Основные теории старения – долгий поиск ключей от бессмертия?!

Сохранить не только духовную, но физическую и молодость хотят большинство жителей планеты, именно поэтому вот уже долгие годы ученные пытаются найти универсальное средство от старости. К сожалению, все попытки их тщетны, причина этих неудач скорее всего кроется в недостаточном количестве знаний об основных механизмах увядания. Зная причину и избавившись от неё, люди могли бы не только значительно увеличить продолжительность жизни, но и повысить её качество. Истинных причин увядания всех клеток и тканей нашего организма человечество не знает по сей день. Зато проверенные временем теории старения не теряют своей актуальности, ведь каждая из них несет рациональное зерно.

Что такое старение

Это физиологический процесс, который сопровождается характерными возрастными изменениями, в результате которых организм утрачивает способность поддерживать гомеостаз, выполнять жизненно важные функции, что приводит к смерти.

Механизм старения реализуется благодаря основным двум компонентам:

1. Механическому изнашиванию клеток, тканей и структур организма.
2. Генетическим повреждениям.

В результате этих изменений организм становится более уязвимым к различным неблагоприятным факторам. На фоне этого возникают не только поведенческие и психологические изменения, но также проявляются «болезни пожилого возраста» из-за стремительного снижения иммунитета. Уменьшается не только эффективность работы систем, но и органов, и даже клеток.

Всем процессам старения свойственны:

• гетерохронность – возрастные изменения различных органов, тканей и систем могут проявиться в разное время;
• гетеротопность – выраженность процессов старения может отличаться в разных органах и системах;
• гетерокинетичность – развитие возрастных изменений имеет различную скорость.

Геронтологи – учёные, занимающиеся изучением всех аспектов старческих изменений, – считают, что, разобравшись во всех его механизмах, можно не только максимально продлить жизнь, но и улучшить самочувствие пожилых людей.

Интересный факт: американский писатель-фантаст, который часто совершает прогнозы в отношении развития науки, предположил, что уже к 2090 году человечество раскроет секрет бессмертия

Причины

Раскрыть все механизмы увядания человека люди мечтают уже долгие века: алхимики, философы, ученные обсуждали причины возрастных изменений. Благодаря полученным данным, продолжительность и качество жизни человека заметно менялось. Если ещё в начале 20 столетия в среднем люди жили не более 50 лет, то уже сейчас во многих развитых странах этот показатель вырос до 72-75 лет.

На сегодняшний день учёные разработали более 100 теорий старения, некоторые из них уже утратили свою актуальность, другие требуют дальнейшего изучения и доработки, но ни одна из них так и не ответила на главный вопрос – «Почему и как?»

Классификация теорий

Все теории старения человека можно классифицировать по разным критериям. Так, исходя из уровня организации живой материи, можно выделить:

• клеточные;
• системные теории.

В зависимости от ведущего механизма возрастных изменений выделяют 2 большие группы теорий:

1. Эволюционные. Согласно им считается, что дряхление и увядание организма – необходимость для популяции вида, именно поэтому это запрограммированный и неизбежный процесс.
2. Теории повреждения. Предполагают что старение – не неизбежность, а всего лишь результат накопления повреждений, компенсация которых со временем становится невозможной, что и приводит к смерти.

Гипотезы и теории раскрывают процессы старения с разнообразных ракурсов, наиболее популярные идеи развиваются в течении многих лет и дорабатываются сразу несколькими ученными, которые становятся последователями родоначальников предположения.

История возникновения основных теорий

Первым значительным прорывом в изучении старения стала работа Вейсмана, в которой он утверждал, что данный процесс – необходимость для популяции человечества. Также ученный предположил, старость – результат длительной эволюции вида, позволяющий молодым особям занять место «бесполезных, утративших ценность и даже вредных индивидов».

Позднее, в 1951 году, Питер Медавар выступил на заседании Лондонского королевского общества с докладом «Нерешённая проблема биологии». Он отметил, что в условиях естественной среды обитания большинство животных не доживают до преклонного возраста, а значит никакого влияния эволюция на процессы старения оказать не могла.

В последующие годы учёные открывали всё новые факты, которые объясняли механизмы запуска и протекания старости.

Основные теории

Всего гипотез очень много (по некоторым данным – более 100 шт.), изучить особенности каждой из них не получится, но мы рассмотрим  основные теории старения, достойные  внимания. Ведь они не только формируют общее представление, но и объясняют процессы и механизмы, с помощью которых данный процесс осуществляется.

