Структурно-функціональні зміни органів та систем органів у процесі старіння.

Структурно-функціональні зміни органів та систем органів при старінні зводяться, в основному, до руйнівних деградаційних процесів та включення різних компенсаторно-пристосувальних механізмів. Найбільших змін в ході старіння зазнають серцево-судинна, опорно-рухова та нервова системи. Також ряд органів та їх частин зазнає малих змін у процесі старіння. Розглянемо коротко зміни в різних системах організму при старінні.

Серцево-судинна та кровоносна системи: Загальна кількість та хімічний склад крові майже не змінюється. Після 60‑70 років спостерігається зменшення кількості альбумінів і зростання кількості глобулінів (особливо, β- і γ). Морфологія еритроцитів з віком не змінюється, але падає (до 3‑4·10¹²/л) кількість еритроцитів і знижується їх стійкість. Кількість і морфологія лейкоцитів суттєво не змінюються, хоча і є тенденція до лейкопенії. Лейкоцитарна формула суттєво не змінюється. Лімфоцити реагують на антиген слабше, що призводить до послаблення імунітету. Кількість тромбоцитів з віком зменшується, а після 70 років – йде зсів у бік більш старих і мікроформ. Інтенсивність кровотворення трохи знижується. Йде заміщення червоного кісткового мозку на жовтий (жировий). В системі згортання крові після 50 років настає певне розладнання. Через це знижується динамічна рівновага й надійність системи гемостазу, що веде до підвищення ризику виникнення тромба (виникає тромбоз, інфаркт міокарда і т.п.). Тиск крові з віком зростає, причому зростає, в основному, систолічний тиск. Сповільнюється ритмічна робота серця, довшою стає систола. Морфологічно спостерігається склероз міокарда, місцями – атрофія м'язевих волокон. Морфологічні вікові зміни судин у людини зводяться до склеротичних процесів і поєднуються з атеросклеротичними змінами та іншими патологічними процесами. Склероз судин послаблюється до периферії. У венах зміни менші, ніж в артеріях. Зміни судинної системи більш виражені на нижніх кінцівках, ніж на верхніх.

Дихальна система: Спостерігаєтьсядеформація грудної клітки і атрофія м'язових волокон міжреберних м'язів і діафрагми. А тому грудна клітка втрачає здатність збільшувати свій об'єм у такій мірі, як це має місце в молодому віці. Легені зменшуються в розмірі, масі і стають малорухомими. Зменшення пружності еластичних волокон і їхня атрофія ведуть до необоротного розтягання і втрати структури альвеол, зникнення міжальвеолярних перегородок, розширення альвеолярних ходів. Це супроводжується зменшенням газообмінної поверхні легень. Це веде до зниження в старості життєвої ємності легенів, дихального об'єму, резервного об'єму вдиху і видиху. У зв'язку зі зменшенням дихального об'єму в старості одночасно зростає частота дихання. У людей похилого віку невелика фізична робота призводить до неадекватно більшої реакції з боку дихальної системи (причому, в основному, зростає частота дихання, а не його глибина).

Видільна система: З віком у нирках гине паренхіма; втрачається до 1/3–1/2 частини нефронів, розвивається гіпертрофія решти нефронів. Зменшується кількість ниркових клубочків. Знижується екскреторна функція нирок. З віком розростається сполучна тканина (склероз). Спостерігається деяке потовщення стінки сечового міхура, зменшення її еластичності і зниження місткості сечового міхура. Це веде до більш частого сечовиділення у старих людей. Внаслідок зменшення скоротливої здатності зовнішнього і внутрішнього сфінктерів, поздовжньої мускулатури задньої уретри, зменшення кількості судин та їх ущільнення у венозному плетиві сечового міхура послаблюється функція замикального апарату, сприяючи нетриманню сечі.

Травна система: Функціональні зміни виявляються в зниженні активності секреторного апарату різних відділів шлунково-кишкового тракту, а також печінки і підшлункової залози. Поряд зі зменшенням секрету зазвичай зменшується і його ферментативна активність. Спостерігається вікове зниження моторної діяльності різних відділів шлунково-кишкового тракту, зменшення процесів переварювання й усмоктування в кишечнику. Ці загальні зміни, характерні для старіючої людини, дуже індивідуально виражені і супроводжуються розвитком пристосувальних факторів. В умовах нормального харчування, адекватного до віку, вікова функціональна недостатність шлунково-кишкового тракту залишається прихованою. Значне харчове перевантаження в зв'язку з відсутністю функціональних резервів, як правило, приводить до травної недостатності, до явищ диспепсії.

