Доклады моип. Секция Геронтологии. Сборник статей
|
|
Скачать 3.27 Mb.
|
|
^
Наиболее общий механизм противостояния энтропии - поток энергии извне, что осуществляется для всех живых организмов процессами питания и дыхания. По своей сути живой организм представляет собой биохимическую фабрику, работающую без перерыва и занимающуюся трансформацией (метаболизмом) протекающих через организм потоков вещества, энергии и информации. Эти процессы не могут быть идеальными, имеющими КПД=100%, поэтому неизбежно должны возникать отходы производства (неработоспособные балластные молекулы) и вредные токсические вещества (эндотоксины), удаление которых из организма также в принципе не может быть 100%-идеальным процессом, в результате чего загрязнения неизбежно накапливаются в организме. Вклад в загрязнение организма вносят также вредные элементы, содержащиеся в пище, во вдыхаемом воздухе, в информационных потоках (экзотоксины). Результатом данных процессов является накапливающиеся с возрастом загрязнения, под которыми в общем случае необходимо понимать, мешающие, не функциональные и токсические элементы различной природы. Примерами таких «загрязнений» в широком смысле этого слова могут служить: связанные с жировой тканью токсины и тяжелые металлы; рубцы от старых ран и воспалительных процессов; хронические инфекции; холестериновые бляшки на сосудах; не функционирующие белковые комплексы в клетках, явления остеохондроза; последствия психических травм и неразрешенные психологические проблемы и т.п. Изменение с возрастом потока вещества и энергии Р через организм можно оценить по уровню метаболизма. Известно, что базальный метаболизм снижается с возрастом, однако, не более чем на 10 % поэтому данными изменениями можно в первом приближении пренебречь и считать интенсивность входного потока загрязнений в организм постоянной, т.е. Р = const (отметим, что под Р понимается суммарный поток эндо- и экзозагрязнений). Если предположить, что, в связи с не идеальностью процессов очистки, определенная часть данного потока (часть метаболитов и посторонних внешних примесей) накапливается в организме - накопительный механизм старения, то динамика жизнеспособности будет описываться следующим линейным дифференциальным уравнением: dX/dt= - k1*P, (1) где Х – жизнеспособность, P - поток вещества и энергии через систему, k1 – коэффициент пропорциональности. Из уравнения (1) с очевидностью следует, что в результате накопления загрязнений жизнеспособность снижается с возрастом линейно. Расчет динамики смертности (=1/X- обратная величина жизнеспособности) показывает (рис. 1), что при действии данного механизма старения смертность в поздних возрастах растет существенно более интенсивно, чем это наблюдается в природе у млекопитающих. 1 Рисунок 1 Первый глобальный механизм старения - «системное «загрязнение» организма» По вертикали - значения параметров в условных единицах, По горизонтали время в условных единицах. 1 – график дожития, 2 – умершие к данному возрасту, 3 – логарифм интенсивности смертности (масштабирован), 4 – интенсивность смертности (масштабирована), Поэтому описать старение только данным механизмом не представляется возможным. Видимо, данный механизм не является ведущим механизмом старения в целом. Не исключено, однако, что он может вносить существенный вклад на самых поздних этапах жизни. Это известно, например, для жуков - накопление "загрязнений" в желтом теле критично для них только в конце жизни - для жуков часто описывают механизм старения как гибель от самоотравления [7]. ОБЩИЕ МЕХАНИЗМЫ СТАРЕНИЯ: МЕХАНИЗМ 2-й – ^ Полностью сформировавшийся организм имеет множество не обновляющихся элементов на всех уровнях: - уникальные гены, -неделящиеся клетки (например, нервные, в т.