Свободнорадикальная теория старения

Среди всех теорий старения наиболее общепринята теория свободных радикалов, предложенная американским ученым Д. Харманом в середине 1950-х гг. Постоянно расширяя области своего приложения, свободнорадикальная теория старения включает многие из ранее выдвинутых гипотез и теорий старения. Свободнорадикальная теория относится к группе теорий старения в результате изнашивания организма.

Для того чтобы рассмотреть данную гипотезу, следует вспомнить, что ДНК и РНК представляют собой нестабильные, длинные цепи, которые состоят из тысяч молекул. Эти цепи могут очень легко распадаться на звенья. Они постоянно атакуются другими молекулами, представляющими собой либо банальные продукты клеточного метаболизма, либо вещества, загрязняющие окружающую среду (свинец). В результате этого внутри клетки в процессе обмена веществ все время синтезируются новые молекулы, которые заменяют поврежденные.

Большой группой атакующих молекул являются свободные радикалы, которые имеют выраженную способность соединяться с другими молекулами. Клетки время от времени, особенно при действии на организм ионизирующей радиации, самостоятельно синтезируют свободные радикалы.

Свободные радикалы – это атомы или молекулы, имеющие неспаренный электрон на внешней орбите. К ним относятся разнообразные «активные формы кислорода» – АФК (супероксид-анион радикал, продукты распада перекиси водорода и реакций с ее участием, окислы азота и т. д.). Процессы, связанные с действием АФК, называют окислительным стрессом, поскольку высокоактивные свободные радикалы могут атаковать и повреждать любые клетки.

Образование свободных радикалов происходит в ходе реакций, потребляющих кислород для «сжигания» углеводов и протекающих с выделением большого количества энергии. Также свободные радикалы возникают случайно, в то время, когда всегда присутствующий в клетке кислород соединяется с молекулами клетки. Следует отметить, что в ходе жизнедеятельности в кислороде имеют свойство накапливаться токсические продукты обмена веществ. Также кислород очень часто подвергается воздействию вредных экзогенных факторов.

Кроме того, свободные радикалы способны активизировать внутри клеток особые молекулы – факторы копирования.

Фактор копирования – это абсолютно безвредная молекула до тех пор, пока не подвергнется агрессивному воздействию свободных радикалов, которые способствуют ее миграции к центру клетки – ядру. Попав в ядро, факторы копирования встраиваются в ДНК, после этого она начинает синтезировать токсические вещества. Существует фактор копирования NFk-B, обладающий воспалительными свойствами.

В молодых организмах имеется особый обезвреживающий механизм, устраняющий повреждения, – ферментативная система антиокислительной защиты, которая со временем изнашивается. Накопление повреждений в клетках и скорость старения зависят от соотношения процессов образования активных форм кислорода и функцией этой системы.

В 1969 г. Э. Корд и М. Фридович открыли особый фермент – супероксиддисмутазу, после чего гипотеза Хармана получила новый импульс для своего развития. Активность этого фермента в гранулоцитах, тромбоцитах, эритроцитах и лимфоцитах человека связана со способностью этих клеток к образованию свободных радикалов. Это позволило проследить взаимосвязь наличия данных агрессивных факторов со сроком жизни клеток в крови, который варьирует от 12 ч до нескольких лет. Благодаря этому открытию были сформулированы убедительные доказательства образования в живых клетках свободных форм кислорода, объяснена функция сложной, многоуровневой системы антиоксидантной защиты.

В лабораторных условиях было выявлено, что наиболее высокая активность супероксиддисмутазы отмечается в тромбоцитах, которые часто синтезируют свободные радикалы. Это резко снижает продолжительность их жизни. Эритроциты также характеризуются высоким уровнем супероксиддисмутазы. Но эти клетки крайне редко синтезируют супероксидные радикалы. Срок их жизни больше, чем у тромбоцитов, но не очень высокий. Лимфоциты никогда не генерируют свободные радикалы и имеют довольно низкий уровень супероксиддисмутазы. Поэтому их срок жизни наиболее продолжителен.

