Календарний та біологічний вік.

Старіння, як відомо, характеризується багатьма структурними і функціональними зсувами. Зі збільшенням кількості прожитих років (тобто, календарного віку) частота й вираженість цих зсувів зростає. Однак відомо, що дві людини одного й того ж календарного віку можуть суттєво відрізнятись по вираженості ознак старіння, тобто, має місце індивідуальна варіабельність темпу вікових змін. Це обумовлює необхідність розробки надійного показника міри постаріння індивіда.

Таким показником є біологічний вік. Його визначення є дуже важливим для геронтології. По-перше, на основі цього показника можна вирішувати ряд проблем соціальної геронтології (час припинення трудової діяльності, визначення функціональної придатності і т.п.). По-друге, в клінічній та експериментальній геронтології можна буде об'єктивно оцінювати ефективність заходів, спрямованих на зменшення проявів старіння.

Біологічний вік визначається на основі комплексної характеристики функціонального стану різних систем організму, а також,– оцінки його адаптаційних можливостей (зокрема, в ході підвищеної активності).

Вимоги до показників, які повинні використовуватись для визначення біологічного віку: 1) простота й абсолютна безпечність їх визначення в людини (біопсія і т.п. допускаються лише для експериментальних тварин); 2) різносторонність (оскільки вікові зміни розвиваються в різних органах і системах, і до того ж по‑різному (гетерохронність, гетеротопність)); 3) ці показники повинні якомога тісніше корелювати з календарним віком (найкращими параметрами визнано: систолічний тиск крові (коефіцієнт кореляції R=0,2-0,7), аудіометрія (R=0,4-0,7), життєва ємність легенів (R=0,4-0,8), час рухової реакції (R=0,3-0,5), м'язева сила кисті (R=0,2-0,5), акомодація ока (R=0,6-0,9), вібраційна чутливість (R=0,5-0,8)); 4) ці показники повинні суттєво змінюватись з віком, тобто, їх вікові коливання повинні бути значно більшими за індивідуальні коливання в особин одного віку. Потрібно також визначати ці параметри не лише в стані звичайного функціонування, а й використовувати функціональні навантаження, щоб оцінити адаптаційні можливості.

Суттєвою проблемою для визначення біологічного віку є відсутність чіткого еталону, вікової норми. Ще однією серйозною проблемою для визначення біологічного віку є розвиток з віком різних патологій.

Таким чином, біологічний вік – це одне з фундаментальних понять геронтології. Його визначення дасть змогу вивчати кількісні закономірності процесу старіння.

 

 

Теорії старіння.

На сьогоднішній день створено дуже багато (за даними деяких геронтологів – близько 300) теорій старіння. Але загальновизнаної теорії старіння, яка б задовільно пояснювала механізми розвитку старіння, так і не створено.

На сьогодні існує два основних постулати на причини старіння і смерті: 1) старіння є результатом невідворотного пошкоджуючого впливу факторів зовнішнього середовища та зсувів, які виникають в ході життєдіяльності організму; 2) старіння є генетично запрограмованим процесом. В ряді теорій робиться спроба поєднати ці два основних постулати.

Розглянемо основні групи теорій старіння.

Теорії зношування та розтрати. Це найбільш примітивні механістичні теорії, які розглядали старіння як просте зношування клітин і тканин. Одним з перших таку теорію висунув Мопа (Maupas, 1888). Він стверджував, що організм по своїй суті є не більше, ніж механізмом, а всі механізми погіршуються і псуються внаслідок своєї діяльності.

Н. Рубнер (Rubner, 1908), виходячи з існування оберненої залежності між інтенсивністю обміну, енергією і тривалістю життя, висунув так звану енергетичну теорію старіння. Відповідно до розрахунків Рубнера, кількість енергії на 1 кг маси тіла, яка може бути витрачена за все доросле життя,більш-менш постійна у всіх тварин. А тому, чим більш інтенсивно витрачається ця енергія, тим швидше помирає тварина. Наприклад, малі за розмірами тварини, які мають високе співвідношення поверхні тіла до його маси і тому витрачають більше енергії, помирають швидше.

