Старение и старость

СТАРЕНИЕ И СТАРОСТЬ.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ И  ОБЩИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ПРОЦЕССА СТАРЕНИЯ.

Старея, человек подвергается определенным физиологическим и  психологическим изменениям, которые сказываются не только на том, как он выглядит внешне, но и на его способности функционировать в повседневной жизни и приспосабливаться к изменениям окружающей среды. В целом, все описываемые в последующих разделах изменения сводятся к общему замедлению деятельности всех органов и систем организма, вследствие постепенного снижения функции клеток. Обязательно следует отметить, что скорость нарастания этих изменений сугубо индивидуальна. Некоторые люди стареют драматически быстро, для других процесс старения является медленным и постепенным. Влияние возрастных изменений на жизнь человека также очень индивидуально. Так, несмотря на то, что более 85% старых людей страдают хроническими заболеваниями, лишь около 20% из них испытывают серьезные трудности в повседневном функционировании.

Исследование вопросов старения становится все более актуальным по мере увеличения средней продолжительности жизни населения. Согласно оценкам геронтологов, в настоящее время продолжается рост доли пожилых людей в популяции. Так, если в начале 20-го века в развитых странах лица старше 65 лет составляли 4-5% населения, то к настоящему времени этот показатель достиг 15-16%, а в некоторых странах (Великобритания, Бельгия) 18-19%. В ближайшие годы прогнозируется дальнейшее «постарение» популяции (рис. 1.1.).

Рис. 1.1. Демографическая  «бомба замедленного действия» - нарастающее постарение населения мира (ВОЗ, 2002).

Одна из основных проблем  современной геронтологии - разграничение между нормальным  и патологическим старением. Является ли патологическое старение просто ускоренным вариантом нормального старения или это качественно иной процесс? Наиболее доказательной является вторая точка зрения – нормальное и патологическое старение существенно различаются по ряду важных признаков. Закономерно возникает вопрос о том, что следует считать нормальным старением, а что - патологическим. Поскольку утрата нейронов и снижение когнитивных функций характерны для обоих вариантов старения, их разграничение будет являться сложной задачей до тех пор, пока характер дефицита мозговых функций не будет установлен максимально точно.

 

НОРМАЛЬНОЕ БИОЛОГИЧЕСКОЕ  СТАРЕНИЕ.

Итак, что же следует  считать нормальным биологическим старением? Нормальное или естественное биологическое старение характеризуется определенным темпом и последовательностью возрастных изменений, соответствующих биологическим, адаптационно-регуляторным возможностям человеческой популяции. Нормальное старение сопровождается постепенной утратой функционально активной мозговой ткани и клинически проявляется “здоровой старостью”.

Даже нормальное старение характеризуется снижением способности организма адаптироваться к изменениям окружающей среды. При этом он становится более подверженным болезням и повреждениям. В ходе старения все органы и системы подвергаются существенным изменениям. Во второй части этой главы будут рассмотрены анатомические и физиологические сдвиги, происходящие при старении в центральной нервной системе стареющего человека.

 

ПАТОЛОГИЧЕСКОЕ СТАРЕНИЕ.

Патологическое  старение характеризуется более ранним развитием возрастных изменений или большей их выраженностью в тот или иной период жизни человека. Преждевременному старению способствуют перенесенные заболевания, неблагоприятные факторы окружающей среды, которые могут воздействовать на разные звенья цепи возрастных изменений, ускорять или усиливать их обычный ход. На клиническом уровне патологическое старение сопровождается развитием разнообразных клинических синдромов, из которых наиболее известным и распространенным является деменция.

ТЕОРИИ СТАРЕНИЯ.

Человек занимался поиском «эликсира молодости» в течение тысяч лет. До сих пор этот поиск не увенчался успехом. Одновременно с этим он пытался найти ответы на вопрос о том, почему каждый человек неизбежно стареет и в конце концов умирает. Как следствие этого, возникали и продолжают возникать многочисленные теории старения. Часть из них не сохранилась до нашего времени, большинство остальных было опровергнуто в ходе развития современной медицинской науки и теперь представляет лишь исторический интерес. Другие теории, в основном возникшие в течение последних десятилетий, до сих пор сохранили свою доказательную силу и считаются способными объяснить, хотя бы частично, причины и механизмы старения. В нижеприведенной таблице содержится информация об основных известных науке теориях старения.

Таблица 1.1. Теории, содержащие несомненные объяснения механизмов старения.

