Молекулярные механизмы строения

МОЛЕКУЛЯРНО-ГЕНЕТИЧЕСКИЕ  МЕХАНИЗМЫ СТАРЕНИЯ

 

Выполнила: Ташева Мадина

138 ОМ

 

ГЕРОНТОЛОГИЯ

 

• В течение последних 160 лет ожидаемая продолжительность жизни в экономически развитых странах постоянно увеличивалась со средней скоростью 3 месяца в год. Этот феномен, равно как и существенное постарение населения экономически развитых и развивающихся стран, то есть увеличение в его структуре доли пожилых, ставшее особенно заметным в последней четверти XX века вызвали закономерное и значительное увеличение интереса к геронтологии и прежде всего к изучению первичных механизмов старения организмов и популяций и факторов, определяющих продолжительность жизни.
• Геронтология (греч. geron, geront(os) - старец + logos учение) - наука, изучающая закономерности старения живых существ, в том числе человека, и старческий возраст.
• Впервые термин был предложен И. И. Мечниковым в 1903 г Современная геронтология - междисциплинарная наука, в состав которой входят биология старения, клиническая геронтология (гериатрия), геронтопсихология и социальная геронтология (герогигиена). Термин "гериатрия" ввел в 1909 г. американский врач И. Л. Нашер. В 1914 г. он опубликовал первую в США книгу, озаглавленную "Гериатрия: болезни пожилого возраста и их лечение".

 

 

• Задача биологии старения - выяснение первичных механизмов старения организмов и популяций и факторов, определяющих продолжительность жизни.

БИОЛОГИЯ СТАРЕНИЯ

 

• Изучение биологии старения включает как экспериментальные исследования на животных различных видов, так и клинические исследования, людей в различные периоды жизни.
• Значение геронтологии определяется ее направленностью на решение наиболее фундаментальных вопросов жизни, ее продолжительности и смерти.

 

• Задачей клинической геронтологии (гериатрии), динамически развивающейся области современной медицины, является изучение физиологических и патофизиологических особенностей старого человека, особенностей течения патологических процессов и заболеваний и их лечения. Задачей Важным разделом геронтопсихологии является поведенческая геронтология, изучающая возрастные изменения поведения живых существ разных видов. Задача социальной гигиены (герогигиены) - выяснение влияния условий жизни и окружающей среды на старение и продолжительность жизни человека.

ВОПРОСЫ ТЕОРИИ СТАРЕНИЯ

 

• 1) Почему организмы подвергаются прогрессирующему и не
• обратимому уменьшению физиологических функций в последней части своей жизни?
• 2) Почему ожидаемая продолжительность жизни или скорость старения различаются внутри одного вида и между видами?
• 3) Почему экспериментальные воздействия, такие как ограничение калорийности питания, замедляют начало многих возрастных физиологических и патологических изменений и увеличивают среднюю и максимальную продолжительность жизни животных?

 

• Полагая, что как генетические факторы, так и факторы окружающей среды могут влиять на процесс старения, следует задаться еще рядом важных вопросов.
• 4) Влияют ли эти факторы на старение и заболевания, ассоциированные со старением, независимо друг от друга?
• 5) Увеличивают ли возрастные изменения в организме подверженность болезням или заболевания развиваются независимо и лишь затем усугубляют проявления старения?

Теория старения

 

• Следует подчеркнуть, что термины, используемые для описания процесса старения, довольно неточны, как не существует и общепринятого определения самого старения. В англоязычной литературе на русский язык переводятся одним словом старение. Используя этот термин, мы будем все же иметь в виду, что под старением (aging) понимаются изменения, наблюдающиеся в течение жизни, не все из которых обязательно являются неблагоприятными (Finch, 1990). Термином "senescence" С. Е. Finch определяет те возрастные изменения в организме, которые неблагоприятно влияют на его жизненность и функции и вызваны течением биологического времени. Другими словами, этот термин определяет старение как дегенеративный процесс.

