Старение человека – сложный биологический процесс, который заключается в постепенном изнашивании и дегенеративных изменениях во всех системах организма. Изучение процессов старения происходит на протяжении многих столетий, выдвигаются различные гипотезы и теории, которые помогли бы в дальнейшем существенно увеличить качество и продолжительность жизни.

Несмотря на многовековые исследования старения, прийти к однозначному выводу, почему же в определенном возрасте начинают происходить необратимые дегенеративные изменения нашего тела, не удается. Существует свыше трех сотен различных гипотез и предположений на эту тему.

Древние философы связывали этот естественный процесс с необратимым расходом жизненной энергии, утратой необходимых химических веществ, ферментов, снижением скорости обменных процессов, интоксикацией, а также отравлением организма продуктами собственной кишечной флоры. Многолетнее накопление клетками вредных соединений приводит к замедлению восстановления всех тканей и органов.

Сегодня старение и старость связывают с функциональными нарушениями работы высшей нервной системы, эндокринными сбоями, дегидратацией тканей, вредным воздействием на человека космической пыли, излучения, гипоксией.

Наука о старении человека

Учитывая тот факт, что исследования процесса старения происходят уже не одно столетие, совершенно неудивительно, что этой области посвящена отдельная наука – геронтология, которая также рассматривает вопросы профилактики и замедления механизмов изнашивания организма. Среди огромного количества предложенных гипотез, которые выдвигаются для объяснения понятия естественное старение человека, геронтологи склонны выделять три.

Теория №1

Человеческий организм изнашивается, как организм любого другого живого существа на планете.

В природе все подвержено старению, с течением времени гены накапливают большое количество мутаций и изменений.

Значительную роль в развитии дегенеративных процессов играет влияние свободных радикалов. Определенное количество свободных радикалов всегда присутствует в организме человека, контролируется иммунной системой, помогает бороться с вирусами и бактериями, активировать требуемые ферменты, способствует выработке гормонов, высвобождению энергии. Превышение количества агрессивных молекул приводит к нарушению структуры белка, генетической информации.

Химические реакции с участием свободных радикалов не проходят бесследно, патологические процессы вызывают бурную реакцию иммунной системы, которая в дальнейшем ослабевает. Такая чрезмерная нагрузка может привести к развитию онкологии, заболеваний сердечно-сосудистой, мочевыделительной и других систем. Незащищенные клетки подвергаются действию свободных радикалов, вследствие чего нарушается целостность мембран – липопротеиновых оболочек, необходимых для полноценного обмена, питания, деления, регенерации, дыхания клеток. Патологии биохимических реакций приводят к развитию заболеваний и преждевременному старению человека.

Теория №2

С возрастом утрачивается способность к быстрому, качественному самообновлению организма, с чем не возникает проблем в первой половине жизненного цикла.

В молодом возрасте клетки восстанавливаются очень быстро, практически независимо от характера повреждений. Если процесс регенерации происходит интенсивнее, чем воздействует негативный фактор, на состояние здоровья это оказывает минимальное значение.

С определенного возраста механизмы обновления существенно замедляются, а позднее утрачиваются вовсе, что неминуемо ведет к гибели. Точно объяснить это явление пока не удается, на помощь приходят различные философские предположения, связанные с естественным отбором, необходимостью постоянно приспосабливаться к изменяющимся условиям окружающей среды, отсутствием у природы интереса к поколению, которое уже воспроизвело на свет потомство.

Теория №3

Развитие и течение в организме человека процессов, ведущих к саморазрушению, изнашиванию жизненно важных систем.

Третья причина является логическим следствием второй. Сначала природа дает силы, способность к быстрому восстановлению, поддержанию физического здоровья до достижения репродуктивного возраста и появления потомства. Позднее интерес природы ослабевает, запускаются механизмы старения. Мнения многих ученых в этом вопросе сходятся, старость и старение не являются неизбежными, просто сама природа сочла их необходимыми.

Свидетельство того, что вечная молодость возможна – результаты изучения бессмертных раковых клеток, бактерий, простейших, практически неограниченное восстановление клеток эпидермиса, крови, желудочного эпителия. Изучение старения позволило предположить, жизненный цикл клетки является запрограммированным, отсюда возникновение отдельной науки, рассматривающей биологию клеточной смерти. Природа считает необходимым уход живых существ после выполнения их репродуктивной функции, а также предполагает различные факторы, помогающие организму постепенно изнашиваться.