Виражені зміни при старінні спостерігаються в зубах. У них збільшується кількість кальцієвих солей, змінюється склад мікроелементів. Зуби старих мають жовтий відтінок і різний ступінь стертості. Відбувається склеротизування пульпи, утворюються петрифікати і дентиклі. Карієс зубів літніх і старих людей локалізується переважно в пришиєчній частині, поширюється на цемент кореня, і досить часто ускладнюється гострими формами пульпіту, що приводять до некрозу пульпи.

Опорно-рухова система: Відбуваються дистрофічно-деструктивні зміни кісткової тканини (найчастіше, остеопороз). Остеопороз (рарефікація) – це зменшення щільності (розрідження) кісткової тканини внаслідок зменшення її кількості (в компактній речовині збільшуються порожнини остеонів, у губчастій – рідше йдуть кісткові балки) або недостатньої її мінералізації. Суб'єктивними проявами таких змін є втомлюваність при ходьбі, періодичні ниючі тупі болі в хребті та суглобах, порушення осанки й походки, обмеження рухливості суглобів, остеохондроз хребта та ряд інших патологій. У 83‑98 % старих людей розвивається остеохондроз – дистрофічно-деструктивні зміни хрящової тканини міжхребцевих дисків, які супроводжуються компенсаторно-пристосувальними кістково-хрящовими розростаннями тіл хребців і вторинними нейродистрофічними й нейросудинними розладами.

Скелетні м'язи з віком знижують свою скоротливу здатність. Вкорочуються м'язеві волокна, видовжуються і ущільнюються сухожилля. З віком все більш вираженою стає атрофія м'язів; часто ця атрофія неоднакова в різних частинах тіла. Знижується м'язева сила та збудливість м'язів. Біопотенціали м'язів характеризуються низькою амплітудою потенціалів дії, повільним їх наростанням (1‑2 сек.), сповільненням частоти потенціалів дії. Порушуються реципрокні відносини м'язів-антагоністів. Все це веде до порушення моторики, які проявляються у брадікінезії (сповільненні рухів), неловкості при ходьбі, треморі (тремтінні) рук, голови, підборіддя, утрудненні при виконанні тонких рухів.

Шкіра: Зменшується товщина епідермісу, дерми і підшкірної жирової клітковини. Менш рельєфними стають борозенки малюнка шкіри долонь і підошов. На відкритих частинах шкіри різко підсилюється грубий малюнок, пов'язаний з м'язовими скороченнями і розтяганнями. Склеротизуються кровоносні судин шкіри і відбувається зменшення кількості функціонуючих капілярів. Порушується правильний розподіл меланіну. На більшому протязі шкіра менш пігментована, а на окремих місцях відзначається гіперпігментація. Зменшується число потових залоз та сальних залоз. Зменшується кількість волосся. Спостерігається їхнє посивіння, що пов'язано з припиненням пігментоутворюючої функції клітин цибулин волосся. Подовжуються пушкові волосини на кінцівках і голові, а в жінок на обличчі вони нерідко подовжуються і грубіють. Зменшується тургор шкіри. Зменшується кількість вільних нервових закінчень, а також тілець Мейснера і Фатера–Пачіні.

Органи чуття: Очі (орган зору): З віком знижується сила акомодації (внаслідок зниження еластичності кришталика і атрофії ціліарного м'яза), адаптаційна здатність до слабкого освітлення, реакція зіниць на світло, критична частота миготіння (при якій відбувається злиття блимань), контрастна чутливість, кольорова чутливість (в першу чергу, до синього, потім – до червоного й зеленого кольорів). Морфологічно спостерігаються атрофічні процеси в рогівці, кон'юнктиві, кришталикові, очному дні. Атрофія м'яза, що підіймає верхню повіку, обумовлює старечий птоз (опущення верньої повіки). Атрофія жирової клітковини орбіти може призвести до зміщення очного яблука всередину, взад.

