Почему стареет человек и умирает. Как происходит клеточное старение Теория старения клеток

Последние два-три года стали для геронтологии буквально прорывными. Сначала ученые нашли способ продлить жизнь дрожжей, червей и даже мышей с помощью голодания, потом – несколько генов, способных продлить активное долголетие. Удалось даже обнаружить связь между развитием половой системы, жировой ткани и продолжительностью жизни.

Но подход к молекулярным и клеточным основам старения не менялся уже несколько десятилетий: накопление мутаций, неизбежно возникающих при делении, постепенное разрушение белков и истощение «резервных» систем.

Мартин Хетцер из Института биологических исследований Салка и его коллеги смогли существенно уточнить это понимание :

За общими словами об изнашивании скрывается как минимум нарушение работы ядерных пор, обеспечивающих избирательный обмен содержимым между ядром и клеткой.

Несмотря на микроскопические размеры – от пяти до сотни микрометров, клетка сама включает ещё нескольких десятков органелл, главная среди которых – ядро, обеспечивающее регуляцию всех внутриклеточных и даже внеклеточных процессов. Внутри ядра, которое может занимать до 80% объема (у сперматозоидов), располагается самое ценное – генетическая информация, зашифрованная в последовательности ДНК.

Если бы не ядерная оболочка, то количество мутаций и сбоев в считывании кода просто бы не дало возможности клетке жить. Но несмотря на двойную мембрану, окружающую хромосомы,

Генетический аппарат не находится в изоляции: различные виды РНК постоянно покидают ядро, регулируя синтез белка, в то время как внутрь проникают сигналы, активирующие транскрипционные факторы.

Как и в случае с более «крупными» барьерами, работающими на уровне всего организма, ядерный тоже обладает избирательной проницаемостью: например, жирорастворимые молекулы, будь то стероидные гормоны или определенные лекарственные вещества, легко проникают через саму мембрану, больше похожую на тонкую масляную пленку с вкраплениями.

А вот нуклеиновые кислоты, белки и другие гидрофильные соединения обречены проходить через специальные каналы – ядерные поры. Несмотря на многообразие пропускаемых молекул, сами поры достаточно консервативно устроены у большинства организмов и состоят из внутреннего канала и симметричных наружных частей, похожих на расположенные в вершинах восьмиугольника белковые молекулы.

Как показали Хетцер и соавторы публикации в Cell, со временем эти поры начинают «течь», что и становится причиной более «заметных» последствий – отложения амилоидных бляшек вдоль сосудов мозга, разрушения хрящей в суставах, «одряхления» сердца.

На примере мышечных клеток, а потом – и всего организма нематоды C. elegans ученые продемонстрировали, что периферическая часть ядерного канала регулярно обновляется, в то время как центральная перестраивается только во время деления клеток, при котором оболочка ядра сначала разрушается, а потом образуется вновь. Соответственно, ядерные поры постепенно «изнашиваются», но, в отличие от других внутриклеточных систем, не обновляются, что и приводит к «протечке». В результате в ядро попадают не только мутагены, но и другие молекулы, нарушающие работу генетического аппарата.

Если дело касается постоянно обновляющихся клеток кожи или эпителия кишечника, то такой проблемы не возникает, но как быть нервным или мышечным клеткам, практически не делящимся на протяжении всей жизни? Неудивительно, что их обмен веществ завязан не только на «сигналы» из ядра, но и на устоявшиеся каскады реакций, не требующих быстрого вмешательства генетического аппарата.

Открытие Хетцера не стало очередной «самодостаточной» гипотезой в теории старения. Ученые продемонстрировали, как активные формы кислорода, давно ставшие главным врагом геронтологов, способны ускорять изнашивание ядерных пор, а вместе с этим и старение всей клетки. Остается надеяться, что система, компенсирующая эти «протечки», всё же существует, и если удастся её обнаружить, то это станет новым витком в изучении активного долголетия.

Каждый из нас мечтает продлить свою молодость, дожить здоровым до правнуков, а может даже до пра-правнуков. И, подобные мечты – реальны! Такой подарок преподнесла всему человечеству не просто женщина-ученый, а мама 7 детей!

