Теоретически возможные типы и механизмы старения и смерти.

Тип старения	Сущность процесса	Характерные черты	Примеры проявления
Вследствие недостаточной открытости системы	Недостаток притока или оттока вещества и/или энергии	Накопление метаболитов и некомпенсированных повреждений или дистрофия	Самоотравление метаболитами желтого тела у насекомых
Вследствие недостаточности самообновления любых структур	Снижение их числа и снижение зависимой от них функции: а) непосредственно б) регуляторный путь в) путем взаимовлияний на зависимые органы и системы	Снижение функции таких систем и накопление разнообразия, так как отсутствует давление отбора на конкурирующие единицы при самозамещении	Снижение числа нервных клеток, зубов, нефронов и пр.
Вследствие регуляторных влияний	Старение определяется чисто внешними причинами	Снижение со временем регуляторных влияний и функционального обеспечения их жизнедеятельности	Снижение основного обмена, иммунитета, клетки кожи, слизистых, печени, почек и пр.
Вследствие недостаточности действия сил отбора	Только отбор сохраняет и улучшает информацию со временем путем перерастания лучших структур	Действует только при ограничении самообновления и снижении числа взаимосвязей	Прекращение биологической эволюции человека, накопление числа мутаций в старости

Теории старения

Свободнорадикальная теория старения.

Представлена в 1956 Денхамом Харманом, который предположил, что старение является результатом случайного вредоносного повреждения тканей свободными радикалами. В ходе жизнедеятельности каждой клетки через неё проходит огромное количество кислорода. Он используется для клеточного дыхания, дающего клетке энергию. Но небольшая доля кислорода при этом уходит в паразитные соединения, обладающие огромной реакционной способностью. Их называют АФК – активные формы кислорода (хотя в их составе бывает и не только кислород). Примерами таких веществ могут служить всем хорошо известные перекись водорода и озон. Другие же АФК несравненно агрессивней. В организме они живут лишь тысячные доли секунды. А потом вступают в реакцию с другими молекулами, повреждая их. Они атакуют белки, липиды клеточных мембран, ДНК. В результате атак со стороны АФК повреждаются митохондрии. Накопление этих повреждений и является сутью старения.

Активные формы кислорода вызывают повpеждения мембpан, коллагена, ДНК, хpоматина, стpуктуpных белков, а также участвуют в pегуляции экспрессии ядерных и митохондриальных генов, приводя к метилированию ДНК, влияют на внутpиклеточный уpовень кальция и т.д.

Из каждого миллиона образующихся супероксидных радикалов от ферментной защиты ускользает не более четырех.

Теория клеточного старения Леонарда Хейфлика

В 1961 г. Леонард Хейфлик представил данные о том, что даже в идеальных условиях культивирования фибробласты эмбриона человека способны делиться только ограниченное число раз (50 ± 10). Последняя фаза жизни клеток в культуре была уподоблена клеточному старению, а сам феномен получил по имени автора название "предела Хейфлика".

Элевационная теория старения.

Выдвинута и обоснована в начале 50-х годов прошлого века ленинградским ученым Владимиром Дильманом. Согласно этой теории, механизм старения начинает свою работу с постоянного возрастания порога чувствительности гипоталамуса к уровню гормонов в крови. В итоге увеличивается концентрация циркулирующих гормонов. Как результат, возникают различные формы патологических состояний, в том числе характерные для старческого возраста: ожирение, диабет, атеросклероз, депрессия, метаболическая имуннодепрессия, гипертония, аутоиммунные заболевания и климакс. Эти болезни ведут к старению и в конечном итоге к смерти. По Дильману, старение и связанные с ним болезни – это побочный продукт реализации генетической программы онтогенеза – развития организма.

Теория перекрестных сшивок

Этот механизм старения немного похож на воздействие свободных радикалов. Только роль агрессивных веществ здесь играют сахара, в первую очередь – всегда присутствующая в организме глюкоза. Сахара могут вступать в химическую реакцию с различными белками. При этом, естественно, функции этих белков могут нарушаться. Но что гораздо хуже, молекулы сахаров, соединяясь с белками, обладают способностью «сшивать» молекулы белков между собой. Из-за этого клетки начинают хуже работать. В них накапливается клеточный мусор.

Одно из проявлений такой сшивки белков – потеря тканями эластичности. Внешне наиболее заметным оказывается появление на коже морщин. Но гораздо больший вред приносит потеря эластичности кровеносных сосудов и лёгких. В принципе, у клеток есть механизмы для разрушения подобных сшивок. Но этот процесс требует от организма очень больших энергозатрат.

Роль соматических мутаций в старении.

Старение является результатом взаимодействия различных эндогенных и экзогенных повреждающих агентов с генетическим материалом клетки и постепенного накопления случайных мутаций в геноме соматических клеток.

Накопление с возрастом таких мутаций в различных органах и тканях является основным фактором, определяющим развитие возрастной патологии, включая рак.

1. Гликозилирование белков и ДНК

Моносахара (Д-глюкоза или Д-галактоза) способны создавать ковалентные связи (сшивки) внутри белковых молекул и связывать различные белки между собой.

Увеличение количества связей в коллагене приводит:

• Снижению эластичности коллагеновых волокон;

• Утолщению базальных мембран;

• Сужению артерий, уменьшению сосудистого кровотока;

• Снижению гибкости сухожилий.

2. Репарация ДНК и старение

Повреждения ДНК с возрастом может быть результатом снижения эффективности систем ее репарации.

Повреждения ДНК возникают под влиянием

• ультрафиолетового света,

• ионизирующей радиации,

• действия нитрозосоединений.