ДНК.

В той час існує спеціальна система репарації, забезпечує відносну міцність структури ДНК і надійність у системі передачі спадкової інформації. Досліди на кількох видах тварин показано зв’язок між активністю систем репарації ДНК і тривалістю життя. Передбачається її вікове ослаблення при старінні. Роль репарації чітко виступає в часто передчасного старіння і різкого укорочення тривалості життя. Це стосується, передусім, до спадковим хворобам репарації (прогерии, синдром Тернера, деякі форми хвороби Дауна і інші). У той самий час є нові даних про численних репарації ДНК, що використовуються як аргумент проти гіпотез помилок. У статті під назвою «Наука заперечує старість» французький дослідник Р. Россьон (1995) вважає, що у світлі цих фактів теорія накопичення помилок в нуклеотидних послідовностях. потребує перегляду. І все-таки репарація, певне, не наводить до 100% виправленню повреждений.

Многие геронтологи вважають, що старение—результат накопичення таких неисправленных помилок. За словами Хейфліка, «втрата точної чи надійної (контролюючою) інформації відбувається через накопичення випадкових впливів, ушкоджує життєво важливі молекули ДНК, РНК і білків. Коли досягається порогова величина що така «поразок », «ушкоджень », «похибок «чи «помилок », нормальні біологічних процесів припиняються і вікові зміни стають очевидними. Справжня природа шкоди, спричинених життєво важливих молекулам, поки що невідомі, але відомий сам собою факт його проявления».

Некоторые геронтологи, у тому числі Ф. Маррот Сайнекс з Медичної школи Бостонського університету, вважають, що ключовим моментом в старінні є помилки у ДНК. Необоротні зміни у хімічної структурі довгих, їхнім виокремленням ДНК ланцюжків атомів дістали назву мутацій. По Сайнексу, мутации—это зміни у інформації, зашифрованої у структурі ДНК, яка контролює функціонування клітини. Мутації можуть бути внаслідок неисправленных помилок при освіті повой ДНК, внаслідок помилок у процесі відбудови чи через пошкодження ДНК забруднюючими хімічними речовинами. Мутації в ДНК клітини можуть призвести до того що, що клітина почне синтезувати змінену РНК, але це своєю чергою призведе до синтезу змінених білків — ферментів. Видоизмененный фермент може працювати гірше нормального, або навіть зовсім не працювати. У результаті реакції обміну речовин, у яких бере участь такий дефектний фермент, можуть припинитися, та клітинка перестає виконувати своїх функцій і навіть погибнет.

Теория старіння внаслідок накопичення мутацій уперше було висунуто 1954 р. фізиком Лео Сцилардом який був до цього висновку, спостерігаючи за дією радіації на людей і тварин, сокращавшим їхнє життя. Радіація викликає множинні мутації ДНК, і навіть прискорює поява таких ознак старіння, як сивина чи ракові пухлини. На цьому Сцилард дійшов висновку, що став саме мутації є причиною старіння покупців, безліч тварин. І але він не зумів пояснити, ка-ким чином мутації виникають люди і тварин, не піддавалися опроміненню, з його думці, вони. можливо, не що інше, як наслідок природних ушкоджень клеток.

Некоторые сучасні геронтологи, зокрема д-р Говард Кёртис з Брукхвейнской національної лабораторії в Нью-Порке, поділяють точку зору Сцилардл і вважають, що старіння викликається накопиченням в плин життя неисправленных мутацій, що руйнують функціональні потенції клітини. Кёртис вважає, що старіння, викликане мутаціями, можна запобігти чи з крайнього заходу уповільнити, виправляючи у вигляді генної інженерії ті процеси 11 клітинах тіла, що зумовлюють репарацію (ремонт) ДИК.

