Теории старения

. 1. Общая математическая модель старения Б. Гомперца. Первая четкая математическая модель старения в основе своей имела древнее представление о потере в течение жизни общей жизнеспособности организма — учение о «жизненной силе» («энтелехии» Аристотеля), которая имеет тенденцию только растрачиваться со временем для любого родившегося организма. В реальном времени жизнеспособность в каждый момент снижается пропорционально ей самой. Математическая формула старения представляет собой элементарное дифференциальное уравнение, которое описывает сложные и простые вероятностные процессы. Сущность описанного процесса в том, что в каждый момент времени изменение состояния не зависит от предыстории, а только от настоящего состояния системы. До настоящего времени формула Б. Гомперца остается наилучшей для описания смертности, связанной со старением, для самых различных видов, включая человека. Полученная кривая изменения жизнеспособности, однако, все же отличается от реальной в ее начальной и конечной части и отражает изменение уже сформировавшегося организма, прекратившего процессы роста и развития. Кроме того, указанный механизм по существу игнорирует качественное отличие живого и неживого вещества — способность первого из них к самообновлению (путем самокопирования) и самоорганизации.

2. Регуляторная модель старения. Основой жизни является процесс постоянного самообновления всех составных частей организма. Уровень самообновления определяет и уровень жизнеспособности. С точки зрения современных теорий самоорганизации и кибернетики, биохимические процессы и клеточное самообновление — это саморегулирующиеся и самостабилизирующиеся системы. Для осуществления долговременных процессов развития орга- низм человека использует специальные (уже чисто регуляторные) механизмы жизнедеятельности, функционирующие на уровне целостного организма. В ряде случаев осуществление таких регуляторных программ может приводить к снижению самообновления, а значит, и к старению. Регуляторная теория старения оказывается достаточно простой и эффективной при качественном и количественном описании процессов старения реальных систем.

3. Новая иммунная (лимфоидная) теория старения. В современном многоклеточном организме существует специальная иммунная система регуляции клеточного роста любых его жизнедеятельных клеток, представленная в частности Т-лимфоцитами. Эта система непосредственно связана и с регуляцией роста целостного организма, и с процессами восстановления и развития, опухолевого роста, и со снижением уровня клеточного самообновления в старости, когда снижается скорость клеточного деления самых различных типов клеток. Новая иммунная (лимфоидная) теория старения связывает возрастное снижение клеточного роста и самообновления с изменениями в Т-лимфоидной системе иммунитета, которая регулирует клеточный рост клеток организма. В результате в организме возникает и постоянно нарастает число необновляющихся на своем иерархическом уровне элементов, стареющих необратимо по механизму простой утраты клеток. Вклад данного механизма в старение достаточно высок. Так, например, человек к концу жизни теряет более половины нефронов в почках, альвеол в легких, более 70 % клеток некоторых регуляторных центров гипоталамуса и т. д. Поэтому все методы биостимуляции, как правило, не приводят к выраженному повышению продолжительности жизни — старый организм не способен поддерживать высокий уровень самообновления и функционирования.

4. Старение как спонтанная потеря и изменение информации. Существуют еще два дополнительных механизма старения, вносящих свой вклад в старение целостного организма. Это, во-первых, изменение качества и интенсивности обмена веществ, энергии и информации с внешней средой; во-вторых, «разрегулирование» целостной системы организма. Оба механизма определяют процессы спонтанной утраты информации в системе, после чего следует ее материальная и энергетическая деградация. Информация выступает как регулирующий, управляющий и самоорганизующий фактор. Появление большого количества «чужой» информации перегружает системы организма, ответственные за распознавание и удаление ее. Поскольку новые структуры лишь немного отличаются от предыдущих структур, то возникает реакция как против «чужого», так и против «своего». Это известно на примере повышения уровня аутоантител против собственных структур организма с возрастом (результат реакции иммунной системы на «изменившееся свое»). Организм со временем выходит на разумный баланс между аутоиммунным саморазрушением и неконтролируемым опухолевым ростом, причем оба процесса в конечном счете разрушительны.