Рассмотрев все теории старения основные из них хочется выделить отдельно. Остановимся на каждой из них немного детальнее.

Эллевационная

В начале 50 годов её представил и обосновал Владимир Дильман, учёный из Ленинграда. По его убеждению, механизмы старения реализуются из-за возрастания порога чувствительности к гормонам в крови тканей гипоталамуса. Это приводит к тому, что концентрация данных веществ значительно увеличивается. Следствием этого становятся самые разнообразные нарушения, характерные для старческого возраста:

• диабет,
• ожирение;
• атеросклероз;
• гипертония;
• депрессия;
• канкриофилия;
• метаболическая иммунодепрессия;
• гиперадаптоз;
• климакс;
• аутоиммунные болезни.

Эти патологии значительно ухудшают здоровье, способствуют старческим изменениям, в конечном счёте приводят к смерти. Дильман предполагал, что эти изменения – «побочный эффект» онтогенеза (развития организма). По его утверждению, каждый человек изначально имеет определенную продолжительность жизни. Когда она близится к окончанию, автоматически запускаются характерные для пожилых возрастные деструктивные процессы. Именно они вызывают гибель организма.

Ученный предполагал, что стабилизировав гемостаз на постоянном уровне, можно избежать естественных старческих изменений, чем значительно увеличить продолжительность жизни человека.

Теория клеточного старения

Теломерная теория

Объясняет механизмы «предела Хейфлика» и является неким развитием предыдущей теории. Так, в 1971 году Оловников А.М., который тогда являлся сотрудником Института биохимической физики, предположил, что природа ограниченного количества делений клеток в том, что с каждым циклом их хромосомы незначительно укорачиваются. А точнее уменьшаются их концевые участки, которые называются теломерами. В определенный момент они становятся настолько малы, что дальнейшее деление клетки просто невозможно.

Теорию подтвердило открытие, сделанное в 1985 году. Человечество узнало о существовании фермента, который называется теломераза. Его обнаружили в половых клетках, а также в атипичных единицах опухолей, данное вещество достраивало укороченные теломеры. Именно поэтому данные типы клеток способны делится бесконечное число раз.

Однако следует отметить, что существуют стволовые, раковые клетки, лимит делений которых исчисляется не десятками, а тысячами раз. Это свидетельствует о том, что теломерная теория в полной мере не раскрывает всех механизмов старения человека.

Теория перекрестных сшивок

Суть её в том, что глюкоза, наряду с другими сахарами, взаимодействует с белками, преобразовывая их в «клеточный мусор». Молекулы сахаров не только соединяются с белками, но и сшивают их между собой, это приводит к тому, что они теряют способность к выполнению своих функции.

Результат таких реакций – все наши ткани теряют эластичность. Увидеть это воочию можно на примере кожных покровов, которые со временем покрываются морщинами. Но самое опасное – возрастные изменения сосудистых стенок, в основе которого лежат те же механизмы внутренних сшивок молекул. К счастью на данном этапе развития медицина уже разработала специальные медпрепараты, которые борются с данным явлением и «расшивают» молекулы.

 Апоптозная гипотеза

Автор данной идеи – академик В.П.Скулачёв – представлял апоптоз, как некий «суицид» клеток. По его убеждениям, в случае заражения вирусом, либо подвергшись какой-то мутации, единицы тканей самораспадаются с целью защиты окружающих структур. Это несёт двойную пользу для организма в целом – не происходит дальнейшего распространения влияния опасного фактора, и в тоже время соседние клетки используют структуры погибшей единицы в качестве строительного материала.

Однако в данном явлении сдержится не только польза, но и вред для организма, ведь гибнет значительно большее количество функциональных клеток, чем образуется новых. Не успевая строить новые единицы, организм замещает их соединительной тканью, что приводит к ухудшению работоспособности целых органов и систем.

Также Скулачёв доказал, что способность к апоптозу имеют не только клетки, но и её структуры, в частности митохондрии. Если в их составе образуется излишек свободных радикалов, они умирают, а при скоплении большого количества отмерших митохондрий в клетке она сама подвергается гибели. Все силы ученный приложил не только к изучению описанных явлений, но и к поиску средств противодействия клеточному распаду.

Сейчас разработан и активно изучается препарат SKQ, который по убеждению Скулачёва сможет справиться с механизмами старения человеческого организма.

Адаптационно-регуляторная теория

В.В.Фролькис работал над этой теорией 10 лет – с 1960 по 1970. Он развивал гипотезу о том, что смерть и старость – явления генетически запрограммированые. Он считал – на скорость наступления возрастных изменений влияет некий баланс между старением и «антистарением», который сам автор назвал витауктом.

