Часть II. Биохимические особенности стареющего организма

Основные механизмы старения

Биология старения - раздел геронтологии, который изучает старение живых организмов на всех уровнях их организации.

Геронтология изучает влияние различных факторов на процессы старения, на продление жизни человека.

Согласно современной возрастной классификации, человек в возрасте 60-74 лет относится к пожилым, 75-90 лет - к старым, более 90 лет -к долгожителям.

Различают календарный возраст (количество прожитых лет) и биологический возраст (мера состояния организма). Именно биологический возраст определяет продолжительность жизни.

Люди стареют в разном темпе, и их возможности (адаптационные, генетические, энергетические, социальные и т.д.) в одном и том же возрасте существенно отличаются друг от друга. Однако каждый вид животных на земле имеет определенный биологический лимит продолжительности жизни. Старение присуще любой живой системе, это – естественный, необратимый процесс, который можно только замедлить. Многие авторы утверждают, что продление жизни будет возможно в случае установления основных механизмов старения. Эти механизмы многочисленны и до конца не изучены.

Так, И.И. Мечников утверждал, что старение связано с нарушением функции кишечника, с самоотравлением организма, в первую очередь, продуктами гниения белков.

И.П. Павлов и его ученики связывали процессы старения, прежде всего, с закономерными возрастными изменениями высшей нервной деятельности.

В настоящее время ряд исследователей считает, что старение, является результатом разрушения, нарушения обменных процессов и других сдвигов в организме, которые происходили на протяжении жизни. Другие исследователи связывают процесс старения с нарушением генетического аппарата клетки, регуляции генома, т.е., старение – это генетически запрограммированный процесс.

И.В. Давыдовский писал: "Старение и смерть многоклеточных "вделаны" в генетический план и являются закономерным периодом в общем развитии организма".

В последние годы выяснилось, что одним из механизмов старения является повышение скорости процессов свободнорадикального окисления (Д. Харман, С. Эммануэль).

Как известно, незначительная часть кислорода воздуха при определенных условиях превращается в активные формы - свободные радикалы, вызывающие окисление белков, липидов и нуклеиновых кислот. Наиболее активно данный процесс протекает в липидном слое биологических мембран. Такое окисление называют перекисным окислением липидов (ПОЛ).

В физиологических условиях ПОЛ протекает с низкой скоростью, так как в организме существует антиоксидантная система, защищающая его от накопления свободных радикалов окисления.

Вследствие снижения емкости антиоксидантной системы у пожилых людей активизируются процессы перекисного окисления, что приводит к повреждению молекул, органоидов и клеток в целом.

Решающее влияние на развитие геронтологии в нашей стране оказал А.А. Богомолец. В своих исследованиях он сочетал поиск механизмов старения, анализ долголетия и разработку средств увеличения продолжительности жизни.

 

2. Особенности метаболизма пожилых людей

Характерной чертой стареющего организма является снижение уровня пластического обмена на фоне общего уменьшения интенсивности обмена веществ.

Снижение интенсивности обмена веществ начинается уже с 30-35 лет, что является основой постепенного перерождения тканей и развития процессов инволюции.

Белковый обмен характеризуется снижением скорости белкового синтеза на фоне уменьшения концентрации гормонов анаболического типа (инсулина, половых и других гормонов).

Угнетение синтеза белков и замедление их самообновления в стареющем организме связывают с угнетением обмена нуклеиновых кислот, со снижением содержания ДНК в ядрах клеток, укорачиванием молекул ДНК под действием активных форм кислорода.

Существенное значение для оценки особенностей белкового обмена имеет азотистый баланс, который у пожилых, особенно старых людей, носит отрицательный характер.

Конечные продукты распада белков выделяются, как указывалось выше, преимущественно в виде мочевины. Сравнительные показатели указывают, что содержание мочевины в сыворотке крови у молодых людей составляет 3,2 - 7,2 ммоль/л, у старых - 3,9-9,9 ммоль/л.

Нарушение функций клеток и их гибель является итогом старения и отражается на деятельности всех органов и организма в целом. Число нейронов в мозгу уменьшается на 10-20%, а в некоторых структурах - на 30-50%, уменьшается число нефронов почки, альвеол легких.

Широко распространено мнение ученых о том, что первичное старение свойственно неделящимся клеткам, и что деление клетки "освобождает" ее от грубых возрастных изменений.

Уменьшение клеточной массы свидетельствует о преобладании катаболических процессов в белковом обмене. Клеточная масса тела 25- летних мужчин составляет около 47% всей массы тела, а 70-летних - только 36%. В организме пожилых и старых людей наблюдается значительное снижение мышечной массы примерно на 12 кг (при увеличении возраста с 30 до 70 лет).

Одной из причин снижения интенсивности обмена веществ считают укрупнение коллоидных частиц тканевых белков, увеличение содержания высокомолекулярных белков - на фоне снижения низкомолекулярных. Так, с возрастом уменьшается содержание альбуминов в крови и увеличивается содержание глобулинов, особенно наиболее высокомолекулярных гамма-глобулинов, что приводит к снижению альбумино-глобулинового коэффициента. Например, в 13-14 лет он составляет 2,28, в 40-50 лет - 1,78, в 60-70 лет - 1,58.

Снижение числа иммунокомпетентных клеток в периферической крови уменьшает функциональную активность лимфоцитов. Число лейкоцитов с возрастом снижется: так, у молодых людей - 4000 - 11000 в мм³, а у старых - 3100 - 8900 в мм³ (Ю.М. Губачев).

С возрастом снижается содержание гемоглобина в крови и миоглобина - в мышцах. Нормативные величины для гемоглобина не должны быть ниже 120-130 г/л (Andres R. и др.). Уменьшается содержание в организме ферментов, сократительных и других белков.