По думки деяких учених, обумовлене мутаціями ДНК старіння негаразд серйозно, як старіння, викликане невиправними ушкодженням і РНК, білків і ферментів Д-р Леслі Оргел з американського Інституту Солка в Ла-Хойе (Каліфорнія) припустив, що помилки у синтезі РНК і білків призводять до старіння клітин на результаті, як це назвав, «катастрофи помилок». Кожна молекула РНК, лічена з ДНК, відповідальна за синтез безлічі копій певного ферменту; РНК служить «матрицею», з якою робиться безліч ідентичних копій молекули білка. Отже, при дефектної РНК кожна білкова молекула, сходить з «конвеєра» так само дефектна і зможе працювати ефективно брати участь у реакціях обміну речовин. З іншого боку, деякі ферменти беруть участь у виробництві білків з урахуванням «матричної» РНК, інші здійснюють синтез РНК на матриці ДНК. Отже, якщо помилка вкралася до структури РНК чи білка, вона виробляти дедалі більше ущербні «матриці», що сприятиме кумулятивному ефекту — лавинообразному нагромадженню помилок, і до останнього катастрофи— смерти.

Ученые виявили, що «дія ферментів з культури старих людських клітин ненормально: 25% таких ферментів дефектні, що є підтвердженням теорії «катастрофи помилок» Оргела. І це ще остаточне доказ, можна сподіватися, що спроби запобігти старіння, викликане накопиченням помилок, виявляться успішними. Можливо, знадобиться усувати не первинну помилку на молекулярному рівні, а лише її наслідки. Одне з способів уповільнення акумуляції помилок, який пропонує Алекс Комфорт, полягає у певній уповільнення швидкості процесів обміну речовин і клітинах, що зменшує можливість появи помилки. Цього досягти шляхом зниження температури тіла. Як виявили досліди, життя тварин нижчих тварин — риб і черепах — справді від рівня цього подовжується.

Истребление вільних радикалов Изображения чи моделі ДНК, РНК і білкових молекул часто видаються як жорстких, статичних конструкції на кшталт мостів; на самому ж це нестабільні бив довгі, схожі на ланцюга структури, які з тисяч молекул, які досить легко розпадаються на ланки. Усередині клітини вони постійно піддаються атакам із боку інших молекул—одни їх представляють звичайні продукти клітинного метаболізму. інші — речовини, які забруднюють навколишнє середу, і частковості свинець. Отже, в клітині постійно утворюються нові молекули, які замінять пошкоджені. У процесі обміну речовин утворюються молекули Особою роду, які називаються вільними радикалами, вони теж мають сильну тенденцію з'єднуватися коїться з іншими молекулами. Іноді клітини виробляють вільні радикали для полегшення процесу обміну речовин, і вони переважно у ході тих реакцій, які споживають кисень для «спалювання» вуглеводів і протікають із енергії. Інколи вільні радикали виникають випадково, коли кисень, який у клітині і у якого високої активністю, сполучається з молекулми клетки.

По визначенню Алекса Комфорту, вільний радикал—это «высокоактивный хімічний агент, готовий з'єднатися із чим завгодно». У результаті безконтрольні вільні радикали можуть заподіяти серйозної шкоди клітинним мембран, і навіть молекулам ДНК і РНК. Ця обставина зробила їх головним визначального чинника біологічного старіння. Одне з способів боротьби зі старінням, у якому винні вільні радикали — застосування про антиоксидантів. Цікаво, що з найактивніших програм з вивчення антиоксидантів проводилася промисловістю харчових упаковок, де шукали кошти проти шкідливого впливу вільних радикалів частку що зберігаються продукти, які підпадали під вплив кисню повітря. Найпоширеніший США антиоксидаит називається ВНТ; він щорічно виробляється харчової промисловістю в величезних кількостях. На всіх етикетках круп, жувальної гумки, маргарину, соди, картопляних пластівців та інших продуктів харчування можна знайти напис: «Для схоронності додано ВНТ». Роботи д-ра Денхэма Хармена з Медичного коледжу Університету штату Небраска (раніше Хармен працював хіміком у компанії «Шелл», та його так заворожили «безсмертні» клітини курчати, описані Алексисом Каррелем, що він звільнився й вступив у медичний інститут, щоб присвятити себе вивченню процесу старіння) показали, що пацюки, яким скармливался ВНТ, живуть на 20% довше, ніж пацюки, які цього препарату. Після Харменом, Комфорт показав, що антиоксидант этоксихин збільшує тривалість життя мишей приблизно за 25%. Очевидно, інші антиоксиданти продовжують життя пацюків і мишей на 15—20%.