Ухо (орган слуху): Перш за все, знижується здатність сприймати високі частоти, інколи, й нижні частоти. Зростає слуховий поріг (мінімальна інтенсивність звукового сигналу, який ще сприймається). Не змінюється мінімальний часовий інтервал (мінімальний час між двома звуковими сигналами, які ще не зливаються в один; роздільна здатність) (становить ≈ 2 мсек.). Морфологічно спостерігається окостеніння волокон мембрани барабанної перетинки (більшість функціональних змін слуху саме цим і обумовлені); атрофічні зміни слухового нерва і спірального ганглія.

Орган смаку: Вікові зміни маловивчені. Відомо, що чутливість до солодкого, кислого, солоного і гіркого знижується з віком. До 50 років переважаючим є солодкий смак, а потім – кислий (мабуть, через атрофію смакових цибулин в передній частині язика, які найбільш чутливі до солодкого). Зменшується з віком кількість смакових цибулин.

Орган нюху: У більшості випадків, нюхова чутливість знижується, хоча інколи й зберігається на досить високому рівні. Зменшується кількість нюхових клітин, в нюховому нерві спостерігаються процеси розволокніння. Розростається респіраторна частина епітелію нюхової порожнини і частково витісняє нюхову частину.

Нервова система: Вікові зміни спостерігаються у всіх структурних елементах нервової системи. У процесі старіння оболонки головного і спинного мозку товщають; м'яка мозкова оболонка втрачає прозорість внаслідок огрубіння і гіалінозу сполучнотканних волокон, у ній часто зустрічаються відкладення солей кальцію й амілоїдних тілець. Відбувається зменшення маси мозку, а також об'єму і лінійних розмірів кори та гангліїв головного мозку людини; звивини тоншають, відповідно борозни розширюються, порожнини шлуночків збільшуються.

Зменшується число нейронів і щільність їх розташування на одиницю площі. В цитоплазмі нейронів накопичуються включення ліпофусцину. Відбуваються деструктивні процеси в ендоплазматичній сітці та мітохондріях. У клітинах нейроглії спостерігаються, з одного боку, проліферативні процеси, що виявляються гіперплазією і гіпертрофією гліальних елементів; а, з другого боку, регресивні зміни у виді їхньої атрофії, деструкції, дистрофії. Слід зазначити, що ступінь вираження і характер змін неоднакові в різних відділах нервової системи. Як правило, чим більш новим у філогенетичному відношенні є даний відділ головного мозку, тим більші зміни в ньому реєструються. Найбільші зміни, що приводять до зменшення кількості нервових клітин, виявляються в корі лобової і скроневої часток великих півкуль головного мозку і в корі мозочка. У гіпоталамічній області та довгастому мозкові зміни нейронів менш виражені і представлені помірним хроматолізом, разом з тим відзначені компенсаторні процеси у вигляді збільшення розміру деяких клітин. У периферичних нервах у процесі старіння спостерігаються зміни в мієліновій оболонці у вигляді її потоншення, муфтоподібних потовщень, осередкової де мієлінізації. В аксонах з’являютья колбовидні випинання. Відбувається потовщення сполучнотканинних оболонок нерва. Ультраструктура синапсів залишається в цілому незмінною.

З віком також змінюється ЕЕГ. Загальною тенденцією є сповільнення α- і β‑ритмів з одночасним зростанням повільних хвиль (θ- і δ‑ритми). Часто α‑ритм має частоту близько 7 Гц (по класифікації це мав би бути θ‑ритм). Інколи спостерігається міжпівкульна асиметрія. Знижується синхронізація.

Такі морфологічні й функціональні зміни в головному мозкові ведуть до певних змін психічних процесів у старості. Послаблюється процес внутрішнього гальмування, що проявляється у нестриманості, емоційній лабільності, дратівливості, багатослівності. Порушується взаємодія кори та підкоркоких структур. Повільніше виробляються умовні рефлекси. Послаблюється сила та рухливість нервових процесів, що веде до погіршення пам'яті та здатності до засвоєння нової інформації. При цьому більш сильно сповільнюється час і якість виконання завдань, які потребують уяви і винахідливості, використання безпосереднього зорового сприйняття, абстрактного аналізу, знаходження нових рішень, інтеграції складних операцій; однак мало змінюються ці параметри при виконанні завдань, які потребують використання досвіду, виявлення суттєвого і подібності, використання словарного запасу, стандартних схем рішень. Аналітико-синтетична діяльність мозку не зазнає грубих якісних змін, але її кількісні параметри (час виконання завдання, кількість виконаної роботи за одиницю часу) знижуються. Причому, перше помітне зниження відмічається в 40‑50 років, потім ці параметри майже не змінюються, друге зниження настає приблизно в 75 років.