Теория	Основное положение	Комментарии
Теория «измененных» белков	По мере старения, клеточные  белки «переплетаются» друг с  другом или изменяют структуру. Эти  изменения препятствуют выполнению этими белками своих функций.	Точная роль измененных белков в процессе старения пока неясна.
Теория «повреждения и восстановления ДНК».	У клетки есть несколько  способов восстанавливать поврежденную структуру ДНК. Считается, что способность клетки восстанавливать эти повреждения снижается с возрастом.  (Включается «теория теломер»).	Точная роль процессов повреждения ДНК в процессе старения пока неясна.
Нейроэндокринная теория	Нарушение функции нейроэндокринной системы приводит к снижению способности организма контролировать температуру тела, уровень глюкозы в крови, и другие жизненно важные процессы гомеостаза.	Доказательства касаются только изменений женской репродуктивной системы.

 

Таблица 1.2. Теории, содержащие вероятные объяснения механизмов старения.

Теория	Основное положение	Комментарии
Теория свободных радикалов	Продолжительность жизни  снижается по мере накопления свободных радикалов и повреждения клеток.
Генетическая теория	Изменения в порядке  экспрессии генов приводят к старению клеток, а следовательно, и организма в целом.	Было предложено много  конкретных механизмов этих изменений. Изменения могут быть случайными или специфическими Они могут происходить внутри клетки, влияя на ее функционирование, либо между клеток, влияя на межклеточное взаимодействие.
Теория «селективной гибели»	Стареющие клетки содержат на своей мембране специальные белковые молекулы, которые служат меткой для иммунноцитов и сигнализируют о том, что эту клетку необходимо уничтожить.
Иммунологическая теория	Продолжительность жизни  зависит от наличия специфических генов иммунной системы. Определенные аллели генов увеличивают продолжительность жизни, в то время как другие сокращают ее.	Полагают, что эти гены контролируют многие процессы в клетке. Когда этот контроль нарушается, клетка не может функционировать должным образом.

 

Таблица 1.3. Теории, содержащие возможные объяснения механизмов старения.

Теория	Основное положение
Теория «дисдифференциации»	Неправильная активация  или репрессия генов приводит к тому, что клетка начинает продуцировать белки, в которых она не нуждается. Накапливаясь, эти лишние белки препятствуют нормальному функционированию клетки.
Теория накопления «отходов метаболизма»	Побочные продукты метаболизма  накапливаются в клетках, препятствуя ее нормальному функционированию.

 

Таблица 1.4. Теории, признанные малодоказательными.

Теория	Основное положение	Комментарии
Теория соматических мутаций	Мутации в соматических (не-репродуктивных) клетках могут разрушать генетический материал, что приводит к нарушениям функций клетки.	Признана ошибочной  сама по себе, однако стала основой других современных теорий.
Теория «катастрофы ошибок»	Ошибочная продукция  белков, которые нужны клетке для  выживания.
Теория «изнашивания»	Обычные повреждения клеток в ходе повседневного функционирования постепенно накапливаются и препятствуют нормальному выполнению клетками своих функций.	Признана маловероятной в своем исходном виде, однако ее элементы вошли в ряд других теорий.
Дисметаболическая теория	Чем быстрее обмен  веществ в организме, тем меньше он проживет.

Подводя итог, можно отметить, что, несомненно, свой вклад в развитие старения вносят одновременно несколько биологических процессов. В настоящее время принято считать, что процесс старения является изначально генетически запрограммированным – вероятнее всего, существуют определенные гены, которые выключают определенные физиологические механизмы в определенном возрасте. Трудно оценить адаптивность такого процесса с точки зрения современной эволюционной теории. В соответствии с ней, ген, способствующий своей собственной гибели, должен был быть “выбракован” долгое время назад. Однако можно предположить и то, что сам факт успешного выполнения геном его функции должен привести к его выживанию. Одним из возможных доказательств наличия такого гена у нормальных человеческих индивидуумов является существование такой болезни как “прогерия” – генетического дефекта старения. Заболевание приводит к задержке роста и ускоренному старению у детей, в результате чего, например, у 10-летнего ребенка могут обнаруживаться характерные симптомы старения, свойственные 60-летнему старику. Требуются дополнительные исследования, чтобы ответить на вопрос о том,  отвечает ли тот же самый генетический механизм за процессы нормального старения. Кроме генетических факторов, существуют и факторы окружающей среды, несомненно, оказывающие дополнительное влияние на процессы старения.