Порой удивляешься, на что способны многодетные мамы? И откуда у них берется время не просто справиться по дому, а (парадокс!) на научные открытия! Элизабет Блэкберн, мамочка семерых детей, доктор философии, профессор психиатрии Калифорнийского университета в Сан-Франциско, молекулярный биолог, в 2009 году получила вместе со своими коллегами Нобелевскую премию за открытие, которое в будущем может обернуться для всего человечества бессмертием! А ведь это красота, молодость и долгожительство!

Удивительные ! Природная защита от старости и болезней

Средство Макропулоса, молодильные яблочки, волшебные таблетки, которые обеспечат гладкую и упругую кожу, крепкие бицепсы в тонусе, роскошные волосы. Конечно, вы не верите в это, и правильно делаете. А как насчет 30 триллионов возможностей принести огромную пользу своему организму, и тем самым обхитрить старость? Речь идет о каждой вашей клеточке, содержащей хромосомы.

Благодаря множеству исследований, стало известно, что хромосомы имеют защиту за счет так называемых теломеров. Взгляд на них через микроскоп открывает перед нами следующую картину: ДНК человека в форме ниточки, на конце которой находится своеобразная крышечка или колпачок, который является защитным теломером. Когда делится клетка, вместе с ней дробятся и ее «защитники». С каждым таким делением, теломер теряет свою длину, что приводит к старению, сердечно-сосудистым заболеваниям, диабету, раку – уже доказанный научный факт.

Открытие же Элизабет Блэкберн показало, что с течением жизни теломеры могут не только уменьшаться, но даже расти и сохранятся, от чего продолжительность жизни и состояние человека колеблется в ту или иную сторону. И большую роль в этом деле играют разные факторы, например, питание, образ жизни. Интересен и тот факт, что клетки и ДНК большинства из нас запрограммированы на долгожительство без старости и болезни. Это означает, что никогда не поздно предпринять шаги, чтобы сохранить свои теломеры и замедлить процесс старения клеток.

Спасибо, Элизабет Блекбэрн за ее открытие и подсказки, как можно это сделать!

Обеспечьте правильное питание вашему ДНК

Тунец, лосось и другая жирная рыба в вашем рацион являются поставщиками , которые защищают теломеры от повреждений. А вот сахар и сладкие вкусняшки приводят к «скачку» глюкозы в крови и не лучшим образом отражаются на здоровье. Красное мясо в больших количествах тоже несет мощные негативные последствия, и представляет собой настоящие токсины.

Сведите к минимуму употребление продуктов, которые повреждают ДНК, нарушают кислотно-щелочной баланс организма. «Окислительный стресс» – корень большинства заболеваний, инфекций и воспалительных процессов.

Налегайте на щелочные продукты – зелень, листовые, бобовые, фрукты, овощи, злаки, ягоды.

Будьте всегда на позитиве!

Хотите долго жить и удивлять всех своей молодой внешность? Придется научиться жить с улыбкой на лице, несмотря на тот факт, что стресс является частью современного мира. Ученые предупреждают, что пессимизм, цинизм, враждебность «укорачивают» теломеры. Как только вы начинаете негативно мыслить, вырабатывается гормон стресса, разрушающий теломеры.

Психологи советуют попробовать следующую стратегию: нужно визуально представить стрессовую ситуацию в виде фильма, который вы смотрите. Вы просто в роли наблюдатели со стороны.

У многих людей принял хронический характер из-за работы, которая не нравится, пробок на дорогах, плохих новостей по телевизору и пр. А ведь все это можно исправить. Каким образом? Например, вместо политических дебатов смотреть кинокомедии, переехать из мегаполиса в маленький городок или деревушку – прощайте пробки и плохая экология! Не нравится работа? Почему бы не заняться любимым делом? И пусть зарплата меньше, зато жизнь длиннее! На самом деле, все, что нужно для качественной жизни человека составляет минимум, а все остальное «придумано» рекламными компаниями. Одно из таких откровений о маркетинговых секретах можно прочитать в книге «99 франков» Фредерика Бегбедера.