Теория старения

 

• Всю историю идей и концепций в биологии старения можно вкратце охарактеризовать как историю поисков "часов" старения (freeman, 1979; Дупленко, 1985; Анисимов, Соловьев, 1999; Анисимов, 2000а). Выбор "часов" определял в общей форме и подход к разработке мер воздействия на механизм этих часов с целью поддержания его эффективности и долговечности (табл. I).

Предполагаемые «часы»  старения 

 

Теория, гипотеза 

 

ДНК 

 

Теории «катастрофы ошибок», накопления спонтанных мутаций, маргинотомии 

 

Макромолекулы 

 

Теория «сшивок» 

 

Митохондрии 

 

Свободнорадикальная теория 

 

Клетка 

 

«Лимит Хейфлика» 

 

Половые железы 

 

Инволюция половой функции 

 

Надпочечники 

 

Снижение продуктивности  депщроэпиандростерона 

 

Щитовидная железа 

 

«Гормон смерти» Денкла 

 

Иммунная система 

 

Иммуностарение 

 

Гипоталамус 

 

Нейроэндокринные теории 

 

Эпифиз 

 

Мелатонин как счетчик  внутреннего времени в солнечных  часах старения 

ОБЩИЕ ЗАКОНОМЕРНОСТИ  РАЗВИТИЯ СТАРЕНИЯ

 

• Для развития старения характерны гетерохронность, гетеротопность, гетерокинетичность, гетерокатефтенность.
• Г е т е р о х р о н н о с т ь — различия во времени наступления старения отдельных тканей, органов, систем.
• Гетеротопность —неодинаковая выраженность процесса старения в различных органах, в различных структурах одного и того же органа.
• Г е т е р о к и н е т и ч н о с т ь. — развитие возрастных изменений с различной скоростью. В одних тканях, возникая довольно рано, они медленно и относительно плавно прогрессируют; в других — развиваются позже, но более быстро.
• г е т е р о к а т е ф т е н н о с т ь — разнонаправленность возрастных изменений, связанных с подавлением одних и активацией других жизненных процессов в стареющем организме.

Гипотезы и теории старения.

 

• Существуют две традиционные точки зрения на причины развития старения. 
  
• 1. Старение-генетически запрограммированный процесс, результат закономерного развития программы, заложенной в генетическом аппарате. В этом случае действие факторов окружающей и внутренней среды может повлиять, но в незначительной степени, на темп старения

 

• 2. Старение-результат разрушения организма вследствие неизбежного повреждающего действия сдвигов, возникающих в ходе самой жизни, - стохастический, вероятный процесс. 
• В соответствии с адаптационно- регуляторной теорией старение генетически не запрограммировано, а генетически детерминировано биологическими свойствами организма. Иными словами, старение- разрушительный, вероятностный процесс, развивающийся в организме с генетически запрограммированными свойствами.

 

МЕХАНИЗМЫ СТАРЕНИЯ

 

• 1. Генотипические- генетически запрограммированные механизмы:
• а) система антиоксидантов, связывающая свободные радикалы;
• б) система микросомального окисления печени, обезвреживания токсичных веществ;
• в) антигипоксическая система, предупреждающая развитие глубокого кислородного окисления;
• г) система репарации ДНК, ликвидирующая повреждение этой макромолекулы.

 

• 2. Фенотипические- механизмы, возникающие в течении всей жизни благодаря процессам саморегуляции и способствующие сохранению адаптационных возможностей организма:
• а) появление многоядерных клеток,
• б) увеличение размеров митохондрий на фоне уменьшения числа других,
• в) гипертрофия и гиперфункция отдельных клеток в условиях гибели части их,
• г) повышение чувствительности к медиаторам в условиях ослабления нервного контроля.

Проявление старения на  молекулярном и клеточном уровнях.

