Биологические основы старения и долголетия
Шрифт:
Однако реакция организма на критические ситуации и адаптация к более слабым изменениям окружающей среды отнюдь не сводятся к синтезу специализированных белков.
Реакция организма на изменения условий окружающей среды включает также определенное усиление деления клеток обновляющихся тканей. Например, клетки, участвующие в синтезе антител, начинают интенсивно делиться вследствие поступления в организм микроорганизмов или чужеродных веществ (антигенов).
Более наглядный пример роли делящихся клеток в реакции на патологический
Но в последние годы установлено, что стимуляция деления, например, при заживлении ран, опосредована синтезом специальных белков — ростовых факторов и других белков, специфически взаимодействующих с первыми и поэтому называемых рецепторами факторов роста. Можно полагать, что снижение митотической активности — "глухота" к митогенам, приобретаемая клетками в процессе старения, частично обусловлено снижением способности к синтезу названных белков. Таким образом, снижение при старении "запаса прочности" функций таких органов, как головной мозг, сердце, поперечно-полосатые мышцы, кожа и т. д., а затем и снижение их функциональной активности обусловлено, по крайней мере частично, нарушением синтеза специализированных белков, их организацией в определенные структуры, а также уменьшением митотической активности обновляющихся тканей.
Но афоризм, сформулированный французскими геронтологами: "Человек имеет возраст своих сосудов", конечно, тоже нельзя забывать. В некоторых случаях так называемого патологического старения изменения сосудов действительно могут определять скорость старения организма, а эти изменения во всех случаях далеко зашедшей старости — существенная причина старения и гибели клеток некоторых органов. Однако старение животных клеток, очевидно, не обусловлено только тем, что их питание с возрастом становится все хуже. Нарушение функций клеток — это внутреннее свойство, проявляющееся даже при нормальных условиях их жизнедеятельности. В чем же природа этого свойства? Что определяет жизнеспособность клетки и какие структуры ее "поражаются" при старении?
Глава III
Механизмы старения и гибели клеток
Теперь мы рассмотрим молекулярные возрастные изменения клеток и постараемся
Клетки поджелудочной железы и мышц старых людей и животных продолжают синтезировать соответственно инсулин и миозин, но никогда наоборот. Твердого доказательства существенного изменения в процессе старения специфического для данной клетки "спектра" синтезируемых белков не было получено при исследовании и других органов.
Но такое нарушение, возможно, происходит у раковых клеток, частота возникновения которых возрастает при старении организма. Следовательно, как правило, клетка сохраняет свое дифференцированное состояние (остается "сама собой") до конца своей жизни; и если оно нарушается, то, очевидно, клетка перестает быть нормальной (она превращается в раковую клетку) или гибнет.
Действительно в последние годы обнаружено, что канцерогенез сопровождается и, вероятно, определяется активацией в трансформируемых клетках протоонкогенов. Показано, также, что, во-первых, некоторые из этих протоонкогенов активны только на ранних стадиях развития, и, во-вторых, что дерепрессия протоонкогенов в клетках взрослых организмов может быть связана с их мутацией.
То, что возможности белоксинтезирующего аппарата старых клеток снижены, следует из данных об уменьшении концентрации в них рибосом. Кроме того, синтез белка, проводимый "в пробирке" на рибосомах, выделенных из клеток старых животных, протекает гораздо менее интенсивно, чем на рибосомах, выделенных из клеток молодых животных.
Рассмотрим несколько фактов, поясняющих роль в механизмах старения изменений синтеза белка на уровне трансляции и изменения структуры белка после его синтеза (посттрансляционной модификации).
Так, снижение интенсивности синтеза белка, вероятно, является одним из механизмов старения дрозофилы. Это снижение, в свою очередь, определяется тем, что замедляется процесс роста (элонгации) пептидной цепи, вследствие снижения активности (точнее, синтеза) одного из факторов элонгации. Установлено (Г. С. Вебстер, С. Л. Вебстер, 1985, США), что снижение интенсивности синтеза этого белка связано также с ускорением распада кодирующей его мРНК.
Результаты исследования белоксинтезирующей способности препаратов различных фракций рибосом из тканей молодых и старых мышей показывают, что снижение при старении скорости синтеза белка на уровне трансляции обусловлено внутририбосомными изменениями.
Снижение синтеза белка при старении особенно сильно сказывается на функции головного мозга. Две группы исследователей обнаружили в 1984 году значительное снижение синтеза белка в тканях мозга при старческом склерозе мозга (болезни Альцгеймера). Причем одна группа из Гарвардского университета (США) изучала синтез белка в препаратах, полученных из мозга умерших людей, а другая группа (французских исследователей) определяла метаболическую активность ткани мозга в прижизненных исследованиях.
Связь между снижением функции определенных структур мозга и снижением интенсивности синтеза в них белка была прослежена также в опытах на крысах в лаборатории Л.Соколова (1985, США) и в лаборатории метаболизма мозга отдела охраны здоровья человека в Бетесде. Согласно данным этой лаборатории, опубликованным в 1985 году, особенно значительно снижается синтез белка в старости в структурах, связанных со зрительными и слуховыми функциями (соответственно зрительная кора, верхние бугры; латеральное коленчатое тело; слуховые ядра, нижние бугры и т. д.).