Близькими до теорій зношування є теорії, які пов'язують старіння з розтратою протягом життя певних сполук: гіпотетичного "життєвого фермента" (Bütscchli, 1882), "субстрату життя" (Тарханов, 1891), "запасу життєвої енергії" (Pflüger, 1890) тощо. Леб (Loeb, 1903–1908) вважав, що в кожному яйці є певні речовини, специфічні для кожного виду, які постійно руйнуються; руйнування цих речовин веде до настання старості і смерті; різниця в тривалості життя у різних видів тварин залежить від різниці в кількості цих речовин та швидкості їх руйнування.

Аутоінтоксикаційні теорії старіння. Вперше таку теорію висунув Мечніков у 1899–1907 роках. Він вважав, що старіння є результатом самоотруєння організму речовинами, які утворюються мікробами, що живуть в кишково-шлунковому тракті.

Пізніше теорію аутоінтоксикації перенесли на клітинний рівень, тобто, причиною старіння стали вважати переповнення клітин продуктами обміну речовин, які накопичуються в клітині або в позаклітинному просторі (наприклад, накопичення ліпофусцину).

На сьогоднішній день прихильники цієї теорії старіння рекомендують боротися з тим старінням, яке викликане аутоінтоксикацією організму, нормалізуючи мікрофлору кишково-шлункового тракту та проводячи періодичні процедури очищення організму від шлаків та інших шкідливих речовин (в тому числі, використовуючи ентеросорбенти).

Теорії, згідно яких старіння є результатом послаблення діяльності якоїсь системи чи органа. Широку популярність у ХІХ ст. – першій половині ХХ ст. набули теорії, які пов'язували старіння з первинним послабленням діяльності тієї чи іншої системи органів чи навіть окремого органа. Так, ще в 1889 році Деманж (Demange) вважав, що старіння настає внаслідок склерозу кровоносних судин; а склероз судин, в свою чергу, настає при алкоголізмі та ряді інших хвороб. Мюльман (1911–1927) пов'язував старіння з дегенерацією нервових центрів від голодання і пігментної атрофії нейроцитів. Мечніков вважав, що внаслідок самоотруєння організму, в першу чергу, страждають паренхіматозні тканини, що веде до розростання з віком сполучної тканини. Богомолець, навпаки, вважав, що першою дегенерує саме сполучна тканина. Він запропонував так звані органотропні цитотоксичні сиворотки (в першу чергу, антиретикулярну) для позитивного впливу на організм в старості.

Багато таких теорій пов’язували старіння з послабленням роботи нейроендокринної системи. Ще Павлов, а пізніше й К. Чайлд та Г. Рібберт, пов'язували провідні механізми старіння зі змінами нервової діяльності. А.С. Догель думав, що перш за все вікових змін зазнає симпатичний відділ нервової системи. Ряд вчених пов'язували причини старіння з ендокринною системою. При цьому спочатку провідного значення надавалось діяльності тієї чи іншої конкретної залози (щитовидної залози (А. Лоран (Lorand, 1910)), статевих залоз (С. Воронов (1933), Броун-Секар (Broun-Sequard, 1889), Е. Штейнах (Steinach, 1920)), наднирників (Сельє (Selye, 1950)), гіпофіза (Борисов, 1966; Еверіт (Everitt, 1976)), гіпоталамуса (Дільман, 1968–1976), епіфіза.Потім приходять на зміну погляди, згідно яких при старінні змінюється функція не однієї якої-небудь залози, а вся нейроендокринна ситуація організму (Завадовський, 1941; Фролькіс, 1963–1975; Нікітін, 1977). Завадовський вважав, що віковий розвиток ніби "запрограмований" в ряді ендокринних ситуацій, які послідовно змінюють одна одну. Однак весь хід подій в процесі старіння не може бути зведений лише до недостатності нейроендокринної регуляції, яка розвивається з віком. А тому, нейроендокринні фактори можуть мати хоча й важливе, але не первинне, а вторинне значення у віковому розвиткові тваринних організмів.

Ще однією причиною старіння може бути розрегулювання імунної системи організму. Кемпбелл, Уорк, Барнетт (Campbell and Work, 1953; Burnet, 1959) вважають, що в генофонді організму репресований синтез антитіл на властиві цьому організмові білки. Старіння супроводжується дерепресією цих локусів хромосом, що веде до утворення антитіл на власні білки. Ще однією причиною може бути зростання з віком кількості "помилкових", дефектно-синтезованих білків. На ці білки виробляються антитіла, і тому виникають аутоімунні хвороби.