В час ВНТ та інші антиоксиданти не можна рекомендувати людям до вживання у кількостях, у яких вони використовують у експериментах на тварин. І все-таки їх так можна трактувати як із способів продовження життя — за умови, що буде знайдено безпечніші антиоксиданты.

Другая атака й на старіння, викликане вільними радикалами, було продемонстровано в 1973 р. д-ром Річардом Хохшилдом, президентом компанії мікрохвильової апаратури в Корона дель Map (Каліфорнія). Вводячи мишам препарат, званий центрофеноксином, Хохшилд виявив, нібито їхнє життя подовжується на 10%. Він також вводив ліки старим мишам і показав, що його збільшує тривалість залишку життя піддослідних тварин на 11%.

Центрофеноксин застосовується у деяких країнах Європи і сподівалися в усьому світі (крім США) усунення симптомів низки порушень, причина яких у мозку: утрудненого читання, недорікуватості і скутості рухів. За твердженням Хохшилда, препарат не пошкодив експериментальним тварин і точно сприяв більшу тривалість їхнього життя. З іншого боку, його вже деяке час використовують із лікування хворих, котрі страждають мозковими розладами; отже, він також безпечний для таких людей, як й у пацюків. Час покаже, зможе центрофеноксин продовжити життя. Додамо лише, що ліки є похідним диметиламиноэтанола близького до іншого хімічному речовини — диэтиламиноэтанолу образующемуся при ін'єкціях людям геровитала препарату проти старения.

Ещё єдиний шлях запобігання старіння, викликаного вільними радикалами — різноманітні дієти. Як думає Хармен, ліпіди особливо ненасичені, на які багаті оливи й рослинні продукти, беруть участь у вільнорадикальних реакціях отже можуть сприяти прискореному старіння. Згодовуючи мишам підвищені дози ненасичених ліпідів чи збільшуючи процентний вміст таких жирів у тому їжі, Хармен домагався і скоротити терміни життя животных.

Защитой від вільних радикалів є і вітамін Є. «Старіння зумовлено процесом окислення, — каже д-р А. Тэппел з Каліфорнійського університету у Дэвисе, — бо як вітамін Є належить до числу природних антиоксидантів, може бути використовуватиме протидії цього процесу в організмі». Хоча самому вченому досі зірвалася довести, що додаткові дози вітаміну Є сприяють подовження життя мишей чи пацюків, він продемонстрував, що недостатня зміст цього вітаміну у тому кормі точно скорочує термін життя тварин. Він також вивчав склад їжі багатьох американців й дійшов висновку, що вона неповноцінна у багатьох відносинах, зокрема у ній недостатньо вітаміну Є. Тэппелу належать таке слово: «Оскільки биохимически недолік вітаміну Є. і процес старіння… йдуть паралельно, очевидно, що можна звернути увагу до недостатнє зміст вітаміну Є в людини… Оптимізація споживання вітаміну Є може уповільнити процес старения».

Тэппел вказує також, що їжі має міститися достатньо вітаміну З — він діє синэргически, сприяючи ефективнішого видалення вільних радикалів вітаміном Є. Той-таки Хармен запевняє, за рахунок різних поправок з нашого їжі, саме з допомогою зниження ненасичених жирів у сумі калорій з 20 до 1% та споживання достатніх кількостей вітамінів Є. і З, можна домогтися, дотримуючись правильної дієти, продовження життя. Він упевнений, що така підхід до дієти людей похилого віку може дати значний позитивний ефект. Дієти «з урахуванням вільних радикалів», укладає Хармен, відкривають маємо «перспективи продовження терміна життя понад 85 років, і навіть можливість для великої кількості людей жити значно більше 100 лет».

При підготовці даної роботи було використані матеріали з сайту internet.