Биохимия старения
Шрифт:
В некоторых работах изучали соотношение между содержанием некоторых гормонов и функциями, которые, как считают, регулируются ими [9]. Хотя содержание плазматического тестостерона у мужчин не уменьшается до глубокой старости, их способность к воспроизведению нарушается гораздо раньше [32]. Количество эстрогена у женщин также остается высоким примерно до 45 лет, когда наступает менопауза. Однако репродуктивная способность женщин уменьшается значительно раньше [20]. Это означает, что нарушение упомянутых функций происходит на другом уровне, например на уровне рецепторов, перехода комплекса Г-Р в ядро или на уровне акцепторных центров хроматина. После наступления менопаузы увеличивается секреция гонадотропина, что может объясняться нарушением в механизме обратной связи, основанном на эстрогене [4].
Некоторые исследователи изучали влияние гормонов на продолжительность жизни и жизнеспособность животных. Установлено, что гормоны задней доли гипофиза (кроме гормона роста) и эстроген сохраняют и увеличивают продолжительность жизни, и поэтому считают, что они действуют как "гормоны, поддерживающие жизнь". Гормон роста, тироксин, тестостерон и кортикоиды надпочечника уменьшают продолжительность жизни, и их рассматривают как "гормоны старения" [22]. Для того чтобы сделать окончательное заключение по этому поводу, необходимы дальнейшие исследования. Сообщается, что гормоны гипофиза ускоряют образование поперечных сшивок в коллагене и делают его менее растворимым. Кодда крысам в возрасте 800 дней удаляют гипофиз, их коллаген становится похожим на коллаген 400-дневных крыс [61] (см. другие примеры в гл. 4; рис. 4.9). Еще в 1889 г. Браон-Секар в возрасте 72 лет ввел себе суспензию клеток семенника собаки и сообщил, что это омолодило его. Этот результат, однако, не был подтвержден. Здесь необходимы дальнейшие исследования.
Для репарации в старческом возрасте повреждений, возникающих в индукции ферментов, Канунго и Ганди [31] применили два подхода. Они показали, что в печени старых крыс митохондриальная МДГ не индуцируется кортизоном; однако, если клетки печени начинают в результате гепатэктомии делиться, то гормон индуцирует синтез фермента. Печень состоит из премитотической ткани, клетки которой продолжают с небольшой скоростью делиться на протяжении всей жизни. Поэтому ее можно восстановить и вернуть, хотя бы частично, в состояние, которое она имела на ранних стадиях.
Пока еще не существует методов регенерации таких органов, как скелетная мышца, сердце и мозг, клетки которых являются постмитотическими. В этих органах также наблюдаются нарушения в индукции ферментов. Каким образом можно устранить подобные повреждения? Были сделаны попытки использовать разные уровни гормонов, наблюдающиеся в разные периоды жизни. Содержание пируваткиназы в мозгу, сердце и скелетных мышцах у незрелых крыс обоего пола высокое, но оно уменьшается по окончании периода развития [16, 17]. Кастрация приводит к уменьшению количества фермента. Если крысам давать 17-эстрадиол (50 мкг на 100 г веса тела), то содержание фермента у старых крыс возрастает до уровня, характерного для среднего возраста (рис. 5.10). Величина индукции зависит от пола и типа ткани. Тестостерон в дозе 10 мкг на 100 г веса увеличивает до такого же уровня содержание холин-ацетилтрансферазы в полушарии головного мозга самок крыс после овариэктомии (рис. 5.11). В этом случае также наблюдается зависимость от пола [27]. Эти работы показывают, что уменьшение содержания некоторых ферментов то окончании репродуктивного периода можно предотвратить путем введения гормонов. Однако такое воздействие следует предпринимать с осторожностью, так как гормон может увеличить содержание интересующего исследователя фермента, но, кроме того, оказать какое-либо побочное действие, которое может принести вред организму. К тому же неизвестно, замедлится ли основной процесс старения при залечивании одного какого-либо дефекта.
Рис. 5.10. Влияние эстрадиола и тестостерона на активность пируваткиназы, выделенной из сердца крыс-самцов [14]
Рис. 5.11. Влияние эстрадиола и тестостерона на активность холин-ацетилтрансферазы из полушария мозга крыс-самок [27]
Хотя детально изучено изменение с возрастом содержания многих гормонов и их эффектов, изменение функции гормонов таких желез, как эпифиз и тимус,
Гормоны регулируют различные функции на разных уровнях организации. Они играют важную роль в период развития и ответственны за возникновение у животных репродуктивной способности. Влияние липидорастворимых гормонов — стероидов — осуществляется через специфические рецепторы в цитозоле на уровне генов. Действие пептидных и других гормонов обычно реализуется с помощью рецепторов, имеющихся в клеточных мембранах. Содержание стероидных гормонов в старческом возрасте уменьшается, однако для других гормонов такого закономерного уменьшения на наблюдается. Количество рецепторов некоторых стероидов также понижается в старости, что изменяет ответ тканей на эти гормоны. Примеров возрастных изменений содержания рецепторов пептидных гормонов и ответа тканей на их действие не обнаружено. Индукция некоторых ферментов стероидными гормонами к старости нарушается. Может меняться время, требуемое для индукции, или ее величина. Возрастные изменения в содержании гормонов и в ответе тканей на действие гормонов, однако, не проливают свет на основную причину старения, так как они происходят, по-видимому, из-за нарушения в каком-либо одном или нескольких центрах и, следовательно, являются вторичными.
1. Adelman R. C. Nature, 228, 1095–1096 (1970).
2. Adelman R. C. In: Enzyme Induction (D. V. Parke, Ed.), 303–311, Plenum Press, New York (1975).
3. Adelman R. C. In: The Handbook of the Biology of Aging (C. E. Finch and L. Hayflick, Eds.), p. 63–72, Reinhold, New York (1977).
4. Albert A., Randall R. V., Smith R. A., Johnson C. E. In: Hormones and Aging Process (E. T. Eagle and G. Pincus, Eds.), p. 49, Academic Press, New York and London (1956).
5. Anderson J. N., Clark J. H., Peck E. J. Biochem. Biophys. Res. Commun., 48, 1460–1468 (1972).
6. Andres R., Tobin J. D. In: The Handbook of the Biology of Aging (C. E. Finch and L. Hayflick, Eds.), 357–378, Reinhold, New York (1977).
7. Baizman E. R., Cox B. Life Sci., 22, 519–529 (1978).
8. Beato M., Kallmi M., Feigelson P. Biochem. Biophys. Res. Commun., 47, 1464–1472 (1972).
9. Bellamy D. Humoral Control of Growth and Differentiation, Vol. 11, 220–279, Academic Press, New York and London (1973).
10. Berg A. P., Zimmerman J. D. Mech. Age. Dev., 4, 377–383 (1975).
11. Bitensky M. W., Russell V., Blanco M. Endocrinology, 86, 154–159 (1970)
12. Brown-Sequard C. E. C R. Soc. Biol., 41, 415–418 (1889).
13. Bylund D. B., Tellez-Inon M. T., Hollenberg M. D. Life Sci., 21, 403–410 (1977).
14. Chainy G. B. N. Metabolic changes during aging, Ph. D. Thesis, Banaras Hindu University (1977).
15. Chainy G. B. N., Kanungo M. S. Biochem. Biophys. Res. Commun., 72 777–781 (1976).
16. Chainy G. B. N., Kanungo M. S. J. Neurochem., 30, 419–427 (1978).
17. Chainy G. B. N., Kanungo M. S. Biochem. Biophys. Acta, 540, 65–72 (1978)