Из этого можно сделать вывод, что ключ к вечной молодости лежит не в изобретении чудодейственной таблетки. Изменить программу естественного самообновления клеток, а также их дальнейшего отмирания пока не представляется возможным, ведь это заложено на генном уровне. Науке потребуется не одно десятилетие, чтобы добиться успеха в этой области. Косвенно повлиять на организм можно известными способами: стараться вести здоровый образ жизни, следить за питанием, не забывать о физических нагрузках, избегать стрессов.

Признаки старения

Увядание является естественным биологическим процессом, предполагающим возрастные изменения, которые начинаются задолго до самой старости, но неизбежно приводят к постепенному, нарастающему отключению возможности приспосабливаться к условиям окружающей среды, восстанавливаться после полученных нарушений.

Основными показателями биологического возраста человека является нарушение работы жизненно важных систем, снижение способности к адаптации, развитие заболеваний, предполагающих уменьшение продолжительности жизни

Процессы, связанные с приближением преклонного возраста, происходят на различных клеточных уровнях, протекают с неодинаковой скоростью. Ученые выделяют физиологическое старение, связанное с естественным изнашиванием жизненных систем, и патологическое преждевременное, которое характеризуется общим ускорением темпов возрастных изменений.

Диагностика преждевременного старения предполагает: рассмотрение календарного возраста, который представляет собой количество прожитых лет, а также биологического, определяющего характер изменений в организме с учетом времени и функционального состояния жизненных систем.

Критериями для оценки темпов увядания являются:

• Субъективные признаки ускоренного изнашивания органов и тканей считаются неспецифичными, могут быть показателем наличия у человека определенных заболеваний. Если результаты проведенных лабораторных и клинических обследований не дают утверждать о наличии болезни, такие симптомы служат показателями раннего старения: слабость, быстрая утомляемость, низкая трудоспособность, отсутствие бодрости даже после хорошего отдыха, проблемы с концентрацией внимания, памятью, беспокойный сон, плохое или нестабильное эмоциональное состояние.
• Объективные признаки – ухудшение состояния кожи, ее эластичности, упругости, образование морщин, не свойственных возрастной категории человека, раннее появление седины, пигментных пятен, проблемы с зубами, рост бородавок, снижение остроты зрения, слуха, существенные изменения осанки, связанные с искривлением позвоночника.
• Биологический возраст организма, который определяется на основании показателей артериального давления, ЭКГ, величины и стабильности частоты сердечных сокращений, максимального времени задержки дыхания, результатов проверки остроты зрения, слуха, внимания и памяти.

Факторы риска преждевременного старения

Со стороны внешней среды:

• социальные, связанные с низким уровнем жизни (плохое медицинское обслуживание, слабая социальная защита населения, низкие доходы, частые или хронические стрессовые ситуации);
• экологические (загрязнение воды, воздуха, почвы, а значит и продуктов);
• отсутствие здорового образа жизни (неправильное питание, курение, пристрастие к спиртному, отсутствие физической активности, недостаточное количество сна, отдыха);
• инфекционные заболевания.

Со стороны внутренней среды:

• отравления, интоксикации;
• нарушение естественной регуляции организма;
• проблемы с обменом веществ;
• снижение иммунитета;
• плохая наследственность.

Этапы старения человека

Процесс старения каждого человека индивидуален, а биологический возраст зависит от множества внешних и внутренних факторов, к которым относят наследственность, условия труда, уровень загрязнения окружающей среды, образ жизни, рабочие нагрузки.

Старение физиологическое происходит по этапам в зависимости от количества прожитых календарных лет.

30-40 лет

Период характеризуется появлением первых признаков старения, ухудшается состояние кожи, что особенно заметно на лице, в области шеи, образуются морщины. Большинство людей к этому возрасту имеют некоторое количество лишнего веса, нередко жировые отложения особенно заметны в области живота. Женщины постепенно теряют способность к оплодотворению, возрастает риск развития патологий во время беременности и родов. В организме мужчины идет на спад уровень тестостерона, возможна потеря волос, облысение.

40-60 лет

Достижение сорокалетнего возраста отнюдь не сулит стремительно приближающуюся старость, но работа многих жизненно важных систем может давать сбои, снижается иммунитет, замедляется обмен веществ, поэтому увеличивается масса тела, накапливаются жировые отложения, продолжает ухудшаться состояние кожи, появляются новые морщины. Этот возрастной промежуток для мужчин и женщин характеризуется снижением уровня половых гормонов. После 50 лет женский организм теряет способность к оплодотворению, прекращается менструация, наступает менопауза. Изменение гормонального фона обычно провоцирует возникновение различных неприятных симптомов, ощущение жара, приливы, частую смену настроения. Женский организм начинает терять кальций и минеральные вещества. Возрастной промежуток 40-60 лет для мужчин нередко связан с появление проблем с предстательной железой.