 

• Молекулярные механизмы старения клеток различных типов не универсальны. Старение приводит к функциональной неполноценности клеток самого различного типа. Более того, глубокие возрастные изменения метаболизма и структуры заканчиваются не только функциональной дефектностью клетки, но и в конечном итоге ее гибелью. Однако даже функционально однородные клетки стареют в неодинаковом темпе. Важно взаимоотношение между деградировавшими клетками и возникающими адаптивными реакциями, состояние механизмов регуляции, определяющих взаимодействие клеток. Так, при старении наступают серьезные нарушения функции иммунитета. 
   
  

Проявление старения на  субклеточном уровне.

 

• Старение организма начинается не только в  клетках. Вполне очевидно, что нарушение структуры и функции клеток может быть связано с уменьшением кровоснабжения органа, изменением химического состава крови и, прежде всего, концентрации гормонов. Нарушение кровоснабжения имеет особенно большое значение в старении и гибели клеток половых органов, головного мозга и мышц. основные принципы старения клеток и межклеточного вещества оказываются одинаковыми.
• В обоих случаях они обусловлены образованием сшивок между макромолекулами, как правило, не подверженных метаболизму. Причем механизмы сшивания макромолекул также аналогичны. 
  Процесс обычно начинается (инициируется) истинно спонтанным, тепловым разрушением макромолекул или окислением ее низкомолекулярными метаболитами 
  
• (обычно перекисями), и при образовании сшивок между ДНК и гистонами и между молекулами коллагена и макромолекулами, входящими в состав эластина, во всех случаях, очевидно, участвуют аминогруппы лизина.

Проявление старения на  тканевом уровне 

 

• О существовании внутриклеточных факторов, ограничивающих продолжительность жизни клеток пределами, характерными для данного вида, свидетельствую и с исследования проведённые на культуре ткани.
• С целью исследования причин старения организма было предпринято изучение старения клеток в культуре. Как впервые показали Свим и Паркер, фибробласты, полученные из различных тканей человека, пролиферируют только в течение ограниченного времени, после чего погибают. Эти авторы, однако, не выяснили, сохраняют ликлетки в культуре свои нормальные свойства, и не осмелились предположить, что их ограниченная пролиферативная активность связана со старением.

 

• Позже аналогичные работы были широко развернуты в лаборатории Хейфлика. Хейфлик и Мурхед установили, что легочные фибробласты эмбриона человека проходят в культуре около 50 удвоений популяции и затем погибают. Фибробласты, полученные из легочной ткани взрослого донора, подвергаются только ~20 удвоениям популяции. Хейфлик предположил, что имеется обратная зависимость между возрастом донора и пролиферативным потенциалом фибробластов. Позже другие исследователи также сообщили о наличии такой связи [pic]

 

онтогенетическая теория  старения

 

• В начале 1950-х годов известный отечественный геронтолог В.М. Дильман выдвинул и обосновал идею о существовании единого регуляторного механизма, определяющего закономерности возрастных изменений различных гомеостатических (поддерживающих постоянство внутренней среды) систем организма. По гипотезе Дильмана, основным звеном механизмов как развития (лат. elevatio – подъем, в переносном смысле – развитие), так и последующего старения организма является гипоталамус – «дирижер» эндокринной системы. Главная причина старения – это возрастное снижение чувствительности гипоталамуса к регуляторным сигналам, поступающим от нервной системы и желез внутренней секреции 

онтогенетическая теория  старения

 

• По концепции Дильмана, старение и связанные с ним болезни – это побочный продукт реализации генетической программы онтогенеза – развития организма. Онтогенетическая модель возрастной патологии открыла новые подходы к профилактике преждевременного старения и болезней, связанных с возрастом и являющихся основными причинами смерти человека: болезней сердца, злокачественных новообразований, инсультов, метаболической иммунодепрессии, атеросклероза, сахарного диабета пожилых и ожирения, психической депрессии, аутоиммунных и некоторых других заболеваний. Из онтогенетической модели следует, что развитие болезней и естественных старческих изменений можно затормозить, если стабилизировать состояние гомеостаза на уровне, достигаемом к окончанию развития организма. Если замедлить скорость старения, то, как полагал В.М. Дильман, можно увеличить видовые пределы жизни человека.