8.3. Старение
Старение — в биологии процесс постепенного нарушения и потери важных функций организма или его частей, в частности способности к размножению и регенерации (рис. 8.3.1). Вследствие старения организм становится менее приспособленным к условиям окружающей среды, уменьшает и теряет свою способность бороться с хищниками и противостоять болезням и травмам. Наука, которая изучает старение, называется геронтологией.
Рис. 8.3.1. Процесс старения человека
Старость или старение - неизбежный процесс, сущность которого сводится к появлению признаков усталости как отдельных органов и тканей, так и организма в целом.
Старость — заключительный этап индивидуального развития организма в нашем мире. Началом её у человека условно считают возраст после 75 лет — это так называемая физиологическая старость. Но и при этом состоянии могут сохраняться умственные и физические силы, определенная работоспособность, общественная или социальная активность и интерес к окружающему миру.
Процесс старения начинается в разных органах и тканях не одновременно и протекает с разной интенсивностью. Во многом интенсивность старения зависит от врожденных, генетически детерминированных свойств тканей.
Известны многие семьи, члены которых отличаются завидным долголетием, не проявляя признаков нарушения памяти, психики или физической активности до 80 — 90 и более лет. И наоборот, есть короткоживущие семьи, члены которых живут 35 — 55 лет.
Оказалось, что продолжительность жизни животных и человека напрямую зависит от врожденной активности фермента супероксиддисмутазы (СОД). К сожалению, активность этого фермента не поддаётся регулированию извне, поскольку генетически запрограммирована. Однако на долю СОД приходится только 70 % работы по обезвреживанию опасных кислородных радикалов.
Остальные 30 % приходятся на так называемые антиоксиданты, уровень содержания которых можно регулировать с помощью биологически активных препаратов. К ним относятся витамины Е, бета-каротин, микроэлементы цинк и селен и другие.
Добавляя эти компоненты в нашу пищу, мы можем контролировать активность 1/3 свободно-радикальных процессов, лимитирующих скорость старения нашего организма.
Очень важно понимание закономерностей старения. С современных позиций естествознания — это постепенное снижение приспособительных возможностей организма.
Нельзя точно диагностировать начало старения — оно начинается скрытно и затрагивает не все тело, а наиболее ранимый орган или систему.
И если вначале изменения, вызванные старением, практически не нарушают процесса приспособления организма к резко изменяющимся условиям жизни, то впоследствии при более выраженных возрастных сдвигах, организм приспосабливается к таким испытаниям все труднее и труднее.
В первую очередь процесс старения отражается на сердечно-сосудистой и нервной системах. Отложение холестерина в сосудах в процессе старения приводит к постепенному угасанию полноценного кровоснабжения клеток различных органов и тканей питательными веществами и выводу отработанных метаболитов (шлаков) из клеток.
Работа органов нарушается: печень хуже очищает кровь от водорастворимых токсинов, что приводит к обильному появлению пигментных старческих пятен на коже, почки недостаточно эффективно фильтруют кровь, в результате чего в крови накапливается мочевая кислота, остаточный азот и другие промежуточные продукты обмена, повышенная концентрация которых начинает тормозить первичные обменные процессы и угнетать клеточное дыхание.
К накоплению шлаков в организме весьма чувствительна нервная система, которая потребляет больше всего энергии и нуждается в бесперебойном режиме поставки кислорода, глюкозы, кальция и других питательных веществ.
У старых людей, ввиду ухудшения активности нервных процессов, в той или иной степени снижаются инициативность, работоспособность, внимание, затрудняется способность переключаться с одного вида деятельности на другой, развивается эмоциональная нестойкость, нарушается сон.
Существенные сдвиги происходят в сфере психики. При старении отмечается ухудшение характера, появление депрессии, чувства одиночества и тревоги, преследуют мысли о никчемности и бессмысленности жизни, возникает страх перед будущим, часто люди становятся чрезвычайно скупыми или черствыми.
С возрастом меняются возможности защитных сил организма, падает активность иммунной системы, защищающей организм от инфекций, от раковых перерождений клеток, способствующей быстрому восстановлению поврежденных органов.
И если старение организма в настоящее время невозможно предотвратить, то время его появления и скорость охвата всего организма можно, в известных пределах, регулировать, превращая старость не в мучительный, полный болезней и страданий, длительный 20-25 летний период, а в красивый отрезок нашего пути, полный жизненной мудрости, посвященный внукам и правнукам, семейным делам и пониманию глубин бытия.
С возрастом, даже при удовлетворительном самочувствии, следует избегать возможных перегрузок. Плодотворность труда приносит пользу, так как нормальный труд приносит только положительные эмоции, которые активизируют защитные механизмы, благоприятно влияют на состояние нервной и сердечно-сосудистой систем. По сути, любая гармоничная деятельность — своеобразная тренировка, гимнастика ума и тела, препятствующая увяданию тела.
Особое значение в пожилом возрасте приобретает питание. Известно, что избыточное по объёму или высококалорийное питание ускоряет процессы старения.
Это — прекрасный возраст, который позволяет при глубоком жизненном опыте на протяжении нескольких поколений пользоваться всей силой знаний и умений при неплохом физическом состоянии.
Из всех людей, когда-либо достигших возраста 65 лет, более половины живут сейчас. Это не только имеет большое демографическое и экономическое значение, но и серьезно влияет на здравоохранение.
Старение сопровождается многочисленными молекулярными изменениями. Число структурных нарушений хромосом, таких как поперечные сшивки и одноцепочечные разрывы ДНК, возрастает, теломерные последовательности укорачиваются, а интенсивность метилирования ДНК снижается. Первичная структура белка не страдает, но учащаются ее посттрансляционные модификации - дезаминирование, окисление, образование поперечных сшивок, неферментативное гликозилирование. Возможны изменения структуры митохондрий.
