СТАРЕНИЕ (КЛЕТОЧНЫЙ УРОВЕНЬ)

III. СТАРЕНИЕ (КЛЕТОЧНЫЙ УРОВЕНЬ) Старение, как любая важная биологическая функция, обусловлено параллельным действием нескольких механизмов. Старение похоже на игру симфонического оркестра, исполняющего симфонию жизни. Вмешательство и изменения в составе ли оркестра, в партитуре ли опасно внесением дисгармонии и должны быть осторожными, выверенными, сделанными рукой настоящего мастера своего дела. Человеческий организм состоит из 10 в 15 степени - одного квадриллиона клеток. Все биологические системы организма человека имеют троекратный «запас прочности». Критическая масса органов и тканей, достаточная для поддержания жизнедеятельности печени-15%,почек-25%,легких-45%. Все клетки человеческого организма можно разделить на три группы: - нервные клетки и клетки мышцы сердца, клетки хрусталика глаза в течение всей жизни человека не делятся, число их с годами неуклонно уменьшается. А значит, профилактикой старения нужно начинать заниматься еще до рождения и сразу после рождения ребенка. Потери нервных клеток как центральной, так и периферической нервной системы до последнего времени считались невосполнимыми. Это не совсем так. Но естественная скорость регенерации нейронов очень низка. После формирования мозга (это происходит обычно годам к 15) и до конца жизни обновляется не более 15-20% нервных клеток. Информация, находящаяся в обновленных участках мозга, пропадает. Что-то мы забываем навсегда. Существенного влияния на психику это не оказывает, так как процесс регенерации клеток очень медленный. Наиболее узкое место – производящие дофамин нейроны чёрного тела. Эти нервные клетки обычно отмирают со скоростью 13% за каждое десятилетие. Процесс отмирания начинается в возрасте 40–45 лет. Это определяет видовую продолжительность жизни человека, которая равна 120 годам. Из-за постоянного отмирания масса нейронов к 115 годам может составлять не более 10% от первоначальной массы. В таком случае неизбежно наступает смерть, даже если весь остальной организм оставался бы полностью здоровым. Однако этот биологический закон, как любой закон, имеет исключение: американским исследователям удалось превратить моноциты (клетки крови, отвечающие за иммунитет) в нервные клетки, клетки печени и сосудов, сообщает Reuters. Под воздействием определенных биологически активных веществ (факторов роста) клетки крови приобрели свойства эмбриональных стволовых клеток, способных формировать все ткани и органы. Ранее специалисты считали, что самостоятельное восстановление сердца невозможно, поскольку развитые сердечные клетки не делятся. Однако в 2003 году исследователи из лаборатории Пьеро Анверсы из медицинского колледжа в Валгалле (штат Нью-Йорк, США) нашли стволовые клетки в сердечных тканях мышей. «Ниши», где сгруппированы стволовые и зрелые клетки, обнаружились между сердечными мышечными клетками. Как уже сообщали Mednovosti.ru, ученые связывают с такой особенностью стволовых клеток перспективы терапии многих заболеваний, – когда необходимо восстановление определенного типа клеток. Восполнить потерю, полностью или частично, нервных клеток, клеток сердечной мышцы способна новая технология? Насколько эффективен этот путь? Покажет только время! Все остальные клетки делятся. Ежедневно на смену клеткам родителям, которые гибнут ,в основном, вследствие апоптоза,приходят от 50 до 70 миллиардов новых клеток. Вес этой новой популяции клеток-детей в течение только одного года жизни организма достигает веса тела. Жизнь наших тканей измеряется годами, даже кости скелета у взрослого человека полностью меняются каждые 8-10 лет. До 25 лет кожа обновляется каждые две недели, в среднем 1000 раз в течение жизни человека. Эритроциты — каждые три месяца, лимфоциты-каждые двое суток,нейтрофильные лейкоциты-каждые 8-10 часов.. По мере старения эти процессы замедляются. У взрослого человека ежечасно отмирает миллиард эритроцитов, 5 миллиардов лейкоцитов и 2 миллиарда тромбоцитов. Новые клетки вырабатываются в костном мозге и в селезенке. За сутки обновляются около 25 граммов крови. Костный мозг взрослого человека весит в среднем 2600 граммов. За 70 лет жизни он производит около 650 килограммов эритроцитов и тонны лейкоцитов. Ежечасно гибнет около 1000 нервных клеток.Начиная с тридцатого года жизни у человека ежедневно гибнет 30-50 тысяч нервных клеток, что приводит к уменьшению основных размеров мозга. Фризен, специалист по биологии стволовых клеток из Каролинского института (Швеция), установил, что возраст клеток реберных мышц – 15,1 года, Средний возраст кишечника – 15,9 лет, клеток эпителия, выстилающего кишечник – 5 дней. Громп Маркус из университета Орегона считает, что печень взрослого человека обновляется за 300–500 дней,по другим данным от 160 до 400 дней.. Жизнь и способность к делению индивидуальной клетки определяется длиной концевого участка хромосомы (теломеры), который при делении клетки укорачивается. В 1971 г. А. М. Оловников из института биохимических исследований при Российской Академии наук предположил, что при делении клетки молекула ДНК не может воспроизвести абсолютную свою копию. Концы хромосом защищены своеобразными наконечниками – теломерами, которые отвечают за правильную ориентацию хромосом при делении и заякоривание их