Одной из вариаций свободнорадикальной теории является гипотеза старения в результате гликозилирования. Комплекс реакций гликозилирования – реакция Мэйяра – запускается после возникновения соединений глюкозы с аминогруппами аминокислот, пептидов, белков, нуклеиновых кислот. Продукты, образовавшиеся в результате реакции, способны повреждать белки или нуклеиновые кислоты. В результате этого дефектные молекулы оседают на стенки сосудов, тела нервных клеток. Подтверждением этой теории является то, что при развитии осложнений сахарного диабета появляются признаки, похожие на изменения в организме у людей пожилого возраста. Подобные симптомы возникают за счет более быстрого синтеза токсических продуктов реакции гликозилирования.

Также учеными было выявлено, что содержание специфических продуктов реакции Мэйяра в организме человека тесно взаимосвязано с его биологическим возрастом, который часто сильно варьируется у людей одного и того же календарного возраста.

Следует отметить, что проводились исследования, которые смогли доказать способность некоторых продуктов реакции гликозилирования синтезировать активные формы кислорода. Отсюда следует сделать вывод, что образование свободных радикалов и гликозилирование являются звеньями единой более сложной биохимической реакции, а также то, что многие связанные с процессом старения заболевания, такие как атеросклероз, почечная недостаточность, нейродегенеративные заболевания, связаны с реакцией гликозилирования и образованием свободных радикалов.

Один из способов борьбы со старением, в котором повинны свободные радикалы, – применение так называемых антиоксидантов.

Американским ученым Комфортом был проведен ряд научных экспериментов, в результате которых оказалось, что антиоксидант этоксихин способствует увеличению продолжительности жизни мышей примерно на 25%.

В1973 г. исследователь Ричард Хохшилд вводил мышам препарат центрофеноксин. Центрофеноксин используется в некоторых странах Европы и во всем мире (кроме США) для ликвидации признаков нарушений функции центральной нервной системы. Кроме того, его в течение продолжительного времени используют для лечения больных нейродегенеративными заболеваниями. Из этого следует то, что он нетоксичен для людей. В ходе эксперимента было установлено, что продолжительность жизни крыс увеличивается на 10%. Также Р. Хохшилд вводил лекарство старым мышам и показал, что оно увеличивает продолжительность остатка жизни подопытных животных на 11%.

Исследователь Д. Харман проводил опыты, доказывающие зависимость продолжительности жизни от особенностей рациона. Ученый считал, что ненасыщенные липиды, в избытке содержащиеся в маслах и растительных продуктах, принимают активное участие в свободнорадикальных реакциях, посредством этого способствуя ускоренному старению. В ходе эксперимента Харман увеличивал процентное содержание ненасыщенных липидов в пище мышей. Результатом этого – сокращение сроков жизни грызунов.

Д. Харман считал, что за счет некоторых пищевых добавок, а именно за счет снижения ненасыщенных жиров в общей сумме калорий с 20 до 1%, а также применение правильной диеты, возникает возможность «перспектив продления срока жизни свыше 85 лет, а также возможность для значительного числа людей жить гораздо дольше 100 лет».

Напротив, препятствует старению организма обогащение рациона витамином Е, который является защитой от свободных радикалов. Исследованием влияния витамина Е на продолжительность жизни занимался А. Тэппел, который говорил: «Старение обусловлено процессом окисления, а так как витамин Е принадлежит к числу природных антиоксидантов, его можно использовать для противодействия этому процессу в организме». Исследования А. Тэппела показали, что недостаточное содержание этого витамина в корме крыс и мышей на порядок сокращает срок жизнь этих животных. Но на продолжительность жизни, по Тэппелу, влияет также содержание в пище витамина С.

Этот витамин является синергистом витамина Е и способствует более эффективному удалению свободных радикалов.