В мышцах отмечается уменьшение количества мышечных волокон и их диаметра, снижение количества сократительных белков (актина, миозина и др.). Это сопровождается атрофией мышц, их дряблостью, неспособностью к длительной физической активности.

Уменьшение количества белков в организме приводит к снижению функциональных возможностей важнейших органов и тканей, сердца, легких, печени и ферментативных систем.

Углеводно-жировой обмен у пожилых и старых людей имеет свою специфику. Нейроэндокринная регуляция углеводов имеет существенные недостатки. Инсулиновая недостаточность может привести к нарушению утилизации глюкозы, снижению уровня гликогенных запасов организма и интенсивности окисления глюкозы как важнейшего источника энергии. Недостаток инсулина стимулирует распад белков, особенно в мышечной ткани. При недостатке инсулина происходит внутриклеточная дегидратация, которая сопровождается потерей не только воды, но и азота и минеральных солей.

При патологии у пожилых и старых людей чаще развивается сахарный диабет, но при физических нагрузках, особенно протекающих в анаэробном режиме, у пожилых людей, раньше, чем у молодых, возникает гипогликемическое состояние, что значительно снижает работоспособность. Это объясняется тем, что повышенная потребность организма в углеводах (как важнейшем источнике энергии) при дефиците кислорода не соответствует гликогенным запасам и их восстановлению из-за сниженной концентрации и активности ферментов, участвующих в глюконеогенезе.

Нарушение углеводного обмена часто приводит к ожирению, к избыточной массе тела за счет увеличения содержания резервного жира. Так, при повышении содержания глюкозы в крови уменьшается использование резервного жира и освобождение жирных кислот, а при недостатке углеводов в организме (гипогликемии) увеличивается расход жира, мобилизованного из жировых депо.

Возрастное снижение двигательной активности и энерготрат, перестройка эндокринной системы у пожилых людей может привести к ожирению.

Возрастные изменения гормонального статуса приводят к нарушению метаболизма в жировых клетках. Так, тестостерон обладает выраженным липолитическим действием. К 65 годам его секреция снижается, и это приводит к снижению липолиза и повышению синтеза липидов. Эстрогены и прогестины у женщин также обладают липолитическим действием, но с возрастом, с повышением уровня андрогенов, у них изменяется тип ожирения, с преимущественным отложением жира в области живота – "мужской тип ожирения".

Существенные изменения у пожилых людей наблюдаются в обмене сложных липидов, в частности, фосфолипидов и холестерина.

Развитие преждевременного старения людей связано с нарушениями в сердечно-сосудистой системе и обусловлено, главным образом, образованием атеросклеротических бляшек из холестерина.

Содержание общего холестерина в плазме крови у мужчин 25-29 лет составляет около 4,61 ±0,05 ммоль/л, 65-69 лет - 5,77 ±0,1 ммоль/л (Комаров, 1981).

У пожилых людей снижается метаболизм холестерина и степень его расходования на синтез гормонов стероидной природы (половых, кортикостероидов) и других биологически активных веществ, что приводит к его накоплению в крови, развитию склеротических изменений в кровеносных сосудах, снижению их эластичности и прочности.

Запасание липидов в жировых депо зависит от энергетического баланса организма и двигательной активности. Известно, что длительные аэробные физические упражнения на уровне ПАНО (порог анаэробного обмена) приводят к увеличению использования липидов, повышению липолитического действия гормонов - катехоламинов, соматотропного и тестостерона.

Условия окружающей среды, особенно питание и характер физической активности, оказывают значительное влияние на содержание белков, углеводов, липидов крови и их обмен. Например, белки, содержащие необходимый набор незаменимых аминокислот, предупреждают отложение холестерина. Снижение холестерина рекомендуют осуществлять за счет снижения в рационе доли животных жиров и углеводов, но увеличения - растительных масел, содержащих незаменимые полиненасыщенные жирные кислоты.

После 40 лет рекомендуется не более 60-70 г жира в суточном рационе, причем около половины должны составлять жиры растительного происхождения.

Полный отказ от жиров может привести не только к дефициту полиненасыщенных жирных кислот, но и к недостатку жирорастворимых витаминов, многие из которых являются природными антиоксидантами (А, Е).

Обмен воды тесно связан с обменом минеральных и органических веществ. При старении происходит частичное обезвоживание организма из-за несовершенства процессов терморегуляции и снижения величины основного обмена. Особенно быстрое снижение содержания внутриклеточной воды, как и угасание многих функций, происходит после 70-75 лет. Уменьшение содержания воды в миоцитах снижает у пожилых людей упругость и эластичность мышц.

Нарушение водного баланса у пожилых людей обусловлено действием нервно-гормональной регуляции и сопровождается частичным обезвоживанием тканей, а иногда и задержкой внеклеточной воды в организме. Такая задержка может возникнуть при заболеваниях сердечно-сосудистой системы и почек, при голодании, а также при чрезмерном приеме с пищей поваренной соли. Обычно задержка воды в организме сопровождается развитием отеков.

Снижение уровня работоспособности в мышцах у пожилых людей связывают с уменьшением в них количества калия, фосфора и кальция.

Снижение механической прочности костной ткани связывают с нарушением фосфорно-кальциевого обмена в организме. Ионы калия и натрия особенно необходимы для нормального функционирования сердечной мышцы. Недостаток железа, йода, цинка и некоторых других элементов существенно сказывается на состоянии пожилых людей.

Дефицит минеральных веществ, выявленный при старении, необходимо восполнять, включая их дополнительно в пищевой рацион.