Ендокринна система: Гіпофіз. В аденогіпофізі в старечому віці розростається сполучна тканина, редукуються кровоносні капіляри. У паренхімізмінюється співвідношення клітинних елементів, що веде до зміни співвідношення між рівнями різних тропних гормонів. Підвищується рівень секреції гонадотропінів (особливо, ФСГ) і знижується рівень секреції ТТГ. Рівень секреції АКТГ і соматотропного гормона не змінюється. З віком в аденогіпофізі спостерігається нагромадження колоїду в ацинусах у значних кількостях, іноді навіть утворюються кисти. У нейрогіпофізі, крім потовщення капсули і дифузійного збільшення сполучної тканини, відзначене наростання кількості внутрішньоклітинного і позаклітинного пігмента ліпофусцину.

В епіфізі досить рано (незабаром після настання статевої зрілості) починаються вікові зміни. Спостерігається атрофія пінеалоцитів, йдуть процеси кальцифікації. Знижується рівень синтезу мелатоніну і зменшується амплітуда його добових коливань.

Відносна маса щитовидної залози достовірно знижується. Спостерігається гетерогенність залозистих фолікулів; поява великих, розтягнутих густим колоїдом фолікулів, частіше на периферії залози. Змінюється величина і форма епітеліальних клітин, що вистилають фолікули, вони втрачають кубічну форму, сплющуються, їх цитоплазма стає більш оксифільною. Колоїд більш світлий у дрібних фолікулах і дуже щільний, розтрісканий у великих. Зменшується кількість резорбційних вакуолей в ньому. Відбувається значне збільшення сполучної тканини. Ще однією особливістю щитовидної залози людини є збільшення з віком лімфоїдних клітин, що відбиває особливості імунного стану організму і розглядається як прояв аутоімунних процесів. Знижується синтез тиреоїдних гормонів. Знижується здатність білків плазми крові зв'язувати тиреоїдні гормони; тому хоча загальна концентрація цих гормонів у крові падає, але концентрація вільних гормонів не змінюється. Зростає чутливість периферійних тканин до тиреоїдних гормонів.

Паращитовидні залози в літньому і старечому віці багаті включеннями ліпідів у міжклітинній речовині. У паренхімі залоз відзначене значне збільшення оксифільних клітин із зернистою оксифільною цитоплазмою. Серед головних темних клітин у старих людей багато клітин з гіперхромними ядрами, великими глибчастими включеннями в цитоплазмі і зернами золотисто-жовтого пігменту. З віком частіше виявляється колоїд між головними, а також оксифільними клітинами. Маса паращитовидних залоз з віком не змінюється, склероз у них не виражений.

Маса наднирників у людини знижується, починаючи з 50 років. Показано потовщення капсули. У віці 40‑59 років зменшується товщина кори в цілому і її зон, що пов'язано зі зменшенням розміру клітин, з яких складаються ці зони і кількості суданофільних ліпідів. Змінюється співвідношення між зонами кори: збільшується відносний об'єм пучкової зони, настає інволюція клубочкової і сітчастої зон. В мозковій речовини наднирників вікові зміни практично не виражені. Рівень секреції мінералкортикоїдів (головним чином, альдостерону) знижується, хоча за рахунок підвищення чутливості організму до альдостерону і зниження інтенсивності його інактивації порушень мінерального обміну не спостерігається. Синтез глюкокортикоїдів або практично не змінюється, або трохи знижується. Синтез статевих стероїдів падає в 2‑3 рази і зникають статеві відмінності в їх синтезі.

Репродуктивна система: В репродуктивній системі настає клімактеричний період, який особливо виражений у жіночій репродуктивній системі. В цей час статеві залози атрофуються, знижується синтез статевих гормонів.

В сім'яниках старих людей збільшується кількість сполучної тканини. В сім'яних канальцях потовщується базальна мембрана, звужується їх просвіт, атрофується сперматогенний епітелій (там часто спостерігаються лише дрібні округлі сперматогонії). Зменшується кількість клітин Лейдіга;а тому значно знижується синтез андрогенів. Слід зазаначити, що інтенсивність змін в сперматогенезі й ендокринній функції сім'яників дуже індивідуальна; часто високий рівень їх функціональної активності зберігається в глибокій старості. У чоловіків також часто спостерігається аденома передміхурової залози.