Наука «Геронтология»

Геронтология — это наука о старении. Она отличается от гериатрии — науки о лечении и предупреждении болезней у стариков. Геронтология частично перекрывает гериатрию и охватывает гораздо более широкую область. Как наука, геронтология изучает процессы старения и состояния стариков. Т. о., часть геронтологов занимается фундаментальными исследованиями и разработкой теорий старения. Др., несравнимо большая их часть, работая в области прикладной геронтология, занимается оказанием требуемой помощи престарелым людям либо непосредственно, либо косвенно, через проведение оценочных обследований, разработку и реализацию соц. политики, организацию программ оздоровления и соц. обеспечения и руководства такими программами.

Область исследований геронтология неизбежно является междисциплинарной. Все дисциплины социологических и поведенческих наук, равно как и многие области биологических наук, имеют отношение к старению и старикам.

Старение связано с биологическими изменениями. Некоторые происходящие с возрастом изменения явно вызваны действием биологического фактора, что неоспоримо подтверждается некоторыми заболеваниями. Др. возрастные изменения могут быть обусловлены либо биологическим процессом, либо переменами в условиях жизни конкретного человека, которые, в свою очередь, ускоряют ход биологических изменений. Ситуационные изменения могут варьировать от международных экономических и политических событий до таких сугубо личных событий, как выход на пенсию, смерть супруга и душевный разлад. Что касается биологических наук, первостепенный интерес для геронтологии представляют такие их области, как биология клетки, эндокринология и фармакология, генетика и долголетие, иммунология, молекулярная биология и биохимия, морфология, нейробиология, диетология и физиология.

Геронтология связана практически со всеми специальностями клинической медицины. Особый интерес для геронтологии представляют такие ее области, как кардиология, дерматология, эндокринология, гастроэнтерология, гинекология, гематология, ревматология, нефрология, неврология, онкология, офтальмология, ортопедия, отоларингология, фармакология, психофармакология и урология. Примером области геронтологии, в которой активно могут работать психологи-практики и в которой могут проводиться психологические, социологические и/или социологические исследования, является удаление от дел (выход на пенсию).

Любая область или предмет интереса психологии, поведенческих и соц. наук, а так же наук о жизни и здоровье, за исключением сугубо специфичных для другой возрастной группы, представляются подходящими для исследований в геронтологии. Важнейший и наиболее трудный вопрос во всех чисто геронтологических исследованиях — определение изменений, вызванных возрастом или старением как таковыми, т. е. изменений, являющихся всеобщими и связанными исключительно со старением, а не с социальными или культурными факторами, действие которых может отличаться в разных популяциях. Растущее признание в геронтологии важности культурных и межнациональных исследований отражает попытки сконцентрировать внимание на этом вопросе и исследовать эффективность отличающихся в разных культурах принципов и методов борьбы со старением.

В работах Гиппократа (460-377 до н.э.) и Аристотеля (384- 322 до н.э.) были изложены первые положения геронтологии. Гален (199 - 129 до н.э.) и Авиценна (980-1037 до н.э.) считали основными факторами, сохраняющими здоровье и способствующими долголетию, диету физические упражнения, теплые ванны и массаж.

Родоначальником современной отечественной геронтологии считается И.И. Мечников (1845-1916). Его работы были посвящены роли межтканевых взаимоотношений в механизмах старения. Условия жизни современного общества, особенно заболевания широко распространенные во второй половине жизни - атеросклероз, ишемическая болезнь сердца (ИБС), гипертоническая болезнь (ГБ), сахарный диабет (СД), и т.д., приводят к преждевременному старению человека. Многочисленные примеры долгожительства и результаты современных научных исследований дают право считать, что возможные сроки максимальной длительности человеческой жизни при физиологическом старении людей могут колебаться в диапазоне 100-120 лет. Старение населения - одна из основных проблем, тревожащих в настоящее время почти все без исключения страны мира. Пожилые люди становятся отдельной демографической, социальной и медикобиологической категорией, требующей специального подхода к решению своих проблем.