23 Вопрос

Важные данные о возрастных изменениях клеток были получены при изучении их структуры. Известно, что типичные для данной ткани клетки окружены элементами соединительной ткани и межклеточным веществом. Было установлено, что с возрастом уменьшается количество активных (паренхиматозных) клеток и увеличивается промежуточная соединительная ткань, нарушается упорядоченность расположения клеток в органе.

Накопилось немало данных об уменьшении с возрастом количества нервных клеток в разных отделах центральной нервной системы, вегетативных ганглиях, в некоторых внутренних органах. И. И. Мечников пытался биологически оценить возрастные изменения межклеточных взаимоотношений. Он писал о гибели "благородных элементов" ткани и пожирании их "неблагородными" элементами соединительной ткани: "В старческой атрофии мы всегда встречаем одну и ту же картину - атрофию благородных элементов тканей и замену их гипертрофированной соединительной тканью. В мозгу нервные клетки, т. е. те, которые служат для самой высокой деятельности - умственной, чувствующей, управляющей движениями и т. д., исчезают, чтобы уступить место низшим элементам под именем невраглии - роду соединительной ткани нервных центров. В печени соединительная ткань вытесняет печеночные клетки, выполняющие существенную роль в питании организма. Такая же ткань наводняет почки; она затягивает каналы, необходимые для избавления нас от множества растворимых веществ". И. И. Мечников связывал эту межклеточную борьбу во многом с развитием самоотравления организма. Соединительная ткань во многом определяет состояние важнейших биологических барьеров в организме, а отсюда и обмен веществ между кровью и тканями, кровью и мозгом и др. Возрастные изменения сосудистых стенок, мозговых барьеров, связанные со сдвигами в соединительной ткани, имеют существенное значение в развитии старения.

Уменьшение количества клеточных элементов само по себе может сказаться на деятельности органа, ткани, изолированной группы клеток. Кроме того, наряду с погибшими клеточными элементами многие клетки находятся на разных стадиях дегенерации, на этапах периода от нормального обмена и функций к их полному угасанию.

Интересно и важно, что в старости наряду с атрофированными клеточными элементами встречаются и гипертрофированные. В скелетной и сердечной мышцах рядом с истонченными, переродившимися мышечными волокнами лежат крупные, увеличенные в размере. Возникновение их можно представить себе следующим образом. Гипертрофия развивается обычно в результате длительного повышения нагрузки на тот или иной орган. Известна, например, гипертрофия сердца при различных пороках, при длительном повышении давления, гипертрофия скелетных мышц у лиц физического труда и т. д. Длительная работа приводит к накоплению метаболитов в клетке, а это ведет к усилению образования белка, к гипертрофии клетки. При старении часть клеток атрофируется, в результате чего на оставшиеся волокна скелетной или сердечной мышцы ложится повышенная нагрузка. Это приводит к накоплению продуктов обмена в клетке, стимуляции пластических процессов, к гипертрофии. Выраженность гипертрофии будет определяться, с одной стороны, длительностью и величиной повышенной нагрузки на работающие клеточные элементы, с другой - степенью возрастных изменений в биосинтезе белка. Чем резче возрастные изменения в биосинтезе белка, тем слабее возможная гипертрофия клеток работающего органа. При относительно равных величинах нагрузки в клетках старых животных усиление пластических процессов, гипертрофия менее выражены.

Итак, уменьшение количества клеточных элементов, изменение обмена в них приводят к новым условиям работы функциональных систем в старости, к повышенной нагрузке на отдельные структурные элементы. Вместе с тем, с нашей точки зрения, ошибочно связывать изменения деятельности органов, тканей в старости с простым уменьшением количества клеток. В последнее время это представление, к сожалению, получило довольно широкое распространение. Если быть ортодоксальным сторонником этого взгляда, можно прийти к абсурдному выводу о том, что между организмом в различные возрастные периоды существуют в основном количественные различия. Не проглядывает ли здесь знакомое утверждение о старении как обратном развитии, инволюции организма? Важно учитывать, что в оставшихся клеточных элементах развиваются серьезные количественные и качественные изменения обмена веществ.