Яєчники з настанням клімактеричного періоду помітно атрофуються. Гістологічно в них виявляється склеротизована строма та багато фіброзних тіл. Кровоносні судини мають товсті гіалінізовані стінки. Інколи зустрічаються епітеліальні структури, фрагменти зародкового епітелію, ділянки розростання клітин, які свідчать про проліферативні зміни в яєчникові. Зменшується синтез естрогенів та зникає циклічний характер їх виділення.

 

 

Старіння клітин.

Як відомо, на основі клітинної теорії, всі живі організми (окрім вірусів) складаються з клітин. Тому, аналізуючи зміни в організмі людини і тварин при старінні, слід приділити велику увагу тим процесам, що розвиваються в клітинах при старінні.

Раніше вважалося, що процес старіння клітини виникає лише в умовах багатоклітинного організму, оскільки одноклітинні шляхом поділу можуть начебто необмежено довго підтримувати свою індивідуальність. Але останнім часом виявлені вікові зміни і в клітинах одноклітинних організмів. Крім того, у випадку поділів одноклітинних мова, по-суті, йде не про їх індивідуальне безсмертя, а про їх розмноження і потенційне безсмертя їх виду. А тому, на сьогоднішній день, вважається, що старіння виникло на самих ранніх етапах еволюції живого. Отже, процес старіння властивий окремим клітинам, незалежно від того, чи це одноклітинний організм, чи клітини пребувають в складі багатоклітинного організму.

Існує взаємозв'язок між здатністю клітини до поділу, її диференціацією (спеціалізацією) і її старінням. Висока диференціація клітин знижує її здатність до поділу. Втрата здатності до поділу веде до зниження можливостей суттєвого оновлення, що створює передумови для прискореного старіння таких клітин.

Коудрі так класифікує клітини (на основі взаємозв'язку між здатністю до поділу і розвитком старіння):

1) клітини, що існують від мітозу до мітозу (їх індивідуальний цикл короткий, тому виявити тут якісь процеси старіння не вдається);

2) клітини, які мають диференційований мітоз (наприклад, проеритроцити, в яких вдається прослідкувати ряд вікових змін);

3) спеціалізовані клітини, які можуть ділитися лише в особливих умовах (наприклад, клітини печінки, нирок, ендокринних залоз, в них є явні ознаки старіння);

4) високоспеціалізовані клітини, які втратили здатність до мітозу (в них спостерігаються найбільші прояви старіння).

Старіння клітин в складі багатоклітинного організму має ту особливість, що крім процесів, що розвиваються в клітинах самостійно, йдуть процеси, обумовлені регуляторними й трофічними впливами з боку всього організму. Тут можна виділити три групи клітин:

1) клітини, яким властиве первинне старіння, тобто, вони старіють, в основному, самостійно (нервові клітини, деякі сполучнотканинні клітини);

2) клітини, в яких старіння є поєднанням самостійних процесів і впливів з боку цілого організму (м'язеві клітини, клітини ендокринних залоз, нирок, печінки);

3) клітини, яким властиве вторинне старіння, тобто, опосередковане через регуляторні, трофічні та інші внутрішньоорганізменні впливи (наприклад, епітеліальні клітини).

Структурно-функціональні зміни в клітинах різних органів, звичайно, мають свої особливості, однак можна виділити ряд спільних рис.

У процесі старіння змінюється щільність цитоплазматичного матриксу клітини. В одних клітинах з'являється різко просвітлений цитоплазматичний матрикс із явищами гідратації, зменшенням кількості гранул РНК; в інших клітинах матрикс, навпаки, занадто ущільнений, з вогнищами некробіозу і деструкції.

Слід зазначити, що навіть в межах одного органа поряд з атрофічними змінами в одних клітинах і їх загибеллю, розвиваються гіпертрофічні зміни в інших клітинах (для компенсації функції органа). Зростає об'єм таких клітин. Збільшення об'єму клітини при цьому відбувається переважно за рахунок цитоплазми; ядро збільшується в меншій мірі, в результаті чого ядерно-цитоплазматичне співвідношення зменшується. Важливою компенсаторною реакцією є збільшення числа двоядерних і поліплоїдних клітин, що розглядають як активний стан клітин в умовах інгібування клітинного поділу.