Также уйти от негатива и стресса помогают восточные практики: йога, медитация, пранаяма.

Будьте активны!

Физическая активность – это не только крепкие мышцы и здоровье, но инструмент сохранения теломеров в полном порядке. Сидячий образ, напротив, приводит к преждевременному старению, воспалениям, стрессу и болезням.

Не обязательно быть спортсменом. Достаточно три раза в неделю по 45 минут заниматься фитнесом или взять привычку гулять (кататься на велосипеде) на свежем воздухе. Ученые выяснили, что люди, которые занимаются одним видом спорта, имеют теломеры на три процента длиннее. У тех, кто предпочитает разнообразить свою физическую активность (занимается 3,4 и более занятиями спорта) теломеры сохраняют свою длину или увеличиваются на 20- 60%! Некоторые, например, практикуют йогу, бегают и танцуют, а вы?

Эффективный отдых

Отпуск – это не повод валяться на пляже. Правильнее, планировать такой отдых, который освежит вас и укрепит здоровье. Недавние исследования показали, что шесть дней медитации помогают людям даже восстановить поврежденные теломеры.

Сегодня все больше туристических компаний предлагают оздоровительные туры и ретриты. Почему бы не планировать свой отпуск, как прекрасную возможность практиковать новые

6057 0

Последовательность старения клеток организма

Начиная с работ Мино (Minot, 1908), Метальникова (1917), Шмальгаузена (1926), Коудри (Cowdry, 1939), идет линия исследований, утверждающая связь между специализацией, дифференциацией клеток, способностью их к делению и старением.

Вместе с потерей способности клеток к делению они теряют возможность существенно обновляться , создаются условия их ускоренного старения. Коудри (Cowdry, 1939) предложил классификацию, отражающую, с его точки зрения, эту связь между способностью клеток к делению и развитием в них старения.

К первой группе относятся клетки, существование которых начинается с митоза и кончается митозом (базальные клетки эпидермиса, сперматогонии и др.). Жизнь этих клеток коротка. Уловить в них развитие старения не удается. Вторая группа - более специализированные клетки, обладающие дифференцированным митозом: клетки, в которых можно проследить ряд возрастных изменений, таких как накопление гемоглобина, переход гемоцитобласта к нормобласту и эритроциту, появление кератина в коже. Третья группа - специализированные клетки с выраженными признаками старения.

Они проявляют способность к митозу только в особых условиях, например при повреждении. К ним относятся клетки печени, почек, щитовидной железы и др. Четвертая группа - высокодифференцированные клетки, неспособные к митозу ни при каких условиях (соматические мышечные волокна, нервные клетки и др.). В этих клетках развиваются отчетливые проявления старения.

Недостаток обычных классификаций последовательности старения отдельных клеток в независимом рассмотрении их друг от друга. В естественных условиях в процесс возрастных изменений вовлекаются сложнорегулируемые функциональные системы, развиваются старение одних клеток и адаптивные сдвиги в других. В этих условиях старение постмитотических клеток может оказывать различное влияние на активно делящиеся клеточные элементы. В условиях целостного организма старение клеток является сложным сплавом их собственных возрастных изменений и регуляторных, трофических влияний.

С этих позиций можно условно выделить 3 типа клеток:

А) клетки, которым свойственно первичное старение;
б) клетки, у которых старение является сплавом собственных возрастных изменений и влияний регуляторных, трофических, средовых, а также связанных с первичным старением других клеточных элементов;
в) клетки, у которых в естественных условиях существования старение в основном вторично и опосредовано через весь комплекс внутриорганизменных регуляторных влияний, включая и механизмы общей трофики - кровоснабжение, проницаемость барьеров и др. (Фролькис, 1970).

К первой группе следует отнести нервные клетки, многие соединительнотканные элементы; ко второй - мышечные волокна, клетки железистых образований, печени, почек; к третьей - эпидермис, эпителий во многих органах и др.

Клеткам третьей группы тоже свойственны свои возрастные изменения, однако темп и выраженность регуляторных сдвигов предваряют во многом эти изменения. Признание этого положения закономерно приводит к важному для биологии старения выводу - интимные механизмы старения различных клеток неоднородны; существует несколько типов старения клеток.