60-80 лет

Период видимого старения человека, серьезные изменения кожных покровов, потеря эластичности, упругости, наличие глубоких и выраженных морщин, изменение контуров лица, тела. Организм человека теряет воду, снижается уровень коллагена, происходит дистрофия мышц, связанная также с отсутствием физических нагрузок, малоподвижным образом жизни.

Ближе к 70 годам за счет потери кальция снижается плотность костной ткани, причем у женщин этот процесс протекает с большей интенсивностью, чем у мужчин. Плотность костной ткани и всего опорно-двигательного аппарата 70-летней женщины вдвое меньше по сравнению с этим показателем, полученным в 30 лет.

Серьезные изменения затрагивают сердечно-сосудистую систему. Скачки артериального давления, частая диагностика гипертонической болезни, проблемы с сердцем связаны с потерей стенками артерий эластичности. Заметно ухудшается слух, снижается острота зрения, слабеет устойчивость всех органов и систем, появляются проблемы с памятью. Многие люди не перестают вести активный образ жизни, но их возможности часто бывают ограничены состоянием здоровья, необходимостью постоянного контроля собственного состояния. Уход на пенсию и резкое изменение привычного режима плохо сказывается на организме – что обусловлено мощным психологическим фактором и значительным снижением активности в течение дня.

После 80 лет

Восстановительные функции организма продолжают снижаться, обычно человеку необходимо тщательное наблюдение за показателями артериального давления, частотой сердечных сокращений, поддерживающая и корректирующая эти показатели терапия. Возрастные изменения, связанные с ухудшением тонуса сосудов, снижением эластичности их стенок приводят к ослаблению тока крови. Недостаточное кровоснабжение тканей, которое может привести к их отмиранию, нарушение биохимических процессов головного мозга, слишком медленные механизмы регенерации организма провоцируют развитие склероза. Заболевание кроме старческой забывчивости подразумевает поражение сосудов головного мозга – атеросклероз, при котором ухудшается эластичность артерий, а на их внутренней поверхности образуются жировые и холестериновые отложения. Сужение просвета сосудов становится причиной нарушения кровообращения всех органов, отмирания тканей в случае закупорки, развития инфаркта или инсульта при отрыве бляшки.

Появление вялости, нарушение сна, постоянные головные боли, потеря равновесия, забывчивость должны стать поводом для обращения к специалисту, который порекомендует необходимое обследование. Пациенту обязательно подбираются лекарственные препараты для предотвращения дальнейшего склерозирования, улучшения кровотока и снабжения головного мозга достаточным количеством кислорода за счет расслабления гладкой мускулатуры сосудов. Необходим прием медикаментов для повышения концентрации, памяти, внимания, умственной работоспособности. В этом возрасте очень важна активность, ежедневные прогулки на свежем воздухе, несмотря на возможные физические ограничения, нужно стараться больше двигаться, ходить пешком.

Скорость появления возрастных изменений зависит от множества факторов. Своевременное определение источника негативного влияния на организм позволяет предупредить преждевременное старение и замедлить неизбежный физиологический процесс

Особенности старения мужчин и женщин

Естественные процессы старения в одинаковой мере затрагивают женский и мужской организмы, но имеют свои особенности, связанные с различными регулирующими гормонами, а мнение о том, что с возрастом сильный пол только «молодеет» в корне ошибочно. Изучение процессов старения человека позволяет утверждать, что до 45-50 лет возрастные изменения мужчин и женщин протекают приблизительно с одинаковой скоростью. Перешагнув пятидесятилетний рубеж, увядание мужского организма происходит втрое быстрее. Физиология женщин устроена таким образом, что в 60-70 лет они обладают более крепким здоровьем, выглядят моложе и чувствуют себя лучше.

Женщины

Если верить статистике, средняя продолжительность жизни женщин на 6-8 лет больше в сравнении с мужской. В то же время бытует мнение, что женский организм стареет раньше со всеми вытекающими из этого последствиями. Природа позаботилась о женщинах, наделила более стойким и выносливым организмом в период репродуктивного возраста. Перед ними стоит серьезная задача продолжения рода, вынашивания детей, рождение и забота о них. Особенности процессов старения женского и мужского организма объясняются активностью разных гормонов, которые влияют на состояние кожи, волос, самочувствие, работу всех систем.