Ядра клітин, поряд з деяким збільшенням об'єму, змінюють свою форму. Для ядер старих клітин характерна нерівна поверхня за рахунок численних інвагінацій ядерних мембран. Збільшення поверхні ядерних мембран, яке відбувається при цьому, розглядається як компенсаторний процес, що веде до збільшення площі контакту між ядром і цитоплазмою. При цьому нерідко розширюються ядерні пори. У ядрах збільшується частка конденсованого хроматину (гетерохроматину), який розташовується в основному по периферії, і зменшується частка дифузного хроматину (еухроматину).

З віком змінюється структура хромосом. В молекулах ДНК відбувається модифікація азотистих основ (найчастіше, метилювання). В структурі ДНП зменшується процент негістонових білків, а процентний вміст гістонів не змінюється або ж трохи зростає. Зростає ацетилювання цих білків, а ступінь метилювання в різних білках змінюється по-різному. Утворюються поперечні зшивки між ДНК і білками, особливо, негістоновими.

Швидкість реплікації ДНК з віком знижується. Це явище пов'язують зі зниженням активності ферментів, що беруть участь в реплікації, зі збільшенням кількості дефектних ферментів, зі зростанням кількості помилок в структурі ДНК.

З віком порушується система репарації ДНК. Вперше ця ідея була висловлена Александером наприкінці 60‑х років XX ст.. Він вважав, що оскільки диференціація клітин пов'язана з припиненням їхніх поділів, то в таких постмітотичних клітинах поступово накопичуються помилки в ДНК, і це в кінцевому підсумку веде до порушення життєдіяльності й загибелі клітини. Ілдінг запропонував модель старіння, засновану на так званій диференційній репарації. Він вважав, що репарація пошкоджень може здійснюватись лише в транскрипційно активних ділянках ДНК, які доступні для репаруючих фермантів. Неактивні ділянки ДНК (а таких в диференційованій клітині більшість) репарують свої пошкодження значно менше. До поділу ці пошкодження можуть і не проявлятись, але при запуску реплікації ДНК цей процес стає порушеним, і, як наслідок, значно подовжується клітинний цикл і зростає число клітин з хромосомними абераціями. Однак ряд дослідників не поділяють думки про зниження репарації з віком.

Знижується інтенсивність синтезу РНК, але, в першу чергу, знижується синтез рРНК, а синтез іРНК майже не змінюється.

Однією з постійних ознак процесу старіння клітини є морфологічні зміни мітохондрій. Частина органелл має просвітлений матрикс, розширені проміжки між кристами, дискомплексовані кристи. Певний відсоток мітохондрій є значно зміненим у вигляді різкого набрякання, з руйнуванням крист і внутрішньої мітохондріальної мембрани, або ж з її спіралізацією та мієлінізацією; з'являються електронно-щільні мітохондріальні включення, руйнується зовнішня мембрана. Змінюються форма і розміри мітохондрій – поряд з органелами звичайних для клітини розмірів з'являються великі, іноді гігантські мітохондрії, що розглядається як компенсація редукції кількості органел, викликаної інгібуванням поділу мітохондрій.

У процесі старіння відбуваються зміни у вакуолярній системі клітини. У клітинах статичних популяцій спостерігається розширення цистерн гранулярної і гладенької ендоплазматичної сітки, заповнення просвіту цистерн електронно-щільним вмістом, тубулярними структурами; відбувається зменшення кількості рибосом на мембранах, відзначаються зменшення кількості полісом і рибосом. У комплексі Гольджі при старінні відбувається редукція, рексис, зменшення лінійної площі поверхні. Розширення цистерн апарату Гольджі й нагромадження в них рідких фракцій і електронно-щільних гранул розглядаються як результат застійних явищ, пов'язаних зі зниженням обмінних процесів між структурами апарату Гольджі й цитоплазмою клітини.