Кроме свойств клеток sui generis, темп и направленность их старения зависят от отношения их к определенной функциональной системе; поэтому структурно однородные элементы, относящиеся, по Коудри (Cowdry, 1939), к одной и той же группе, стареют в различном темпе.

Так, например, в старости неодинаково изменяются структура и функция артериол скелетной мышцы, почек, кишечника; мотонейронов, мышечных волокон, принимающих участие в акте сгибания и разгибания; различных структур одного и того же отдела ЦНС (например, гипоталамуса) и др.

Более того, существует корреляция в темпе развития старения различных структурных элементов в пределах одной функциональной системы (отличие в возрастных изменениях мотонейронов, периферических нервов, мышечных волокон, сосудов, рецепторов одного функционального двигательного комплекса по сравнению с другим).

При анализе механизмов старения, как правило, недоучитывается клеточная специфика , обычно стремятся найти, описать универсальный первичный механизм старения всех клеток. Вместе с тем конкретные механизмы старения нейрона, миокардиоцита, гепатоцита, секреторной клетки, фибробласта и т. д. отличаются во многом друг от друга.

В одних случаях механизмы старения связаны с первичными сдвигами в генетическом аппарате клеток, в других - с изменением в системе энергетического обеспечения клетки, в третьих - с нарушениями в процессах реактивности и транспорта веществ. Итак, последовательность старения различных клеток определяется уровнем их дифференцировки, специализации, митотической активностью и отношением к различным регулируемым функциональным системам.

Организм стареет не как сумма клеток, а как сложная биологическая система.

Вот почему так важно выяснение межклеточных взаимодействий, на основе которых можно понять генез возрастных изменений нейрогуморальной регуляции иммунитета, питания, движения и других функций организма.

Возрастные изменения в соединительнотканных элементах могут привести к нарастающим старческим сдвигам и в других системах организма, к склерозу внутренних органов при старении (Богомолец, 1938). Собел (Sobel, 1962) предполагает следующую последовательность событий: время -> уплотнение волокон соединительной ткани -> клеточная гипоксия -> ухудшение питания -> гибель паренхиматозных элементов, пролиферация мезенхимальных клеток и др.

По мнению Бюргера (Burger, 1960), многие соединительнотканные элементы относятся к брадитрофным тканям, характеризующимся пониженным метаболизмом. При старении сдвиги в метаболизме брадитрофных тканей, медленно прогрессируя, приводят к их существенным изменениям, оказывая влияние на старение всего организма.

Изменения соединительной ткани по-разному влияют на старение различных структур. В одних случаях сдвиги в них вторичны по отношению к первично стареющим постмитотическим клеткам; в других - могут стать одним из первичных механизмов, ведущих к старению активно делящихся клеточных элементов.

Структурные изменения клеток

В процессе старения в различных органах и тканях развиваются структурные изменения , обладающие органоспецифическими особенностями, но в то же время имеющие общие черты. К последним следует отнести: избыточное развитие и качественные изменения соединительной ткани; изменения стенки кровеносных капилляров с формированием волокнистых структур в утолщенном базальном слое и расширенном перикапиллярном пространстве (Ступина, Саркисов, 1978) (рис. 16, вкл.).

Рис. 16. Формирование фибриллярных структур в расширенном базальном слое стенки капилляра (обозначено стрелкой) и в расширенном перикапиллярном пространстве надпочечника старой крысы. Микрофото. Ув. 9000.

Наблюдаются атрофия и дистрофические изменения в отдельных клетках. Количество паренхиматозных клеток падает; это относится прежде всего к клеткам статических популяций. В последующих статьях мы приведем данные о потере нейронов в старости. Сато и Тауши (Sato, Tauchi, 1978), изучавшие несколько сотен аутопсий печени, почек, поджелудочной железы, считают, что уменьшение количества клеток паренхиматозных органов является фундаментальным признаком старческих изменений.

