Наследственные факторы и влияние окружающей среды

В природе можно встретить множество примеров старения: так, растения цветут, производят семена, умирают и ежегодно возрождаются в соответствии с заранее определенной генетической программой развития. Деревья растут до тех пор, пока не теряют способность доставлять воду и питательные вещества к самым удаленным точкам своего организма. Этот жизненный цикл повторяется из года в год, в полном соответствии с генетическим кодом данного вида. У низших млекопитающих старение и смерть по времени практически совпадают с исчезновением способности производить на свет потомство. Как только молодое, дочернее поколение успешно входит в жизнь, предыдущее поколение умирает. Человек и другие приматы (а также слоны) представляют немногочисленное исключение из этого правила. Жизненный цикл человека длится много дольше его способности к размножению, которая у женщин, как правило, исчезает в возрасте 50 лет, а у мужчин иногда сохраняется всю жизнь.

Межвидовые исследования свидетельствуют, что продолжительность жизни, характерная для определенных видов животных и растений, отчасти определяется наследственностью. Значение генетической составляющей особенно ярко проявляется в исследованиях, проведенных на однояйцевых близнецах. Однояйцевые близнецы лысеют, покрываются морщинами и становятся меньше ростом с одинаковой скоростью, несмотря на то, что живут в разных условиях и подвергаются действию различных факторов окружающей среды. Если смерть однояйцевых близнецов вызвана естественными причинами, то умирают они примерно в одно и то же время. Разнояйцевые близнецы, напротив, стареют с разной скоростью, и продолжительность их жизни может существенно отличаться. Тем не менее, для того, чтобы в процессе старения влияние наследственности реализовалось полностью, необходимо, чтобы другие факторы — стресс, несчастные случаи и заболевания оставались постоянными. В связи с невозможностью этого мы должны принимать во внимание процессы, происходящие внутри и вне человеческого тела. Особенности данных процессов определяют, какая часть генетического потенциала будет реализована на практике и сможем ли мы увеличить этот потенциал.

Существует некоторое количество переменных ипостоянных внешних факторов, продлевающих или уменьшающих среднюю продолжительность жизни. Так, например, проживание в сельской местности продлевает жизнь на несколько лет, жизнь в городских условиях — укорачивает ее; аналогичная ситуация наблюдается и в случае замужества (женитьбы) по сравнению с одиноким образом жизни. Ожирение — особенно неблагоприятный фактор. Жизнь людей, чей вес на 25% превышает норму, сокращается на несколько лет.

Большинство теорий старения можно разделить на 2 категории – 1) стохастические теории и 2) теории генетически запрограммированного старения, или теории «заведенных часов».

Стохастические теории предполагают, что старение организма происходит в результате случайных повреждений, как внутреннего, так и внешнего характера. Эти теории, иногда называемые теориями изнашивания организма, сравнивают его с механизмом, который просто-напросто изнашивается от постоянного использования, причем у человека к этому износу добавляется накапливание клеточных дисфункций и повреждений. Например, согласно одной из теорий состарившиеся клетки хуже избавляются от продуктов метаболизма. Лишние вещества, особенно жироподобное – липофусцин, накапливаются в клетках крови и мышц. Занимая много места в клетках, они мешают нормальной работе клеток, замедляя клеточные процессы.

Другая, более популярная, теория объясняет процесс старения действием осколков молекул, называемых свободными радикалами. Обычно при использовании клетками О₂, образуются высокоактивные химические агенты, готовые соединиться с чем угодно. Эти агенты (свободные радикалы) вступают в реакцию с другими внутриклеточными химическими соединениями и могут нарушать нормальное функционирование клетки. Обычно у клетки есть восстановительные механизмы, уменьшающие ущерб, причиненный свободными радикалами. Но после серьезного повреждения организма (инфаркт, радиация) вред, наносимый свободными радикалами, становится сильно ощутимым.

Эти две теории относятся к теориям «клеточного мусора».

Существуют и другие теории, например, связывающие процесс старения с повреждением ДНК в генах. Одна из теорий гласит, что каждый раз, когда клетка делится, участок ДНК, называемый теломера, укорачивается. Когда теломера не может больше сокращаться, клетка прекращает делиться и умирает. Эта теория подтверждается тем свидетельством, что когда теломеры искусственно восстанавливаются, то это продлевает жизнь клетки (Джонсон и др., 1998) (Стюарт-Гамильтон, с. 21). Известно, что УФ лучи солнца могут повреждать ДНК в клетках кожи.

Оценка: Хотя стохастические теории имеют «+» стороны, они ограниченно объясняют старение в целом. Например, эти теории не объясняют, почему внутренние защитные силы организма, какое-то время прекрасно справлявшиеся с устранением повреждений, вдруг перестают работать. Кроме того, они не объясняют, почему физическая нагрузка, которая, казалось бы, должна способствовать износу, благоприятно действует на организм.

Теории генетически запрограммированного старения связывают его с запрограммированным действием специфических генов (их ≈ 200) и утверждает, что старение вызвано эволюционными процессами и предназначено для продолжения рода. Организм имеет встроенную программу старения и смерти, чтобы освободить дорогу молодым представителям вида и таким образом предотвратить проблему перенаселения (Стюарт-Гамильтон, с. 22).

Запрограммированное старение часто связывают с ходом биологических часов. Т.е., предполагается существование своего рода встроенного таймера (пружинных часов), который устанавливается на определенное время, когда должна наступить смерть. Эти часы, возможно, содержатся в каждой клетке, а возможно их роль выполняет единый клеточный пейсмейкер (водитель ритма), находящийся, например, в головном мозге. Было обнаружено, что некоторые виды клеток запрограммированы на строго определенное количество делений. Например, некоторые клетки человеческого эмбриона прекращают деление, разделившись ≈ 50 раз. Это позволяет предполагать наличие встроенных внутриклеточных часов. Количество клеточных делений может отличаться у разных особей одного вида, что также обусловлено генетической программой. Эту теорию подтверждает феномен Хайфлика (Хайфлик, 1985), согласно которому любая живая клетка, взятая из организма и помещённая в пробирку, будет делиться определённое число раз (предел Хайфлика). Причем, чем старее организм, из которого взята клетка, тем меньше делений клетка осуществит.

В другой теории «заведенных часов» говорится, что нечто подобное пейсмейкеру или таймеру помещается в гипоталамусе, а также и гипофизе. Вскоре после наступления пубертата гипофиз выделяет гормон, вызывающий начало процесса старения, который будет протекать с запрограммированной скоростью.

Так, биологические часы контролируют женский менструальный цикл (≈ 12 – ≈ 50 лет). Также биологические часы управляют иммунной системой, которая до 20 лет набирает силу, а затем постепенно ослабевает. Создатели некоторых теорий считают, что именно со спадом в деятельности иммунной системы связаны многие возрастные явления, включая подверженность онкозаболеваниям и инфекционным заболеваниям (грипп, пневмония), или изменения стенок кровеносных сосудов, ведущие к атеросклерозу.

Ни 1 из теорий полностью не объясняет процесс старения. Для этого необходимо объединение по крайней мере 2-3 теорий (Крайг, с. 844-848).

Дата добавления: 2015-08-02