Итак, несмотря на существенные достижения в разработке моделей  нормального и патологического  старения, пока не существует единой и неоспоримой точки зрения по этим вопросам. Большинство теорий продолжают оставаться предметом дискуссий ученых. Связанные с возрастом изменения не являются одинаковыми у всех людей, что также осложняет задачу поиска единого механизма. Единым является лишь то, что каждый человек рано или поздно подвергается старению. Поиск же «эликсира молодости» продолжается, теперь уже при помощи научных методов геронтологии и гериатрической медицины.

НЕЙРОБИОЛОГИЯ СТАРЕНИЯ

В данном разделе мы сначала рассмотрим, что вообще происходит с центральной нервной системой при старении. Лишь затем будут затронуты сугубо физиологические аспекты старения.

 

СТРУКТУРНЫЕ ИЗМЕНЕНИЯ  В ЦНС ПРИ СТАРЕНИИ.

Ограничение функциональных возможностей нервной системы с возрастом является столь же естественным, как и само старение. Во второй половине жизни начинают все отчетливей снижаться компенсаторно-приспособительные возможности организма, становятся менее прочными и надежными механизмы гомеостаза. Процесс старения сопровождается определенными, довольно специфическими изменениями структуры и функции головного мозга.

Характерным признаком  старения головного мозга является снижение содержания в нем жидкости. Это касается, прежде всего, объема внутриклеточной жидкости, в то время как объем внеклеточной жидкости остается прежним. Данный процесс начинается в возрасте примерно 50 лет и его всегда следует принимать во внимание при попытках измерить любое снижение синтеза или биохимической активности в головном мозге. Другим структурным признаком стареющего мозга является расширение борозд и увеличение желудочков. Это - надежные показатели гибели клеток головного мозга - достаточно вспомнить тот факт, что увеличение размеров желудочков часто используется как критерий диагностики мозговой атрофии (см. раздел, касающийся диагностики болезни Альцгеймера).

Данные изменения начинаются в возрасте около 40 лет и в этот период являются более выраженными у мужчин, чем у женщин.

Изменения, связанные  с возрастом, наблюдаются и на клеточном уровне. Они заключаются в гибели нейронов в определенных областях мозга, особенно в коре больших полушарий (где в течение взрослой жизни ежедневно погибает 100,000 нейронов), гиппокампе, в первичной сенсорной и моторной коре, мозжечке (он уменьшается в объеме на 2% каждое десятилетие жизни человека, вплоть до возраста 60 лет, после чего скорость атрофии возрастает еще больше) и в substantia nigra. Обращает на себя внимание тот факт, что гибель клеток затрагивает преимущественно моторные структуры, а также области мозга, напрямую связанные с интеллектуальной деятельностью и памятью. В некоторых отделах мозга, напротив, не отмечается потери нервных клеток. В качестве примера можно привести вентральное кохлеарное ядро (одну из структур слухового анализатора), гипоталамус. В целом, вес головного мозга снижается на 10-15 % при нормальном старении.

Тем не менее, несмотря на массивную потерю клеток, большая часть основных схем работы мозга остается интактной. При нормальном старении, как доказано, не происходит существенного снижения интеллектуальной и мнестической деятельности. Одно из возможных объяснений данного факта заключается в том, что потеря нейронов коры компенсируется адаптационными механизмами мозговой пластичности. Гибель функционально активных нервных клеток приводит к дегенерации их аксонов. Следствием является снижение нервной передачи на антероградные клетки, что в свою очередь запускает процесс, именуемый аксональным ветвлением.

Суть данного явления  состоит в том, что оставшиеся интактными клетки посылают аксональные ветви с тем, чтобы занять пространство, оставшееся от дегенерировавших аксонов. Эти новые аксональные ветви создают физиологически активные связи с освободившимися рецепторными сайтами антероградных клеток. Этот механизм позволяет компенсировать мозговую атрофию на структурном уровне, хотя не вполне ясно, обеспечивает ли он компенсацию соответствующих нервно-психических функций. Наряду с дегенерацией аксонов, вследствие гибели клеток наблюдается и дегенерация дендритов. Некоторые формы механизма пластического ветвления наблюдаются также и на этом уровне. Так, доказано, что дендритное дерево 80-летнего человека является, в среднем, более обширным и разветвленным, чем у 50-летнего человека.