Эксклюзив
Андрианов Владимир Дмитриевич
19 апреля 2016
6661

Биологический процесс старения человеческого организма

Main star

 

Необходимо разделять старение и старость, биологический процесс и возрастной период.

Будем исходить, на наш взгляд, из наиболее вероятной, гипотезы, что жизнь человека это генетически заданный  процесс, первоначально саморазвития, а затем саморазрушения его биологической плоти.

Согласно этой теории в биологическом развитии человека можно выделить три основных этапа:

·             эволюционный;

·             стабильный;

·             инволюционный.

Старение это третий инволюционный этап. Физиологический процесс старения человека связан с апоптозом, началом «самоубийства» клеток организма.

Но если в природной флоре этот процесс носит сезонный характер и весной на деревьях вновь появляется листва, в человеческом же организме этот процесс необратим. Хотя в конце концов деревья рано или поздно тоже погибают.

Открытие генетического кода, расшифровка генома человека, достижения в изучении механизмов наследственности, синтеза белка, саморегуляции живых организмов дали возможность ученым далеко продвинуться в понимании сути биологических и физиологических  процессов организма человека, в том числе и этимологии процесса старения.

Старение разрушительный процесс, который развивается из-за нарастающих с возрастом повреждений организма, вызванных внешними и внутренними факторами.

Прежде всего, это проявляется в гибели клеток, изменении физиологических функций, снижении приспособительных возможностей организма, приводя в итоге к развитию возрастных патологий и увеличению вероятности смерти.

Старение процесс многоочаговый. Он возникает как в разных структурах клетки в ядре, мембранах, митохондриях, так  и в разных типах клеток нервных, секреторных, иммунных, печеночных и др.

Существуют отличия в старении различных типов клеток. Они в значительной мере определяются спецификой их функций, которая зависит от особенностей биохимических процессов в клетках. Как мы уже отмечали, с возрастом в результате молекулярных изменений нарушаются некоторые механизмы генерации энергии в клетке.

С возрастом прогрессивно возрастает чувствительность многих клеток и тканей к гуморальным, химическим факторам, снижается активность ряда ферментов. Увеличивается содержание в клетке определенных ионов, наличие в крови таких веществ, как холестерин, лецитин и др.

При этом очень важно отметить, что в каждой клетке организма наряду с разрушительными изменениями происходят приспособительные сдвиги, процессы восстановления.

Количество митохондрии в клетке с возрастом падает, однако нередко растет активность каждой из них, они увеличиваются в размере.

Однако к старости разрушительные процессы в клетке начинают доминировать над восстановительными.

Кроме того, процесс старения ведет к замедлению обмена веществ (метаболизма), изменению в деятельности отдельных функциональных систем организма.

С возрастом значительно снижается  сократительная способность сердца, работоспособность многих нервных центров. Падает активность ферментов, обеспечивающих функционирование пищеварительных желез.

Происходят изменения в нейрогуморальной регуляции. Замедляются синтез и гормонообразование в эндокринных железах и железах внутренней секреции. В том числе в гипофизе, эпифизе (шишковидном теле), щитовидной и паращитовидной железах, надпочечниках, вилочковой железе (тимусе), половых  железах (гонадах) и др.

При этом следует отметить, что, как показывают исследования, у здоровых людей к старости кардинально не меняются:

·                   показатели кислотно-щелочного баланса;

·                   мембранный потенциал клеток;

·                   работоспособность отдельных скелетных мышц;

·                   активность некоторых ферментов;

·                   выработка гормонов, влияющих на обмен веществ и репродуктивность;

·                   морфологический состав крови (количество эритроцитов, лейкоцитов, тромбоцитов);

·                   уровень сахара в крови и др.

Старение процесс достаточно длительный и является результатом возрастных изменений в системах саморегуляции организма. Все эти физиологические изменения в деятельности организма  носят волнообразный характер и имеют свои этапы.

Еще одной особенностью процесса старения является его гетерохронность (от греческого «гетеро» различный, «хронос» время), т.е. различие во времени начала старения отдельных тканей, органов и систем.

Возрастная разбалансировка и износ организма происходят с различной скоростью. В одних тканях, органах или системах изменения возникают рано, развиваются медленно и относительно плавно.  В других возникают позже, но более быстро прогрессируют.

Следует обратить внимание на то, что большинство возрастных изменений начинается не в старости, как принято считать, а в гораздо более ранние возрастные периоды.

Как ни парадоксально это звучит, но мы начинаем стареть уже в юном возрасте.

Оказалось, что изменения в ДНК происходят с детства. Это означает, что влияющие на долголетие процессы активизируются на протяжении всей жизни, и часть из них начинается задолго до появления первых морщин.

Согласно научным исследованиям симптомы атрофии вилочковой железы (тимуса), которая влияет на иммунную систему, у человека отмечаются в возрасте 1315 лет. 

Учеными установлено, что, начиная приблизительно с 35 лет деструктивные процессы в человеческом организме постепенно начинают превалировать над восстановительными.