Досить постійною ознакою старіння клітин різних популяцій є збільшення кількості первинних лізосом, які з'являються у великій кількості поблизу вогнищ деструкції і вільно в цитоплазмі. Відбуваються і якісні зміни лізосом – в них зростає кількість важкопереварюваних речовин, змінюється активність лізосомальних ферментів. Спостерігається зниження стабільності лізосомальних мембран, що приводить до вивільнення лізосомальних гідролаз і деструктивних змін у цитоплазмі клітин статичних популяцій, а також у печінці. Таким чином, участь лізосом у процесах старіння може бути обумовлена, по-перше, пошкодженням літичної активності всередині клітини (надмірна аутофагія, витік гідролаз через ушкоджену мембрану лізосом); по-друге, виходом лізосомальних ферментів з клітини внаслідок зміни клітинної мембрани чи загибелі клітини, що веде до ушкодження сполучної тканини, судин, утворення колагену, продукування аутоантитіл; і, по-третє, порушенням літичної активності внаслідок блокування неперетравленими продуктами. Поряд з наростанням кількості первинних лізосом у клітинах у процесі старіння відбувається формування вторинних лізосом аутофагічного типу, а також залишкових тілець, що можуть брати участь у процесах перетравлення, поки не будуть цілком блоковані неперетравленими продуктами. Залишкові тільця, навантажені ліпофусцином, при старінні виявляються в зростаючій кількості в нейронах і гліальних клітинах, міокардіоцитах, гепатоцитах, клітинах ендокринних залоз, в остеобластах, остеоцитах, ендотеліальпих клітинах.

Деякі дослідники вважають, що зовнішня клітинна плазматична мембрана найбільш стійка в процесі старіння. Дійсно, зберігається неперервність клітинної мембрани, тому що порушення цілісності цієї мембрани веде до загибелі клітини. Однак у процесі старіння в зовнішній клітинній мембрані спостерігаються не тільки функціональні, а й структурні зміни. У ній виявлені осередкові ущільнення і потовщення. Крім того, виявляються структурні зміни, які свідчать про порушення її функції. Так, у ендотеліальних клітинах капілярів у процесі старіння спостерігається зменшення інтенсивності мікропіноцитозу і кількості мікроворсинок, а в гладком'язевих клітинах зменшується кількість нексусів.

Змінюється мембранний потенціал, причому в різних клітинах по‑різному. Мембранний потенціал майже не змінюється в м'язевих клітинах, гепатоцитах, мотонейронах спинного мозку і сенсомоторної області кори; трохи зростає – в кардіоміоцитах, гладком'язевих клітинах судин, ацинарних клітинах слинної залози. Однак в глибокій старості мембранний потенціал практично в усіх клітинах значно знижується. Знижується активністьNa⁺‑K⁺‑АТФази, тому зменшується інтенсивність активного транспорту іонів Na⁺ і K⁺ через плазмалему, і, як наслідок, в цитоплазмі зростає концентраціяNa⁺ й знижується концентрація K⁺ і Cl^-. Зменшується кількість рецепторів та змінюється їх конформація (завдяки змінам мембранного мікрооточення), що веде до зниження чутливості клітини до біологічно активних речовин. Концентрація цАМФ та інших вторинних посередників не змінюється в стані спокою, однак зростає більшими темпами при зв'язуванні рецепторів із субстратом.

Інтенсивність біосинтезу білка в клітинах з віком теж знижується. причини цього явища ще до кінця не з'ясовані. Показано, що з віком падає активність фактора дисоціації рибосом на малу і велику субодиниці, що може бути причиною вікового зниження біосинтезу білка. За іншою версією, причиною може бути більш швидке руйнування поліА‑фрагмента іРНК спеціальною РНКазою. Ще однією причиною може бути зниження рівня аміноацилювання тРНК. Падіння кількості рибосом і полісом в старості можуть бути ще однією причиною зниження синтезу білка. Крім зниження швидкості біосинтезу білка, можуть синтезуватися і білки з помилками.

 

 

Процеси антистаріння (вітаукта).

Одночасно з руйнуванням і деградацією, характерними для процесу старіння, в ході еволюції виникли й процеси, спрямовані на виживання й підвищення стійкості біологічних систем. Це механізми антистаріння, або вітаукта (від: vita – життя, auctum – збільшувати). Вперше на них звернув увагу видатний український вчений-геронтолог В.В. Фролькіс, який і запропонував термін "вітаукт".

Усі механізми вітаукта можуть бути розділені на дві групи: генотипові і фенотипові.