Вместе с тем оставшиеся и активно функционирующие клетки не уменьшаются в размерах, а часто увеличиваются, что следует расценивать как проявление компенсаторной гипертрофии в связи с утратой части клеток. Так, имеются указания на увеличение объема кардиомиоцитов (Левкова, 1974; Fleischer et al., 1978), нейронов (Межиборская, 1970; Давиденко, 1972), гепатоцитов (Watanabe et al., 1978) эпителиальных клеток различных паренхиматозных органов (Sato, Tauchi, 1978).

Увеличение объема клетки при этом происходит преимущественно за счет цитоплазмы; ядро увеличивается в меньшей степени, в результате чего ядерно-цитоплазматическое соотношение уменьшается. Важной компенсаторной реакцией является увеличение числа двуядерных и полиплоидных клеток (Watanabe et al., 1978), что рассматривают как активное состояние клеток в условиях ингибирования клеточного деления (Sato, Tauchi, 1973).

Ядра клеток, наряду с некоторым увеличением объема, изменяют свою форму. Для ядер старых клеток характерна неровная, фестончатая поверхность за счет многочисленных инвагинаций ядерных мембран (рис. 17).

Рис. 17. Множественные инвагинации ядра (Я) кардиомиоцита. Очаговое набухание митохондрий (М), разволокненне миофиламентов в сердце старой крысы. Микрофото. Ув. 12 000.

Происходящее при этом увеличение поверхности ядерных мембран рассматривается как компенсаторный процесс, ведущий к увеличению поверхности соприкосновения между ядром и цитоплазмой. Такие изменения формы ядер описаны в кардиомиоцитах (Ступина, 19756; Sachs et al., 1977), нейронах, эндотелиоцитах. Эндрю (Andrew, 1978) сообщает об аналогичных перестройках в ядрах эпителиальных клеток паренхиматозных органов.

В клетках наблюдается расширение перинуклеарного пространства между внутренней и наружной ядерными мембранами, с формированием цистерн, разделенных ядерными порами; при этом нередко отмечается расширение ядерных пор (Артюхина, 1979).

В ядрах увеличивается доля маргинально расположенного конденсированного хроматина и уменьшается доля диффузного хроматина. Аналогичные изменения описаны при старении клеток в культуре ткани (Van Gansen, 1979). При старении появляются так называемые ядерные включения, которые могут располагаться в самом ядре в виде фибриллярных пучков, тубуло-мембранных систем, вирусоподобных частиц; либо между мембранами ядра в виде мультивезикулярных и электронно-плотных телец; либо в цитоплазматических инвагинациях, чередуясь со складками ядерной мембраны.

Природа этих включений неизвестна, однако полагают, что они уменьшают «эффективный» ядерный объем. В процессе старения изменяется плотность цитоплазматического матрикса клетки. Как в клетках статических популяций, так и в других появляется резко просветленный цитоплазматический матрикс с явлениями гидратации, уменьшением количества гранул РНК; в других клетках матрикс, наоборот, слишком уплотнен, с очагами некробиоза и деструкции.

Один из постоянных признаков процесса старения клетки - морфологические изменения митохондрий.

Часть органелл имеет просветленный матрикс, расширенные межкристные промежутки, дискомплексированные кристы (рис. 17). Вместе с тем в старческом возрасте определенный процент митохондрий представляется значительно измененным в виде резкого набухания, с разрушением крист и внутренней мембраны или же со спирализацией и миелинизацией ее; появляются электронно-плотные митохондриальные включения (Wilson, Franks, 1975; Sohal, 1978), разрушается наружная мембрана (Nickerson, 1979).

Изменяются форма и размеры митохондрий - наряду с органеллами обычных для клетки размеров появляются крупные, иногда гигантские митохондрии, что рассматривается как компенсация редукции количества органелл, вызванной ингибированием деления митохондрий.

Гигантские митохондрии в клетках при старении описаны в кардиомиоцитах (Ступина, 1975б), нейронах (Артюхина, 1979), гладкомышечных клетках стенки вен (Фролькис, Евдокимов, 1979), в печени (Franks, 1974), в клетках щитовидной железы (Горбуноба, 1979). Имеются данные об уменьшении плотности митохондриального объема в клетке за счет числа этих органелл.