Витаукт – механизм защиты организма от неизбежной старости, цель которого максимально увеличить продолжительность жизни благодаря повышению адаптационных способностей организма. Также в состав данной теории вошла гипотеза генорегуляции, согласно которой первично старение осуществляется за счет нарушений в работе регуляторных генов. Фролькис считал, что именно эти механизмы запускают реализацию распространенных возрастных патологий: диабета, атеросклероза, рака, болезни Альцгеймера, Паркинсона. Также на основе этих предположений была предложена идея генорегуляторной терапии, которая могла бы откорректировать сдвиги, находящиеся в основе возрастных патологий.

Работа Фролькиса получила широкое распространение и с 1995 года в Америке (первый международный конгресс касательно данной темы), как и в других странах мира, проходит детальное её изучение.

Редусомная теория

Имеет некоторое сходство с теломерной, но только в отличие от неё рассматривает не изменение хромосом при делении, а линейной молекулы ДНК редусомы. Её длина также уменьшается с каждым последующим делением, что со временем приводит и к снижению количество генов, зашифрованных в ДНК. Этот процесс и приводит к развитию возрастных изменений.

Вероятность соматических мутаций

Если все вышеописанные теории рассматривали старение как результат поломки в каком-то одном жизненно важном процессе, то данная считает возрастные изменения следствием комплексного воздействия внешних и внутренних неблагоприятных факторов на состояние генетического материала клетки. Каждая клеточная структура накапливает случайные мутации в своем геноме, что со временем приводит к акти- или инактивации специальных генов, ответственных за контроль роста и регуляцию клеточного цикла. Эти процессы лежат в основе многих возрастных механизмов старения и патологий, включая онкозаболевания.

Теория одноразовой сомы Кирквуда

Предложена Томасом Кирквудом, впервые опубликована в 1977 году на страницах журнала «Эволюция старения». Суть данной гипотезы: не существует какого-либо одного механизма запуска старости, а возрастные изменения являются результатом комплексного воздействия вредоносных факторов. Также Кирквуд предположил, что продолжительность жизни зависит от определенных генов, например генами репарации ДНК. Так, было получено подтверждение того, что даже стволовые клетки с возрастом становятся более чувствительные к генотоксичным воздействиям и значительно теряют регенеративные способности.

Согласно утверждениям Кирквуда, старость – необходимость для вида в целом, ведь организму приходится затрачивать значительное количество энергии для поддержания жизнеспособности. Гипотеза одноразовой сомы утверждает: природой заложено естественное увядание, дабы эта энергия направлялась не на увеличение продолжительности жизни, а на повышение репродуктивных способностей. С точки зрения эволюционного аспекта, удлинение продолжительности жизни отдельных представителей вида возможно тогда, когда вся популяция будет жить в хороших безопасных условиях. Проще говоря, избавив вид от естественного отбора, можно значительно увеличить время существования каждого его представителя.

Теория ошибок

В 1954 году американский физик изучил возрастные процессы на примере организмов, подвергшихся излучению радиацией. Он отметил что под её воздействием во всех клетках как человеческого, так и организмов животных, происходит целый ряд мутаций в молекулах ДНК. Помимо этого запускаются некоторые процессы, характерные для преклонного возраста – образование седины, появление раковых клеток. Исходя из этого, ученный сделал вывод о том, что старение – результат мутации. Самым большим минусом данной гипотезы является то, что Сциллард так и не объяснил, почему стареют не только организмы, подвергшиеся облучению радиацией, но и те, которые проживали в абсолютно благоприятных условиях.

Оргель О., ставший последователем американского физика, доработал гипотезу и объяснил старение не только результатом радиационного облучения, но и воздействием других негативных факторов – ультрафиолетом, различными токсическими веществами, вирусами и т.д. Он считал, данные «повреждающие агенты» приводят к изнашиванию ДНК, что и становится причиной старости.

Вот уже долгие годы ученые всего мира «ломают головы» над проблемой старения организмов, проводится множество различных исследований и экспериментов. Во многих странах образуются различные общественные организации, которые ставят перед собой цель добиться увеличения продолжительности жизни людей. Но даже таких активных действий оказывается недостаточно для того чтобы победить биологические часы. Практически в каждой из предложенных гипотез есть рациональное звено, всё что осталось человечеству – объединить все данные и сложить их в одну картинку. Возможно тогда вечная жизнь станет реальностью?!