В условиях опыта довольно просто удалить почку, легкое, одну из парных желез внутренней секреции, часть желудка, сердечной мышцы, кишечника и т. д. и наблюдать за оставшимся парным органом или же его частью. Аналогичные ситуации нередко встречаются в клинике, когда в связи с заболеванием у человека приходится удалять орган или его часть. В подобных случаях количество оставшихся работающих клеток данной ткани или органа резко уменьшается, порой в два-три раза. Экспериментальные и клинические данные свидетельствуют, что, несмотря на это, достаточный уровень функции органа может сохраняться длительно, порой десятками лет. Конечно, есть предел, за которым удаление массы ткани ведет уже к недостаточности функции. Однако пластичность, компенсаторные возможности организма велики, и он справляется с большими клеточными потерями.

Итак, уменьшение количества клеточных элементов в старости - только один из факторов, влияющих на функции органов, систем. Важное значение имеет изменение обмена и деятельности оставшихся работающих клеток.

Представление о роли клеточных изменений в механизме старения организма идейно связано с линией исследований Мечникова, Метальникова, Майнота, Шмальгаузена, Коудри и др., подчеркивающих связь между усложнением структуры, специализацией функции, особенностями деления клетки к ее возрастной эволюцией.

Важным проявлением возрастных изменений самообновления клеток, их способности к делению, росту является ослабление регенерации - способности к образованию вместо удаленного или поврежденного участка нового. Регенерация по-разному выражена у организмов различной сложности. Естественно, чем меньше способность клеток к делению, тем слабее в организме, в ткани выражены процессы регенерации. Регенерация имеет огромное значение в обновлении постоянно отмирающих структур в сложном организме, в восстановлении его дефектов, при ранениях, повреждениях и т. д. Уже давно врачи убедились в том, что в старости раны у человека заживают медленнее. Это было доказано в условиях точного эксперимента на животных. В ходе старения изменяется структура клеток. В них накапливаются метаболиты, наступает жировое перерождение. Интересно с этой точки зрения накопление в старых клетках окрашенного вещества - пигмента. С возрастом резко нарастает количество его зерен. В нервных клетках старого человека их бывает так много, что их трудно сосчитать. Во многих клетках в старости исчезает типичная для них структурная организация.

Любая клетка представляет собой сложное структурное образование, состоящее из ряда органоидов. Каждый из них выполняет определенную функцию в общем балансе деятельности клетки. В механизме старения клетки важное значение имеют изменения в отдельных органоидах, изменения взаимоотношений между ними. С этих позиций интересны возрастные изменения соотношения между ядром клетки и ее цитоплазмой. показано, что с возрастом масса ядра растет медленнее, чем поперечное сечение всей клетки. Благодаря этому возникают ядерно-цитоплазматические диспропорции. Еще И. И. Мечников наблюдал в мышечных волокнах старых животных увеличение количества ядер. С возрастом увеличивается число полиплоидных клеток (полиплоидия - увеличение числа наборов хромосом в ядрах). Как в многоядерных, так и в полиплоидных клетках происходит увеличение количества молекул дезоксирибонуклеиновой кислоты. Можно предполагать, что оба феномена являются выражением приспособительных реакций, направленных на поддержание определенного уровня биосинтеза белка стареющей клетки, оптимальных ядерно-цитоплазматических взаимоотношений.

Обменные процессы - основная функция клеток. Однако для деятельности клетки важен не просто "вал" биохимического процесса, а его приуроченность к определенному месту. Объем митохондрий, расстояние между отдельными их структурами изменяются при различных сдвигах, происходящих в окружающей среде. Опыты доказали, что в старых митохондриях подобные изменения возникают быстрее. Это во многом снижает надежность энергетических превращений в митохондриях старых животных. Кроме того, в старости в ряде тканей снижается содержание митохондрий в одной клетке.

Кислородное голодание сказывается не только на функции, но и на структуре клетки. Во-первых, потому, что при этом страдает обеспечение энергией процессов биосинтеза белка. Во-вторых, потому, что "узкие места" при гипоксии возникают в самих "строительных" работах в клетке и нарушается общий план воссоздания клеточных конструкций.

Выраженность нарушения деятельности клеток при гипоксии зависит не только от степени кислородного голодания, но и от скорости его развития. Чем стремительнее развивается недостаточное обеспечение клетки кислородом, тем более грубые изменения наступают в ее деятельности. Кислородное голодание при старении развивается медленно, постепенно. Вот почему успевают развиваться приспособительные механизмы. Однако выраженность их зависит от степени возрастных изменений соответствующих систем организма.

Изменение в кровоснабжении, проницаемости сосудов, активности ферментных систем может приводить не только к кислородной, но и к общетрофической недостаточности клеток. Речь идет о недостаточном резерве продуктов для обмена, его сырья, субстратов окисления в стареющей клетке.