Клітинні теорії старіння. Ряд теорій виходять з того, що причиною старіння багатоклітинного організму є зміни на молекулярно-клітинному рівні. Мільман і Мак-Кей вважають, що старіння обумовлене диспропорцією між поверхнею клітини та її об'ємом, яка виникає по мірі росту клітини. Це, на їх думку, веде до порушення процесів живлення клітини і видалення з неї продуктів метаболізму. За версією Майнота така диспропорція виникає між ядром та цитоплазмою, оскільки з віком в клітинах змінюється ядерно-цитоплазматичне співвідношення.

Нагорний розвивав теорію про старіння внаслідок затухання процесів самооновлення протоплазми. Він вперше у світі досить детально описав вікові зміни в клітинах.

Алісон (Allison, 1962) та Хохшилд (Hochschild, 1971) висунули лізосомальну теорію старіння про те, що старіння обумовлене зменшенням стійкості мембран лізосом, що веде до виходу лізосомальних ферментів і "самоперетравлення" клітини.

Значного розвитку набули також теорії, згідно яких провідними в механізмах старіння є зміни, що відбуваються на молекулярному та міжмолекулярному рівнях організації клітини (молекулярно-колоїдні теорії старіння).

Одними із самих ранніх були теорії, які розглядали старіння як наслідок гістерезису колоїдів організм у. Якоюсь мірою цю теорію поділяв і Богомолець, який бачив у переливаннях крові засіб викликати "електроколоїдальні бурі" у протоплазмі клітин реципієнта, що могло б привести до флокуляції та подальшого самоперетравлення в клітинах міцел, що коагулювали.

За останні роки був створений ряд теорій старіння, які виходять із уявлення про наростання з віком зчеплення між макромолекулами протоплазми, у першу чергу, між білками та нуклеїновими кислотами, що приводить до песимальної структури їхніх комплексів та інактивації їхніх реактивних центрів.

З інших позицій підійшов до механізму виникнення поперечних зшивок у макромолекулах протоплазми Бйоркстен (Björksten, 1958, 1962). Він допускає переважне значення "зшивання" молекул білків за допомогою мікромолекул – ряду низькомолекулярних речовин, властивим тканинам, що виникають у процесі метаболізму. Особливо активними "сшивачами" Бйоркстен вважає хінони, дикарбонові кислоти циклу Кребса, ненасичені жирні кислоти і продукти їхнього розпаду, а також іони важких металів. Автор припускає, що цим факторам зчеплення білкових молекул протидіють в організмі специфічні речовини "розщеплення" (деполімеризації), найбільш активним з який він вважає дисульфіт натрію.

Важливою із цієї групи теорій є вільнорадикальна теорія. Ця теорія виходить із відомого факту про утворення в процесі метаболізму в організмі вільних радикалів. Вони мають неспарений електрон і, як наслідок, високу реакційну здатність. Взаємодіючи з макромолекулами клітини (це веде до інактивації цих макромолекул і неможливості ними нормально виконувати свої функції), безконтрольні вільні радикали можуть заподіяти серйозної шкоди клітинним структурам, зокрема, молекулам ДНК і РНК. Ця обставина робить їх важливим фактором біологічного старіння.

Один зі способів боротьби з тим старінням, яке викликане вільними радикалами,– застосування так званих антиоксидантів. Антиоксидантами називаються речовини, які нейтралізують дію вільних радикалів, наприклад, взаємодіючи з ними і в такий спосіб перешкоджають взаємодії вільних радикалів з важливими макромолекулами клітини. Антиоксидантні властивості проявляють каротиноїди, вітаміни Е та С, глютатіон та ряд інших речовин.

Генетичні теорії старіння. Ці теорії пояснюють процес старіння первинними змінами генетичного апарату клітини. Велику їх частину можна поділити на два основних варіанти. У першому випадку, вікові зміни генетичного апарату клітин розглядаються як спадково запрограмовані, у другому – як випадкові, обумовлені дією різних пошкоджуючих факторів. Таким чином, старіння може бути запрограмованим закономірним процесом, логічним наслідком росту і дозрівання, або результатом нагромадження випадкових помилок у системі збереження і передачі генетичної інформації.