в мембране ядра клетки. При каждом делении кончик молекулы как бы обрывается, поскольку аппарат копирования не в состоянии сделать полноразмерную копию молекулы ДНК, теломера всё сокращается и, наконец, становится негодной для исполнения своих функций. После приблизительно 50 делений клетки клетка больше не может делиться и погибает. Этот эффект был назван по имени ученого, его открывшего, «лимитом Хейфлика». Похоже, найден точно настроенный по времени механизм самоуничтожения – часы старения, которые во всех клетках, кроме клеток нервной системы и мышечных клеток, в том числе клеток мышцы сердца, отсчитывают время жизни. Эти биологические часы работают настолько точно, что к 2003 году практичные американцы по длине теломеры (на основании выводов, сделанных генетиками, что риск преждевременной смерти можно определить по длине конечных участков хромосом) научились предсказывать продолжительность жизни. Исследователи из университета штата Юта изучили генетический материал 143 человек старше 60 лет. Объектом исследования стали теломеры – конечные участки хромосом. Измерили длину теломеров в клетках крови и сравнили их с продолжительностью жизни испытуемых. В результатах исследования, опубликованных в медицинском журнале Lancet, сообщается, что продолжительность жизни коррелирует с длиной теломеров. Та часть испытуемых, длина теломеров у которых оказалась больше, жили в среднем на 4–5 лет дольше. Ученые предложили использовать этот научный факт в коммерческих целях исходя из здравой мысли, что если продолжительность жизни короче, это, с одной стороны, более высокие ставки страхования жизни и здоровья, но, с другой стороны, и более высокие пенсии, так как пенсии государству не придется выплачивать долго. Существует простой способ приблизительной оценки длины теломер. Число родинок пропорционально длине теломеров. В исследовании, проведенном специалистами Королевского колледжа Лондона, приняли участие 900 пар близнецов. Ученые подчитали родинки на теле участников, и, кроме того, измерили длину теломеров хромосом в их клетках. В среднем на теле взрослого человека от 30 до 100 родинок, иногда более 400. Исследователям удалось обнаружить статистически значимую корреляцию по длине теломеров между участниками с менее чем 25 родинками и теми, у кого их было более 100. В последней группе теломеры были значительно длинней, и это означало, что клетки этих людей "моложе" приблизительно на 6-7 лет. Следовательно, по числу родинок на коже можно приблизительно судить о скорости процессов старения организма. Практически бессмертны клетки крови, кишечного эпителия, опухолевые клетки Недавно установлено, что широко распространенный антибиотик доксициклин способен предотвращать размножение раковых клеток в организмах мышей. Препарат работает, как бы «отключая» ген под названием «myc», о котором известно, что он запускает в организме механизм образования раковых клеток. До тех пор, пока они принимали доксициклин, рак у них не развивался. Прекращение приема антибиотика провоцировал рецидив рака печени. Гидра – бессмертное животное из числа простейших. Из области вокруг рта у неё постоянно образуются путём деления молодые клетки, которые спускаются к «подошве». Благодаря этому гидра может жить неограниченно долго. (Недавно установлено, что существует вид бессмертных медуз). В 1990-х годах в раковых клетках, которые практически «бессмертны», обратили внимание на необычный фермент, впервые открытый в 1980-х годах и затем найденный в большинстве раковых клеток – теломеразу. Значительное увеличение продолжительности жизни клетки уже сегодня можно достичь с помощью введения в клетку теломеразы, восстанавливающего теломеру до прежней длины, и тем самым возвращая клетке способность само производства. Японские ученые уже сегодня используют этот фермент для лечения облысения. Но вряд ли в ближайшем будущем биологи смогут существенно увеличить продолжительность жизни только при помощи теломеразы. И не приведет ли клеточное бессмертие, а такие данные есть, к опухолевой трансформации клетки? Исследователи открыли, что у детей больных прогерией, редком заболевании (всего в мире больны этим заболеванием около 4 млн. человек), когда дети буквально за несколько лет «превращаются» в стариков, длина теломера настолько мала, что его не «хватает» надолго и клетка умирает очень быстро. В экспериментах ученые смогли изменить ход процесса старения у клеток путем введения в ДНК генов, отвечающих за образование фермента теломеразы, который играет важную роль в синтезе теломера. Изменив структуру ДНК фруктовой мухи, исследователи добились увеличения продолжительности ее жизни в два раза. Существенные аргументы в пользу гипотезы о теломере как «молекулярных часах», определяющих время жизни клеток, были получены в работе Bodnar et al., 1998. ДНК гена теломеразы человека была введена в культуру соматических клеток роговицы глаза и эпителия, которые в норме могут делиться ограниченное число раз (50 генераций для клеток роговицы). Продолжительность жизни этих клеток в культуре увеличилась на 20 поколений. Теломераза есть только в сперме, яйцеклетках и у плода, взрослый же организм природа обделила этим ферментом. (Сокращенный вариант.Продолжение главы см. в книге) Все права защищены.