Признаки старения более определенны, нежели его механизм. Старческий фенотип есть у всех видов, но многие биологи считают, что он проявляется только у людей, домашних животных и животных в зоопарках. В дикой природе старые животные - редкость. Хищники, болезни, вредные факторы окружающей среды не дают им жить долго. Да и с точки зрения эволюции старение объяснить трудно - неясно, зачем нужен специальный механизм, действующий уже после детородного периода. Доводом в пользу его существования могли бы служить видовые различия в максимальной продолжительности жизни. Но этому есть и другое объяснение: процессы роста и развития вида обусловлены генетически, старение же - лишь результат накопления вредных воздействий, полученных в течение жизни.
Если механизм старения и существует, то он крайне сложен, специфичен для каждого вида или даже органа и клетки и при этом практически не изучен. Почти каждый исследователь предлагает свою теорию старения. Многие из теорий похожи и вовсе не исключают друг друга, но ни одна из них не дает исчерпывающих объяснений.
Все теории старения можно разделить на две группы. Теории первой группы основаны на утверждении, что старение генетически запрограммировано, второй - что оно является результатом накопления повреждений.
Из всех генетических теорий лишь теория "плейотропного антагонизма" предполагает изменение давления естественного отбора на организм, вышедший из детородного возраста. Согласно этой теории, гены, действующие положительно в молодости и потому сохраняющиеся в популяции, позднее начинают проявлять пагубное действие. Хотя теория была предложена 35 лет назад, до сих пор никто не представил ее убедительных доказательств.
Теории "накопления повреждений" связывают старение с истощением механизмов репарации повреждений, вызванных вредными факторами. К ним относят повреждения, вызванные свободными радикалами, окисление, гликозилирование и т. д. Все эти теории представляют определенный интерес, но не отвечают на главный вопрос: являются ли описанные изменения причиной старения или это только его следствие.
Многие из распространенных теорий так и не нашли подтверждения. Это теория соматических мутаций (считает старение результатом накопления соматических мутаций), теория катастрофы ошибок (ошибки при биосинтезе белков, необходимых для репликации, транскрипции и трансляции) и теория спонтанного мутагенеза (согласно которой старение происходит в результате постоянной внутренней перестройки ДНК).
Опыты на многих видах животных (от одноклеточных до грызунов) показывают, что единственный способ замедлить старение - это ограничить поступление энергии. Так, у грызунов, получающих низкокалорийную пищу, возрастает средняя и максимальная продолжительность жизни, а некоторые возрастные заболевания и физиологические нарушения (например, снижение иммунного ответа, нарушение обмена глюкозы, мышечная атрофия) возникают позже. Причины этого пока не выяснены, но доказано, что другие изменения в рационе, например ограничение жиров или введение в рацион витаминов и антиоксидантов, значения в профилактике старения не имеют. К сожалению, исследования на приматах пока не проводились, поэтому говорить о роли низкокалорийного питания для человека еще рано.
Существенное старение населения экономически развитых и развивающихся стран в конце XX века, т.е. увеличение в его структуре доли пожилых вызвало закономерное и значительное возрастание интереса к геронтологии, прежде всего, к изучению первичных механизмов старения организмов и популяций, а также факторов, определяющих продолжительность жизни.
В течение последних десятилетий наблюдается беспрецедентное внедрение методов молекулярной биологии и генной инженерии в изучение живой природы, определившее кардинальные изменения в представлениях о природе старения, ставящие на повестку дня вмешательство в генетическую программу развития и старения человека.
Существует большое число теорий и гипотез, претендующих на объяснение механизмов старения. Следует, однако, согласиться с мнением Соэла и Вейндрука, что любая теория должна отвечать по крайней мере на три вопроса:
1) почему организмы подвергаются прогрессирующему и необратимому уменьшению физиологических функций в последней части своей жизни?
2) почему ожидаемая продолжительность жизни или скорость старения различаются внутри одного вида и между видами?
3) почему экспериментальные воздействия, такие как ограничение калорийности питания, замедляют начало многих возрастных физиологических и патологических изменений и увеличивают среднюю и максимальную продолжительность жизни животных?
Не менее важно получить ответ и на четвертый вопрос - почему факторы, вызывающие бессмертие клеток (т.е. факторы, ведущие к развитию новообразований), ускоряют процесс старения организма?
Статистические наблюдения показывают, что вероятность смерти (как следствия предшествующей ей заболеваемости) весьма быстро снижается после рождения, достигая минимума в период, близкий моменту полового созревания, а затем начинает неуклонно расти - в развитых странах практически по экспоненте в возрасте старше 28-30 лет. Отдельные этапы жизни - и те, которые характеризуют период раннего развития и расцвета, и те, которым свойственно угасание функциональной деятельности по многим ее направлениям, проходят в соответствии с определенными закономерностями. Природа последних и механизмы, по которым они осуществляются, - предмет многолетних, а может быть, и многовековых споров.
Ученые, работающие над проблемой старения, имеют своей целью объяснить, почему люди стареют - почему человеческий организм неизбежно изнашивается и умирает.
Участвующие в решении этой задачи ученые рассчитывают, что в результате их усилий могут быть найдены способы замедления процесса старения, который, по их мнению, управляется неким внутренним механизмом, непременно приводящим организм к смерти даже в отсутствие инфекции, несчастного случая или иной насильственной причины. Если такой естественный процесс действительно существует и может быть замедлен, то открывается возможность предотвращения многих раковых и сердечных заболеваний, а также других лишающих трудоспособности и вызывающих смерть болезней, которым взрослые люди по мере старения становятся все более подвержены. Многие исследователи постепенно приходят к убеждению, что исчерпывающее понимание процесса старения вполне достижимо.