Генотипові механізми вітаукта генетично запрограмовані. До них відносяться системи репарації ДНК, система антиоксидантів, система мікросомального окислення печінки та інші. Усі ці гепотипові прояви вітаукта зв’язані в єдиний процес, що забезпечує високий рівень надійності організму, його довгострокову адаптацію, і, як наслідок, значну тривалість життя.

Велике значенне в механізмі вікових змін мають також фенотипові механізми вітаукта, що виникають протягом життя в міру старіння. Вони мобілізуються в ході життєдіяльності організму завдяки процесам саморегуляції. Так, у старості знижується інтенсивність тканинного дихання в міокарді, і поряд з цим збільшується активність гліколізу, а також ступінь спряження окислювання і фосфорилювання в мітохондріях. У старості зменшується число мітохондрій, і поряд з цим з’являється значна кількість гіпертрофованих мітохондрій. У багатьох органах зменшується число клітин, частина з них атрофується, і поряд з цим у різних органах розвивається гіпертрофія і гіперфункція окремих клітин, активується більше число функціональних одиниць: нефронів, альвеол, капілярів, нейромоторних одиниць тощо. Істотно змінюється процес транспорту речовин через плазматичну і ядерну мембрани, і поряд з цим збільшується їхня площа, що сприяє підтримці транспортних систем плазмалеми на достатньому рівні. При старінні сила і працездатність скелетних м'язів зменшується, тому в роботу включаються додаткові групи м'язів. Слабшає нервовий контроль над клітинами й органами, однак підвищується їхня чутливість до ряду фізіологічно активних систем, у тому числі, до медіаторів. В умовах зниження синтезу ряду медіаторів у мозку послабляються процеси їхнього розпаду і зворотного захоплення терміналями. Зниження чутливості гіпоталамуса до глюкокортикоїдів (зворотний зв'язок) поєднується зі збільшенням чутливості до них гіпофіза. Зменшення змісту води в організмі викликає наростання секреції вазопресину. Компенсаторно підвищується секреція ряду гормонів гіпофіза. Зниження механічного запам'ятовування в старості компенсується збереженням і розвитком логічної пам'яті, змістовною організацією матеріалу, включенням великої кількості аналізаторів, тощо. Подібних прикладів фенотипових проявів вітаукта можна привести багато.

Таким чином, до фенотипових проявів вітаукта відносяться: підвищення інтенсивності гліколізу, збільшення спряження окислювання і фосфорилюванмя в мітохондріях; активація ряду ферментів; посилення біосинтезу ряду білків; зниження активності ферментів розпаду деяких медіаторів і гормонів в умовах ослаблення їхнього синтезу; поява багатоядерності і поліплоїдії в клітинах; збільшення об'єму мітохондрій в умовах зниження їхнього числа; гіпертрофія і гіперплазія апарату Гольджі; гіперплазія ендоплазматичної сітки; збільшення поверхні плазматичних мембран; підтримка в багатьох клітинах незмінної величини мембранного потенціалу; гіперфункція ряду міокардіоцитів, нейронів, секреторних та інших клітин в умовах загибелі частини цих клітин; включення в діяльність у звичайних умовах більшого числа капілярів, альвеол, нейромоторних одиниць; підвищення чутливості до ряду гуморальних факторів та активація деяких місцевих механізмів саморегуляції в умовах послаблення центрального нервового контролю; зростання чутливості до гормонів та зниження інтенсивності їхнього трозпаду в умовах зниження їхнього синтезу і багато чого іншого.

Варто вказати на відносне значення багатьох фенотипових адаптацій, що виникають у ході старіння. Маючи адаптивне значення при здійсненні одного біологічного процесу, вони можуть порушувати інший; маючи пристосувальне значення на одному етапі старіння, вони можуть сприяти віковій патології на іншому.

В ході онтогенезу співвідношення між процесами старіння та антистаріння змінюється. Зміна співвідношення між процесами старіння й антистаріння (вітаукта) розділяє хід індивідуального розвитку на три періоди: прогресивний, стабільний, деградаційний. На першому (прогресивному) етапі онтогенезу (характерний для дитинства та статевого дозрівання) процеси вітаукта випереджають розвиток процесів старіння. Тому надійність функціонування організму підвищується, досягаючи максимуму при настанні статевої зрілості. Потім встановлюється динамічна рівновага між процесами старіння та вітаукта – стабільний етап. В подальшому процеси старіння починають прогресувати інтенсивніше, і настає деградаційний етап.