В миокарде увеличивается относительный объем митохондрий (Офицеров, Загоруйко, 1977; Sachs et al., 1977), что также можно рассматривать как компенсаторную перестройку в связи с дистрофическими изменениями в части митохондрий и нарушением их функций. Вместе с тем площадь митохондриальных мембран на единицу объема митохондрий снижается (Sachs et al., 1977).

В процессе старения происходят изменения в белоксинтезирующей системе клетки.

В клетках статических популяций наблюдаются расширение цистерн гранулярной и гладкой эндоплазматической сети, заполнение просвета цистерн электронно-плотным содержимым, тубулярными структурами; происходит уменьшение количества рибосом на мембранах, отмечаются уменьшение и лизис полисомальных розеток, рибосом (рис. 18) (Suzuki et al., 1978; Артюхина, 1979).

Рис. 18. Липофусцин и липидные гранулы (ЛФ), цистерны гранулярной эндоплазматической сети (ГЭС), бедные гранулами РНК в цитоплазме нейрона мамиллярного ядра головного мозга старой крысы. Микрофото. Ув. 30 000.

В клетках печени у старых животных эндоплазматическая сеть, как показал стереологический анализ, имеет меньшую площадь поверхности по сравнению с таковой у взрослых (Schmucker et al., 1978). В пластинчатом комплексе Гольджи при старении происходят редукция, рексис, уменьшение линейной площади поверхности, что отмечено в нейронах (рис. 18), гепатоцитах (Schmucker et al., 1978).

Расширение пузырьков и накопление в них жидких фракций и электронно-плотных гранул рассматриваются как результат застойных явлений, связанных со снижением обменных процессов между структурами аппарата Гольджи и цитоплазмой клетки (Артюхина, 1979).

Вместе с тем Манина (1978) в гипертрофированных цистернах обнаружила липопротеиды и считает, что пластинчатый комплекс в нервных клетках старых животных сохраняет высокую синтетическую и функциональную способность. В цитоплазме нейронов появляются так называемые окаймленные везикулы, находящиеся в интимной связи с элементами пластинчатого комплекса и лизосомами.

Довольно постоянным признаком старения клеток различных популяций является увеличение количества первичных лизосом , появляющихся в большом количестве в области перикариона, между митохондриями, вблизи очагов деструкции и свободно в цитоплазме. Значение этого факта может быть весьма многообразно, если учесть функциональную роль лизосом (Покровский, Тутельян, 1976).

Происходят и качественные изменения лизосом - в них нарастает количество трудноперевариваемых веществ, изменяется активность лизосомальных ферментов в зависимости от типа клеток и вида ферментов (Asano et al., 1979; Knoock, 1979), наблюдается снижение стабильности лизосомальных мембран, приводящее к освобождению лизосомальных гидролаз и деструктивным изменениям в цитоплазме клеток статических популяций, а также в печени (Покровский, Тутельян, 1976).

Таким образом, участие лизосом в процессах старения может быть обусловлено:

1) повреждающей литической активностью внутри клетки - чрезмерной аутофагией, утечкой гидролаз через поврежденную мембрану лизосом;
2) экструзией ферментов вследствие изменения клеточной мембраны или гибели клетки, что ведет к повреждению соединительной ткани, сосудов, образованию коллагена, продуцированию антител;
3) нарушением литической активности как следствие блокирования непереваренными продуктами.

Наряду с нарастанием количества первичных лизосом в клетках в процессе старения происходит формирование вторичных лизосом - аутофагического типа, а также остаточных телец, которые могут участвовать в процессах переваривания, пока не будут полностью блокированы непереваренными продуктами.

Остаточные тельца, нагруженные липофусцином, при старении обнаруживаются в возрастающем количестве в нейронах и глиальных клетках, миокардиоцитах, гепатоцитах, клетках эндокринных желез, а также в остеобластах, остеоцитах, эндотелиальных клетках (рис. 18) (Давиденко, 1976; Шапошников, 1978; Артюхина, 1979; Квитницкая-Рыжова, 1980).