5. Биохимические и термодинамические модели старения. С точки зрения биохимии и термодинамики, жизнь определяется как степень отклонения от максимально устойчивого состояния — от равновесия, как «неравновесный поток». При таком рассмотрении уровень жизнеспособности можно представить как степень отклонения от состояния равновесия. В соответствии с данной моделью старения для поддержания жизнеспособности в любой части любой живой системы необходима постоянная затрата энергии, так как для живых систем характерно снижение энтропии, а согласно второму закону термодинамики это возможно только при постоянном поступлении энергии извне. На практике по степени потребления энергии организмом судят о степени его жизнеспособности. Для этого используют оценку общего обмена для целого организма, скорость потребления кислорода тканями, уровень потребления кислорода при нагрузке («коэффициент полезного действия» и мощность живых процессов), а также максимально возможное потребление кислорода и мощность внешнего развиваемого усилия — объем адаптации организма. Именно энтропия является важнейшим показателем старения, и способы, позволяющие вычислять ее для целостного организма, должны открыть принципиально новые возможности для анализа в биологии старения и для выяснения первичных, сущностных механизмов и первопричины старения. Основные положения этих вышеназванных теорий можно представить в виде следующих выводов:

Старение есть простое изнашивание клеток и тканей.

Каждый организм получает в наследство определенное количество «жизненной» материи, которая со временем истрачивается, что приближает организм к смерти.

Старение есть закономерное, математически измеримое явление, протекающее с постепенным возрастанием болезненности и вероятности смерти.

Жизнь представляет собой постоянно изменяющееся состояние клеточных коллоидов. Каждая отдельная клеточка живой ткани человека при естественном и закономерном нарушении состояния ее коллоидов стареет и погибает.

Старение представляет собой процесс самоинтоксикации в результате нарастающего уровня токсинов в клетке. Так, например, скопление токсинов и гнилостная ферментация в кишечном тракте ведут к самоотравлению организма и как результат — к старению и смерти.

От уровня целого организма человека и далее последовательно до уровня клетки имеется четкая координация обмена веществ, функций и т. д. При возникновении дисгармонии в координации функций и трофики, нарушениях возможности восстановления клетки и т. п. наступают старческие изменения организма.

Воздействие биофизических факторов на генетический аппарат клетки и накопление радиоактивных веществ нарушает обмен веществ и вызывает процессы старения в клетке.

Возрастные изменения генетического аппарата клеток наследственно запрограммированы, а значит, старение является закономерным процессом, логическим следствием роста и созревания.

Регуляторные гены определяют темп и последовательность включения и выключения структурных генов, от которых зависят возрастные изменения в структуре и функции клеток. Старение связано с участками ДНК, которые при старении сокращаются в размерах.

Причиной старения является накопление с возрастом генетических повреждений в результате мутаций, которые могут быть как случайными (спонтанными), так и вызванными различными повреждающими факторами (ионизирующая радиация, стрессы, ультрафиолетовые лучи, вирусы, накопление в организме побочных продуктов химических реакций и другие).

С возрастом в тканях организма накапливаются «свободные радикалы» — высокоактивные химические частицы. В силу своей активности они ухудшают работу клеток и повреждают ДНК.

В организме существует специальная система репарации (восстановления), обеспечивающая относительную прочность структуры ДНК и надежность в системе передачи наследственной информации. Имеется связь между возрастной активностью систем репарации ДНК и процессом старения.

Старение на уровне организма связано с первичными сдвигами во всей нейроэндокринной системе либо в той или иной конкретной железе (гипофиз, щитовидная железа, половые железы и т. д.).

Старение целостного организма обусловлено изменениями нейрогуморальной регуляции, затрагивающими и сферу психики, эмоций, и мышечную работоспособность, и реакции в системах кровообращения, дыхания и т. д.

Старение основано на тесной связи иммунной системы с адаптацией организма к стрессу, вызываемому изменениями окружающей среды. В период от 40 до 80 лет процент различных аутоантител, вырабатывающихся против собственных белков, может увеличиться в 6–8 раз. Все это ведет к саморазрушению и старению организма, его «иммунологическому разоружению».

Старение есть возрастное снижение интенсивности самообновления организма (деления самых различных типов клеток) и утрата его сопротивляемости из-за наступающего снижения иммунных функций. Морфологическим субстратом старения является гипоталамус, оказывающий первичное регулирующее влияние на иммунную систему. С позиций современных взглядов наиболее близки к истине теории и концепции, представляющие старение как биопсихосоциальное явление, на динамику которого оказывают влияние генетические, социальные и экономические факторы.

