старение и смерть как биологические процессы. Старение и смерть как биологические процессы.. Старение и смерть как биологические процессы. Гипотезы старения
 Скачать 16.2 Kb.
|
|
Старение и смерть как биологические процессы. Гипотезы старения. За последние 100 лет средняя продолжительность жизни человека в развитых странах выросла почти вдвое. Теперь многие имеют шанс дожить до глубокой старости. Но жить активной и полной жизнью в этом возрасте смогут далеко не все. По данным Всемирной организации здравоохранения, среди десяти ведущих причин смертности в настоящее время лидируют возраст - зависимые заболевания: ишемическая болезнь сердца (ИБС), инсульт, рак, сахарный диабет. Старение является главным фактором риска для этих и многих других социально значимых хронических заболеваний, включая нейродегенеративные, а именно: сосудистую деменцию, болезни Альцгеймера и Паркинсона. В среднем к 50 годам у человека два хронических заболевания, а к 70 годам их уже семь. И если бы эти болезни не были смертельными, человек в глубокой старости приобретал бы весь возможный букет возрастзависимых заболеваний. Поэтому старение можно рассматривать как скрытый, доклинический этап возникновения и протекания этих заболеваний. Начало старения Период оптимальной производительности человека приходится примерно на 20–40 лет: в это время он дает жизнь детям, обеспечивает их выживание, воспитывает их и дает им образование. После этого с точки зрения эволюции мы уже не нужны и можем спокойно умирать. Старение — процесс многоуровневый. Организм утрачивает сразу множество функций и стареет на всех уровнях: молекулярном, клеточном, тканевом, функциональном, психологическом. Нельзя выделить одну причину или следствие старения. Не существует особых генов, гормонов или органов, нацеленных эволюцией на реализацию программы старения. Старение, как и болезни, является лишь следствием разрегулировки механизмов самоподдержания живой системы и не привносит ничего принципиально нового в организацию нашего тела. Теория причины старения Раньше была популярна идея, что мы живем в окисляющей среде, которая является основным двигателем старения. Согласно этой идее, клетки тела просто не могут не начать накапливать окислительные повреждения, и именно они вызывают различные заболевания, связанные со старением. В конце 1990-х годов многие верили в то, что, если установить защиту против окислительных повреждений и повреждений свободными радикалами (любые молекулы или атомы, содержащие один или несколько неспаренных электронов на внешнем электронном уровне), можно защититься от старения. Но в 2000-х годах эту теорию экспериментально проверяли на животных, добавляя антиоксиданты в пищу. Теория оказалась неверной: хотя окисление действительно происходит, оно не играет роли в процессе старения. Основные механизмы старения. Генные мутации. В ходе человеческой жизни сменяется множество поколений клеток организма. В течение жизни некоторые гены случайно или повреждаясь под воздействием внешних неблагоприятных факторов изменяют структуру и активность. За долгие годы мутации постепенно накапливаются, что приводит к сбоям в работе организма. Но некоторые гены изменяют свою активность, не меняя первичной структуры, — эти изменения называются эпигенетическими. Например, к цитозину может присоединиться метильная группа, и это будет влиять на выработку того или иного белка в определенный момент времени. Это естественный процесс, благодаря которому клетки печени, например, имеют свой профиль активных генов по сравнению с нейронами головного мозга, несмотря на то что последовательность ДНК всех клеток тела одинаковая. Однако в ответ на стресс, воспаление, при укорочении или повреждении хромосом в процессе деления клеток эпигенетический профиль клетки может меняться, что приводит к возрастному изменению активности генов, в том числе жизненно важных. Укорочение теломер. Когда клетка делится, дочерняя цепь ДНК, образуемая на матрице родительской ДНК, становится несколько короче из-за особенностей работы фермента ДНК-полимеразы. Для нее на самом кончике ДНК специально создается РНК-затравка, к которой она начинает присоединять ДНК-нуклеотиды. Впоследствии РНК-затравка расщепляется, и генетическая информация о кончике хромосомы утрачивается. В череде клеточных делений концы хромосом становятся все более короткими и в определенный момент воспринимаются как повреждение ДНК, которое останавливает деление клетки. Клетка с поврежденной ДНК в норме не делится, чтобы не переродиться в опухолевую. Это явление неспособности клетки с короткими теломерами делиться носит название клеточного старения. С каждым делением клеток теломеры укорачиваются. К концу человеческой жизни они становятся настолько короткими, что каждое последующее деление ставит под угрозу генетическую информацию. Когда это происходит, прекращается деление, например, стволовых клеток и, как следствие, регенерация тканей. «Затухание» митохондрий. С возрастом утрачивают функцию митохондрии. Это происходит из-за накопления ошибок митохондриальных ДНК и ферментов, ослабления выбраковки поврежденных митохондрий. Перестает хватать энергии для процесса восстановления и роста, что тоже становится одной из причин старения. Кроме того, внутри клетки со временем нарушаются защитные барьеры. Митохондрии перегружаются кальцием и приоткрывают поры временной проницаемости. Через них в клетку выходят кольцевые митохондриальные ДНК, которые в цитоплазме клетки, где их в норме быть не должно, воспринимаются как инфекционное вторжение (некоторые вирусы и бактерии имеют подобные ДНК). Активируется интерфероновый ответ и хроническое воспаление, которое способствует развитию болезней. Ослабление биологических барьеров. Ключевую роль для поддержания постоянства параметров внутренней среды играют биологические барьеры, которые находятся в кишечнике, стенке сосудов, коже, между головным мозгом и кровотоком. При старении эти барьеры нарушаются, и через них проникают инфекции, нежелательные молекулы или токсины. Это служит причиной разнообразных болезней: воспалений в стенке желудочно-кишечного тракта, атеросклероза и так далее. Борьба со старением Хотя мы знаем о старении довольно много, этого недостаточно, чтобы эффективно и безопасно вмешиваться в эти процессы. Однако некоторые успешные эксперименты поставила сама природа. Так, полярная акула живет 400 лет. А голый землекоп почти не болеет раком, нечувствителен к боли и в неволе доживает до 30 лет, что необычайно долго для грызуна его размеров (13 см). Считается, что долголетие землекопа обусловлено активным восстановлением поврежденных оснований ДНК. Более того, есть предположение, что голый землекоп является неотеническим животным — развитие его организма останавливается на стадии новорожденного. А самым удивительным долгожителем считается летучая мышь ночница Брандта: при массе тела всего в 5 грамм она доживает в дикой природе до 40 лет — обычно долго живут те звери, которые имеют наибольшую массу. Ученые расшифровывают геномы животных-долгожителей, что позволяет устанавливать новые генетические причины долголетия. |