Многие исследователи связывают возрастное накопление липофусцина с лизосомами (Покровский, Тутельян, 1976) и структурами пластинчатого комплекса (Артюхина, 1979). Следует отметить исследования Карнаухова (1971), показавшего наличие в липофусцине миоглобиноподобных веществ и каротиноидов, что дало возможность автору связать липофусцин с созданием внутриклеточного депо кислорода, позволяющего клеткам теплокровных животных компенсировать малую скорость поступления кислорода в условиях гипоксии, вызванной старением или экспериментальной гипоксией.

Некоторые исследователи считают, что наружная клеточная мембрана наиболее устойчива в процессе старения (Артюхина, 1979). Действительно, сохраняется непрерывность клеточной мембраны, так как нарушение целости мембраны ведет к гибели клетки.

Однако в процессе старения в наружной клеточной мембране наблюдаются не только функциональные, но и структурные изменения. В ней отмечены очаговые уплотнения и утолщения. Кроме того, обнаруживаются структурные изменения, свидетельствующие о нарушении ее функции.

Так, в эндотелиальных клетках капилляров в процессе старения наблюдается уменьшение интенсивности микропиноцитоза, уменьшение количества микроворсинок и микровыростов (Горячкина и др., 1977; Ступина и др., 1978а), что особенно демонстративно в условиях повышенной функциональной нагрузки. Демонстративны также возрастные изменения специализированных мембранных структур. Так, в гладкомышечных клетках нижней полой вены наряду с очаговым утолщением клеточных мембран отмечено уменьшение количества нексусов (Фролькис, 1973). Изменение щелевидных контактов при старении выявлено в клетках культуры ткани фибробластов человека (Kelley et al., 1979).

Таким образом, в процессе старения во всех компонентах клеток наблюдаются структурные изменения, имеющие гетерогенный характер. Наряду с атрофированными клетками, имеющими выраженные возрастные изменения, наблюдаются сохранные клетки, ничем не отличающиеся от клеток молодых организмов.

Н.И. Аринчин, И.А. Аршавский, Г.Д. Бердышев, Н.С. Верхратский, В.М. Дильман, А.И. Зотин, Н.Б. Маньковский, В.Н. Никитин, Б.В. Пугач, В.В. Фролькис, Д.Ф. Чеботарев, Н.М. Эмануэль

Изучением размножения и старения клеток сегодня занимается наука, получившая название цитогеронтология. Ученым удалось установить, что есть не только простой процесс естественного старения клеток с их последующей гибелью, но и он может быть запрограммированным на генетическом уровне.

Данный процесс еще носит название «апоптоз», о чем было написано выше. Эта программа была заложена на генетическом уровне каждого человека и ее главной целью является избавить организм от лишнего клеточного материала, который уже не нужен.

На сегодняшний день ученые смогли представить одновременно несколько теорий о том, как именно может протекать процесс старения клеток в организме.

Сегодня довольно активно ученые проводят разнообразные исследования, во время которых изучается процесс старения клеток соединительных тканей человеческого организма. Эти клетки располагаются на всем организме, при этом они принимают непосредственное и довольно активное участие практически во всех обменных процессах организма, имеющих важное значение для жизни человека.

Есть группа ученых, которые практически на сто процентов уверенны в том, что клетки соединительных тканей либо фибробласты буквально «заставляют» стареть и все остальные системы, а также клетки человеческого организма. То есть происходит одновременное старение сразу всего организма.

Благодаря проводимым исследованиям, ученые смогли определить, что некая роль в процессе старения клеток организма отводится и мутациям. Ведь, как известно в ДНК происходит постепенное накопление митохондрий, появляющихся именно в результате определенных мутаций.

В процессе уничтожения клеток играет не самую последнюю роль и такой специфический белок, как белок р53. К примеру, если в силу определенных обстоятельств, в человеческом организме появляются опухолевые клетки, происходит моментальное активирование апоптоза, то есть процесса их естественного уничтожения.

Удалось установить и то, какую именно роль этот процесс играет при старении клеток, но на сегодняшний день эту теорию ученым до конца установить так и не удалось, поэтому она носит исключительно теоритический характер. Проводятся разнообразные исследования на мышцах, при этом каждый раз ученые получают совершенно противоречивые результаты.