Все разнообразие рассмотренных биологических механизмов старения живых организмов можно условно объединить в четыре основные направления:

– «загрязнение» систем со временем;

– недостаточность сил отбора для сохранения только «нуж- ных» структур в пределах данной системы;

– снижение количества любых необновляющихся структур в системе;

– регуляторные влияния в сложных системах, вызванные са- мыми различными причинами общего и частного характера. Социальные теории старения 1. Теория разъединения, освобождения. В соответствии с этой теорией старение есть неизбежное разъединение стареющей личности с другими личностями в той же социальной системе. Этот процесс может быть инициирован как самой личностью, так и другими лицами, вовлеченными в конкретную ситуацию. Процесс «социального ухода» характеризуется утратой социальных ролей, ограничением социальных контактов, ослаблением приверженности к материальным ценностям, уходом в себя. Данная теория является безнравственной, поскольку «позволяет» отстранить людей старшего возраста от активной деятельности. 2. Теория активности. Согласно этой теории у людей в среднем возрасте, при нормальном старении, должны поддерживаться социальные контакты и активность. При наступлении старости личность должна сохранять те же потребности и желания, которые были свойственны ей ранее, сопротивляться любым изменениям, намерениям исключить ее из общества. По этой теории старение понимается как «продолжающаяся борьба за сохранение среднего возраста», как новый стиль жизни, побуждающий к постоянной активности, к чувству ответственности за собственную личность и состояние психики. Способность находить радости и ценности в жизни не исчерпывается в определенном возрасте, а должна сохраняться до самого конца жизни. 3. Теория развития и непрерывности жизненного пути. С позиций данной теории, для адекватного понимания жизни старого человека необходимо знать специфику его жизненных прежних этапов, то есть содержание всего жизненного пути, предшествовавшего старости. Индивидуальный опыт каждого этапа жизни подготавливает личность к обретению и выполнению новых социальных ролей и функций на следующем этапе. Переходя от ступени к ступени, человек стремится сохранить прежние предпочтения и привычки, усвоенные роли и функции. Старость, по мнению сторонников этой теории, должна представлять собой «поле битвы» за сохранение прежнего стиля жизни вопреки неизбежным ролевым изменениям. Нормальное, «успешное» старение возможно лишь при разносторонней адаптации к новым условиям и сохранении прежнего положения сразу в нескольких областях деятельности. 4. Теория наименования и маргинальности. Эта теория представляет старость как состояние девиантности. Положение стариков — это положение изгоев, удел которых — низкие доходы и ограниченные возможности. Взгляды молодых и зрелых членов общества на положение старых людей совпадают: они считают представителей старшего поколения бесполезными, маргинальными, утратившими прежние способности, уверенность в себе и чувство социальной и психологической независимости. Харак- терной основной чертой старости является пассивность. Поэтому, по мнению последователей данной теории, трудоспособная и активная часть общества должна разрабатывать социальные программы для улучшения жизни пассивных старых людей. 5. Теория возрастной стратификации. Согласно этой теории общество разделено в хронологическом возрастном и социальном отношении. Общество — это совокупность возрастных групп, которые имеют обусловленные возрастом различия в способностях, ролевых функциях, правах и привилегиях. Эта теория придает особое значение образу жизни и общим особенностям, присущим определенной возрастной категории. Большинство старых людей не участвует в «системе власти и влияния» и, таким образом, не обладает контролем ни над самими собой, ни над другими. По этой теории весьма важной характеристикой старости человека является его социальный статус. Этот показатель определяет принадлежность человека к определенным слоям, характеризует индивидуальные и социально-кастовые ценности личности. С позиций современных взглядов наиболее близки к истине теории и концепции, представляющие старение как биопсихосоциальное явление, на динамику которого оказывают влияние генетические, социальные и экономические факторы. Сегодня учеными-геронтологами широко используется так называемая адаптационно-регуляторная теория, в соответствии с которой благодаря деятельности мозга мобилизуются приспособительные механизмы, направленные на увеличение продолжительности жизни и расширение адаптационных возможностей организма. В то же время данным процессам противостоят возрастные нарушения, которые возникают в самих центральных механизмах регуляции, что приводит в конечном счете к сужению адаптационных возможностей и старению организма. Таким образом, в настоящее время достоверно установлено, что:

старение — это естественный процесс;

характерной формой старения является возрастание числа патологических изменений, проявляющихся различной симптоматикой и вызывающих разнообразные жалобы;

старение человека определяется разными факторами, какой-то единственной универсальной причины старения не существует;

множество частично взаимосвязанных и независимых механизмов как запрограммированных, так и случайных, составляют комплексный феномен старения.