До першої групи можна віднести генно-регуляторну, теломерну, фонтанну (редусомну) теорії. Згідно генно-регуляторної теорії старіння, по суті, є продовженням розвитку, протягом якого у визначеній закріпленій в еволюції послідовності включаються і виключаються різні ділянки генома. Теломерна теорія виходить з припущення, що ДНК‑полімераза не може зчитувати молекулу ДНК в ході реплікації до кінця. Це веде до того, що при кожному поділі клітини хромосоми вкорочуються. Спочатку це не веде до порушення функцій клітини, оскільки на краях хромосоми знаходяться так звані теломерні ділянки, в яких відсутні кодуючі ділянки. Однак при надмірному вкороченні теломерних ділянок хромосоми (це стається після деякої кількості поділів клітини) починають втрачатися кодуючі ділянки, що веде до порушення нормального функціонування клітини. У частини клітин (наприклад, статевих) синтезується спеціальний фермент – теломераза, яка добудовує краї кожної хромосоми, запобігаючи їх надмірному вкороченню. Здавалося б, вирішити проблему вічного життя просто: треба лише активувати ген теломерази в кожній клітині. Але такі клітини, як правило, зазнають ракового переродження. З іншого боку, вкорочення теломерних ділянок хромосом можна розглядати як молекулярний індикатор кількості поділів, але не старіння клітини.

До другої групи можна віднести мутаційну теорію старіння та теорію старіння внаслідок накопичення помилок. Мутаційна теорія виходить з того, що в ході життєдіяльності організму в його ДНК постійно відбуваються ушкодження. Ці ушкодження хоча й усуваються системою репарації ДНК, але не стовідсотково. Частина ушкоджень не репарується, що веде до порушення функціонування таких клітин. Теорія старіння внаслідок накопичення помилок акцентує увагу на лавиноподібному наростанні помилок при первинному ушкодженні гена або іРНК. Тобто, при ушкодженні ділянки ДНК з неї буде зчитано багато дефектних молекул іРНК. На основі кожної такої іРНК буде утворено багато молекул білка, які також виявляться дефектними. Такі дефектні білки не зможуть виконувати свої функції нормальним чином.

Теорії старіння внаслідок надмірної диференціації та спеціалізації. В основі цих теорій лежить відоме положення, що при спеціалізації та диференціації тканин відбувається збідніння клітин поліпотентною недиференційованою і самовідтворюваною частиною протоплазми і їх перевантаження нездатними до репродукції високоспеціалізованими структурами, які підвищують функціональну потужність або структурну пристосованість клітини, але ведуть до втрати клітиною здатності до поділу, і тим самим, до повноцінного самовідтворення протоплазми. А оскільки в ході онтогенезу частка диференційованих клітин в організмі зростає, то це веде до погіршення його регенераційних можливостей, а значить і до старіння.

Адаптаційно-регуляторна теорія старіння. У відповідності з цією теорією, розробленою В.В. Фролькісом, старіння генетично не запрограмовано, але генетично детерміновано властивостями біологічних систем. Тобто, старіння є руйнівним, стохастичним (ймовірнісним) процесом, який розвивається в організмі з генетично запрограмованими властивостями. Старіння є багатопричинним процесом, що викликається багатьма факторами, які накопичуються протягом всього життя індивіда. Це різні стреси, хвороби, активація вільнорадикального окислення і накопичення перекисних продуктів метаболізму, вплив ксенобіотиків, неповне виведення продуктів метаболізму, різні пошкодження від дії екзогенних факторів та інше. Старіння виникає в різних структурах клітини (мітохондріях, ядрі, мембранах тощо), в різних типах клітин. При старінні йде розладнання нейроендокринної та місцевої регуляції. Фролькіс вперше звернув увагу, що поряд зі старінням в організмі йдуть і різні компенсаторно-пристосувальні реакції, процеси антистаріння; і від співвідношення між процесами старіння та антистаріння залежить темп старіння даного індивіда. Негативним боком цієї теорії є її умоглядність і мала прогностична цінність (тобто, неможливість зробити на її основі якихось практичних рекомендацій).

Таким чином, не дивлячись на цінність багатьох вузьких спеціальних механізмів старіння, розкритих вищеописаними теоріями старіння на тому чи іншому рівні організації живої матерії, до цих пір так і не створено повноцінної дієвої теорії старіння. Але разом з тим, майбутня теорія старіння, мабуть, вбере в себе після відповідної критичної переробки і збагачення новими відкриттями багато чого з того, що є в сучасних теоріях старіння.

 

 

Тривалість життя