Есть еще один важный фактор, оказывающий непосредственное влияние на процесс старения клеток в организме человека – это деградация клеток-лимфотцитов, которая протекает постепенно. Исследования проводились на приматах, при этом полученные результаты показали то, что если ежедневное питание будет содержать минимальное количество калорий, тогда будет естественно замедляться и старение иммунных клеток.

При этом замедлить процесс их старения может и вещество, которое входит в состав крови и проявляющийся при начале ее воспаления – это уникальный С реактивный белок. Инфицирование опасными онковирусами может в результате привести к началу стремительного процесса естественного увядания иммунитета, следовательно, начинает страдать и защитная система организма.

Молодость клеток, а также и всего человеческого организма, напрямую связана с таким особым веществом, как теломераза. Это вещество относится к числу особенных ферментов, обладающих способностью добавлять уникальные участки молекул ДНК, которые могут повторяться. В результате этого процесса клетки могут приобретать такую особенность, как буквально бесконечное размножение, после которого они не будут погибать, а продолжат деление дальше.

К примеру, в клетке эмбриона наблюдает довольно высокая активность этого уникального вещества (теломераза). Именно в результате постепенного угасания данного фермента и будет происходить клеточное старение.

Резюмируя изложенный выше материал, возникает необходимость поставить несколько вопросов, ответы на которые позволят создать более полное представление, как о проблеме старения клеток, так и о старении организма в целом.

Первый вопрос можно сформулировать следующим образом: является ли теломеразный механизм единственным фактором, вызывающим старение соматических клеток? Если под термином «старение клеток» понимать только остановку митоза, то это, очевидно, не так. Вспомним, хотя бы, о том, что блокада митоза клеток может включаться и в клетках, длина теломер которых еще не достигла критического уровня. Так происходит в клетках, получивших в силу тех или иных причин нерепарированное повреждение ДНК. Как известно, в этих случаях активация гена р53 и других родственных ему по функции генов приводит к блокаде митоза и инициации процесса апоптоза. Эти же явления имеют место и в случае малегнизации клетки. Таким образом, становится ясно, что для организма наиболее важно избавится от поврежденных клеток, способных в случае их выживания дать клон клеток с нарушенными свойствами и функциями, что может грозить непредсказуемыми последствиями (например, образованием злокачественной опухоли). Следовательно, уничтожение путем апоптоза клеток, достигших лимита Хейфлика, это только частный случай сохранения морфологического и функционального гомеостаза организма, так как в длительно живущих и многократно делящихся клетках возможно накопление метаболических ошибок и повреждение генома.

Второй вопрос звучит так: является ли теломеразный механизм старения клеток фактором, определяющим старение организма в целом? Вряд ли на этот вопрос можно ответить положительно. Сошлемся на некоторые известные факты. У 90-летних доноров брались фибробласты, которые в культуре делились всего на 20 раз меньше, чем эмбриональные фибробласты. Как известно, лимит Хейфлика равен 50. Таким образом, у людей практически достигших (по современным представлениям) возраста, по продолжительности весьма близкого к предельному сроку жизни представителей человечества, лимит Хейфлика далеко не исчерпан. Более того, можно привести высказывание самого Л.Хейфлика, который писал: «…я не верю в то, что старение и смерть людей наступает вследствие прекращения деления их клеток».

Судя по всему, генетический контроль продолжительности жизни клетки, основанный на контроле за числом ее митозов – это только один из механизмов, позволяющих исключить из соответствующей клеточной популяции долгоживущие клетки, которые за время своего существования (у человека – это многие десятилетия) возможно, сумели в результате суммации молекулярных и метаболических ошибок приобрести признаки вредные для существования организма. Современная геронтологическая наука говорит о том, что старение организма и смерть его от старости – это результат очень многих системных изменений, объяснить которые невозможно только с точки зрения теломеразной теории старения клеток. К сожалению, теломераза – это только очередная «панацея» в долгой истории поисков человечеством средств продления жизни.