Американские ученые в течение длительного времени, проводя различные лабораторные исследования попытались определить возраст, с которого начинается старение человека.

В результате исследований они пришли к выводу, что вне зависимости от пола, образа жизни или веса человек начинает стареть после 39 лет.

Именно этот возраст, та половина жизненного пути, после которой происходит постепенное угасание когнитивных функций и нарушение опорно-двигательных функций.

Свои выводы ученые основывают тем, что в 39 лет у человека снижается выработка миелина. В организме миелиновая оболочка покрывает нервные клетки нейронов, защищая их от вредных воздействий.

Уменьшение выработки миелина вызывает ослабление двигательных и когнитивных функций организма. Также известно, что поражение миелиновой оболочки приводит к такому страшному заболеванию, как рассеянный склероз.

В исследованиях американских ученых принимали участие  добровольцы в возрасте 23-80 лет. Испытуемые выполняли те или иные движения, а ученые сопоставляли скорость этих упражнений, а также количество миелина в организмах добровольцев.

В результате они выявили определенную закономерность. Выяснилось, что пик выработки миелина и активности человека приходится на возраст 39 лет.

После перехода этого возрастного рубежа в организме запускается процесс прекращения выработки миелина, и человек начинает стареть.

 

У многих людей наступают серьезные изменения в деятельности органов сердечно­сосудистой системы, желудочно-кишечного тракта, эндокринной и других систем в возрасте 4555 лет. Примерно в этом же возрасте  у женщин наступает климактерический период, у мужчин несколько позже.

При этом следует отметить, что некоторые функции гипофиза, который  вырабатывает гормоны, влияющие на рост, обмен веществ и репродуктивность, у многих людей продолжает функционировать до глубокой старости.

Индивидуальные особенности старения каждого человека, его признаки, синдромы и темп обусловлены генетически предопределенными особенностями биологической организации организма, условиями и образом жизни.

Таким образом, общее старение организма наступает вследствие старения клеток, старения тканей и старения систем физиологических отправлений организма.

В конечном итоге это приводит к фатальной гипоксии угнетению основного окислительного обмена преимущественно в тех органах, которые особенно нуждаются в кислороде сердце, головном мозге, печени и почках.

Старение и витаукт

В ходе эволюции человеческого организма сформировались приспособительные, адаптационные возможности организма.

Несмотря на структурные изменения при старении, благодаря наличию механизмов саморегуляции протекают адаптационно-регуляторные процессы, которые получили название витаукта (от латинского vita жизнь, auctum продлевать, удлинять).

 

Можно выделить два типа проявлений витаукта генотипический и фенотипический.

Генотипические проявления витаукта зависят от передачи наследственной информации. Важным генотипическим механизмом витаукта является специальная система ремонта, репарации ДНК молекулы, в которой заключена наследственная информация.

Фенотипические механизмы витаукта мобилизуются в ходе жизнедеятельности организма. Они представлены на разных уровнях — молекулярном, клеточном, тканевом и др.

Адаптационные механизмы организма противодействуют угасанию метаболизма (обмена веществ) и изменению отдельных функций, содействуют их сохранению или противостоят резкому изменению.

Поэтому на определенном этапе старения человеческий организм может поддерживать постоянный, оптимальный уровень деятельности ряда систем.

Гипотеза о постоянстве внутренней среды организма была сформулирована еще в 1878 г. французским ученым Клодом Бернаром.

В 1932 г. известный американский физиолог Уолтер Кэннон в своей книге «Мудрость тела» предложил называть относительное динамическое равновесие внутренней среды и некоторых физиологических функций организма термином гомеостазис (homeostasis) или гомеостаз.

Гемеостаз результат сложных координационных и регуляторных взаимоотношений во всем организме, его отдельных органах, а также на клеточном и молекулярном уровне.

В биологии и физиологии под гомеостазом понимают неизменность существенных параметров системы независимо от влияний внешней среды.

Сохранение гомеостазиса очень важно, ибо его радикальное нарушение несовместимо с жизнью. Вся наша жизнь представляет собой бесконечную цепь потрясений внутренней среды организма.

Артериальное давление, количество сахара в крови, ионные соотношения и многие другие параметры изменяются при физической нагрузке, эмоциональной встряске и др.

Сильные стрессы мобилизуют, совершенствуют адаптационно-регуляторные механизмы, способствующие сохранению гомеостазиса. Постоянные нарушения внутренней среды организма способствуют сохранению гомеостазиса в течение  всей жизни человека.

Важная система защиты внутренней среды организма — микросомальное окисление печени, благодаря которому обезвреживаются многие токсические вещества, попавшие в организм или образовавшиеся в нем.

Если создать такие условия жизни, при которых ничто не вызывает существенных сдвигов внутренней среды, то организм окажется совершенно безоружным перед внешним воздействием и может погибнуть.

Именно единство и противоположность двух процессов старения и витаукта и определяют продолжительность жизни человека.