ч. вегетативных центров, -не регенерирующие структуры органов (альвеолы, нефроны...), сами органы. Потеря этих элементов с возрастом носит вероятностный характер и поэтому в простейшем случае описывается той же по виду формулой, что и потеря общей жизнеспособности: dX/dt= - k2*X (2), где Х – количество не обновляющихся элементов организма. Графики общего старения (смертности) по Гомперцу [5, 8-10] и смертности, связанной со снижением жизнеспособности за счет потери не обновляющихся элементов, таким образом, совпадают. Известно, что потеря альвеол, нефронов с возрастом, достигает 50%, а нервных клеток в гипоталамических регуляторных центрах - 80% (это связывает данный механизм с регуляторным механизмом старения). В то же время, изменения ряда структур при старении, например, жизненной емкости легких (ЖЕЛ) с возрастом происходит по линейному закону - в целостном организме старение сопровождается компенсаторными изменениями (для легких - гипертрофия оставшихся альвеол), уменьшающих скорость старения функционального ресурса. В природе механизм старения 2-го типа реализован в полной мере у постмитотических животных (например, у дрозофил), у которых существуют только не обновляющиеся структурные единицы – все клетки у них постмитотические и количество данных клеток с возрастом сокращается экспоненциально, строго по формуле Гомперца [9]. Данный механизм лежит в основе возрастного снижения числа функциональных элементов, но он не может объяснить, например, такого типичного для старения явления, как атрофию тканей, состоящих из постоянно самообновляющихся клеток. Если учесть, что основная часть тканей в организме может самообновляться, то можно сделать вывод о недостаточности рассматриваемого механизма для объяснения старения в целом. ^ повреждений и деформаций»С возрастом отдельные структуры в организме могут не только гибнуть, но и изменяться за счет накапливающихся микро- и макро-повреждений или изменять структуру и функцию адаптационно. За счет не идеальности механизмов отбора и самообновления таких структур в организме эти структуры накапливаются с возрастом (увеличение числа старых недееспособных клеток во всех органах и тканях, дистрофии, накопление мутаций в геноме, снижение количества и качества сперматозоидов, накопление склеротических элементов в тканях и т.п.) При этом функции таких структур обычно снижаются. Накопление поврежденных элементов носит вероятностный характер, поэтому снижение с возрастом количества нормальных не поврежденных элементов описывается такой же по виду формулой, что и формула Гомперца для потери общей жизнеспособности: dX/dt= - k3*X (3). Главную роль в устранении повреждений играет механизм клеточного деления, поэтому ухудшение этого процесса с возрастом проявляется морфологически в виде самых разнообразных изменений тканей – изменение форм и размеров субъединиц, атрофия, гипертрофия функциональной ткани, замещение на нефункциональные соединительнотканные элементы и пр. Он является основой наблюдаемого с возрастом повышения морфологического (и функционального) разнообразия на уровне тканей. ^ – «НЕБЛАГОПРИЯТНЫЕ изменения регуляции» Рост и развитие - неотъемлемые части жизни. Они всегда регулируются генетической программой, которая реализуется обычно взаимодействием 2-х компонентов на уровне регуляторных центров: стимулирующего и ингибирующего. Известны два основных механизма программного регулирования на этапе формирования организма: - гибель (программная, апоптоз) cупрессорных клеток (S) ведете к растормаживанию функции стимулирующих (H) клеток, продуцирующих регуляторный фактор (F), - постоянный водитель ритма взаимодействует с изменяющимся водителем ритма. Нервные регуляторные клетки (Н и S) сосредоточены в гипоталамусе, в ядрах которого наблюдается с возрастом гибель до 80% этих клеток. Растормаживание стимулирующих клеток дает постоянный растущий градиент регулирующего фактора с максимумом при полной гибели ингибирующей популяции. Такой градиент, например, половых гормонов (конечных реализующих регуляцию факторов для данной функции) ведет к включению полового созревания. Если предположить, что регуляторные клетки с возрастом изнашиваются, гибнут случайным, вероятностным, образом и не возобновляются, то легко видеть, что возрастная динамика этих клеток и регуляторного фактора F будет описываться системой линейных дифференциальных уравнений (4): |
хорошо
1
Похожие:
База данных защищена авторским правом ©MedZnate 2000-2016
allo, dekanat, ansya, kenam
обратиться к администрации | правообладателям | пользователям
allo, dekanat, ansya, kenam
обратиться к администрации | правообладателям | пользователям