Связь между старением и витауктом обусловлена наличием в организме человека механизмов саморегуляции. Во всех живых организмах аппаратами саморегуляции и гомеостаза  являются функциональные системы.

Автором теории функциональных систем организма является выдающийся советский физиолог, академик Петр Кузьмич Анохин (18981974), ученик И.П. Павлова.

Основные положения теории функциональных систем организма были сформулированы ученым еще в 1932 г. и обеспечили России на то время приоритет в области физиологической кибернетики.

В понятие функциональной системы был заложен принцип регулирования по конечному эффекту — кибернетический принцип обратной связи. Это было сделано за 15 лет до появления работ Н. Винера, которого считают  родоначальником кибернетики.

Под функциональными системами организма П.К.  Анохин понимал динамические, саморегулирующиеся организации, деятельность всех составных элементов которых способствует получению жизненно важных для организма приспособительных результатов.

Функциональные системы являются аппаратами саморегуляции и гомеостаза. К основным функциональным системам организма относятся:

·       функциональная система, поддерживающая объем массы крови в организме;

·       функциональная система, поддерживающая количество форменных элементов в крови;

·       функциональная система, поддерживающая реакцию (рН) крови;

·       функциональная система, поддерживающая уровень осмотического давления в организме;

·       функциональная система, поддерживающая уровень артериального давления;

·       функциональная система, поддерживающая газовый состав организма;

·       функциональная система, поддерживающая температуру крови;

·       функциональная система, поддерживающая уровень сахара в крови;

·       функциональная система, поддерживающая уровень питательных веществ в организме;

·       функциональная система, обеспечивающая выделение каловых масс из организма;

·       функциональная система, обеспечивающая выделение мочи из организма;

·       функциональная система, определяющая половые функции организма;

·       функциональная система целенаправленного поведения.

 

Благодаря механизмам саморегуляции по обратным связям идет информация о состоянии объекта регуляции к центру регуляции.

В случаях отклонения от нормы включаются механизмы, восстанавливающие равновесие. Только благодаря этой системе передачи информации и стало возможным сохранение, поддержание жизни.

До тех пор, пока поддерживается высокий уровень процесса витаукта, живая система сохраняет свои адаптационные возможности.

Чем дольше организм способен сохранять высокий уровень приспособления, тем дольше он будет жить, однако адаптационные возможности человека небеспредельны, в определенных ситуациях могут развиваться проявления параадаптации.

Проявления витаукта не могут компенсировать трансформации, развивающиеся в процессе старения, и в конечном итоге нарастают кардинальные изменения в организме.

Когда старение начинает преобладать над процессами витаукта, бурно прогрессирует возрастная деградация организма, которая в конечном итоге приводит к его гибели.

          *              *             *

Таким образом, проведенный анализ основных теорий и гипотез старения организма позволяет сделать основной вывод, что старение, вероятнее всего, происходит на клеточном уровне.

При этом многие отечественные и зарубежные геронтологи приходят к консенсусу, рассматривая старение как генетически запрограммированную органическую смерть организма. Этот процесс биологи  назвали феноптозом.

На уровне конкретного человеческого организма процесс старения можно также представить как нарастание энтропии, снижения и, наконец, коллапса его энергетического и информационного обмена.

Хотелось бы обратить внимание на одно явное противоречие биологической природы человека. С рождения в организме заложена мощнейшая иммунная система защиты человека от внешних неблагоприятных факторов, различных болезней и преждевременной смерти.

С этой точки зрения процесс запрограммированного старения и смерти выглядит совершенно противоестественным и бессмысленным для человеческого организма, который до самой смерти продолжает бороться с болезнями.

Можно предположить, что это две не пересекающиеся между собой отдельные генетические, информационные программы, функционирующие на разных уровнях организма.

Вместе с тем в настоящее время среди ученых все большую популярность приобретает эпигенетическая теория старения, которая утверждает, что оно не запрограммировано в геноме человека, а происходит из-за постоянного повреждения ДНК, приводящего в итоге к гибели организма.

 Ученые полагают, что некоторые гены пластичны и имеют возможность меняться под влиянием окружающей среды. Продолжительность жизни — это пластичный признак, который меняется в зависимости от внешних условий.

По  мере  накопления биомедицинских знаний о процессах старения организма будут создаваться новые методы  предупреждения и лечения болезней и продления жизни. Все это  значительно расширит горизонты жизни.

Очевидно, что время, когда мы гораздо  лучше поймем биологию старения и сможем справляться с большинством  болезней, благодаря достижениям в биомедицине, не за горами.

 

Андрианов Владимир

Профессор МГУ, д.э.н., советник Департамента стратегического развития Внешэкономбанка

andrianov_vd@veb.ru

 

Рейтинг всех персональных страниц

Избранные публикации

Как стать нашим автором?
Прислать нам свою биографию или статью

Присылайте нам любой материал и, если он не содержит сведений запрещенных к публикации
в СМИ законом и соответствует политике нашего портала, он будет опубликован