Женский организм к 50 годам неуклонно меняется, постепенно происходит истощение фолликулов в яичниках, снижается выработка эстрадиола и других женских гормонов. Со временем склеротические изменения затрагивают сами яичники. Перестройка эндокринной системы приводит к дегенеративным изменениям молочных желез, матки, мочевого пузыря. Вместе с падением уровня эстрогена растет количество жировой ткани. Приход менопаузы сопровождается периодическими ощущениями жара, называемыми приливами. В этом возрасте женщины замечают снижение полового влечения, немало беспокойства доставляет учащенное сердцебиение, скачки давления, резкие перепады настроения, головные боли. Низкий эстроген провоцирует повышенную потливость, систематическое вздутие кишечника. С возрастом уменьшается количество выделяемой влагалищем смазки, истончаются его стенки, развивается остеоартрит.

Мужчины

Главным мужским гормоном является тестостерон. Он необходим для формирования вторичных половых признаков, отвечает за растительность на лице и теле, наделяет более низким голосом, жестким характером. Основные женские гормоны – эстрогены, вырабатываемые для налаженного обмена веществ, правильного роста и развития матки, регуляции плотности костной ткани, поддержания баланса между мышечной и жировой тканью, что придает фигуре женственности.

Высокий уровень тестостерона в мужском организме действительно задерживает образование морщин, поддерживая кожу в тонусе. Считается, благодаря этому гормону плотность кожи на 30% больше, она дольше задерживает влагу, дольше остается упругой. Со временем возрастные изменения проявляются более выражено, а морщины имеют глубокие складки, появляется провисание тканей области лица и шеи. После сорока лет особенно заметен красноватый оттенок кожи, часто присутствуют симптомы купероза. Ближе к пятидесяти годам уровень главного мужского гормона заметно снижается, это отражается на деятельности сальных, потовых желез, кожа теряет влагу, истончается, появляется сосудистая сетка. Считается, что склонность к птозу, провисанию тканей, более выражена у мужской половины. С возрастом уменьшается объем мышц, происходит набор лишнего веса, снижается либидо, проявляется эректильная дисфункция.

Кроме менопаузы, присущей женскому организму, существует также андронопауза, которая наблюдается у мужчин в среднем на 10 лет позже. Расширение стенок сосудов с последующими приливами, учащением сердечных сокращений, головными болями, перепадами артериального давления и частой сменой настроения – типичные симптомы климактерических изменений у мужчин. Низкий уровень тестостерона сказывается на функционировании предстательной железы. Она разрастается и уплотняется, нередки жалобы на проблемы при мочеиспускании, ухудшение половой функции, которые могут стать причиной психоневротических изменений.

Если говорить о старении головного мозга, более склонны к нарушениям внимания, памяти, ориентации в пространстве именно мужчины. Причины кроются в наличии серьезных хронических заболеваний, сахарного диабета, сердечно-сосудистых нарушений, лишнего веса, перенесенном в прошлом инсульте. Женщины имеют все шансы получить подобные расстройства при длительных стрессовых ситуациях, зависимости от посторонней помощи, отсутствии внимания, нехватки общения со стороны родных и близких.

Старение человека – естественный биологический процесс, заложенный на генетическом уровне. Полностью побороть старость пока не представляется возможным. Однако каждый способен улучшить качество жизни в будущем, предотвратить преждевременное изнашивание организма, замедлить развитие возрастных изменений органов и систем. Секрет продления молодости, здорового свежего вида, хорошего самочувствия как всегда довольно прост – это умеренное и сбалансированное питание, исключение вредных привычек в процессе жизни, регулярные физические нагрузки, спорт, двигательная активность, благоприятная и спокойная обстановка дома и на работе.

По крайней мере четыре причины привели к бурному развитию современной геронтологии:

1) успехи биологии, сделавшие реальным раскрытие ряда фундаментальных механизмов старения;
2) постарение населения, отмечающееся во всех высокоразвитых странах;
3) связь основных болезней человека с возрастными нарушениями;
4) успешные результаты продления жизни в эксперименте.

Открытие генетического кода, механизмов наследственности, синтеза белка, саморегуляции живого и т. д. определило новое понимание сути жизненных процессов, в том числе и старения. Вместе с тем именно они породили и слишком радужные порой прогнозы. Например, необоснованное сведение всей сути сложнейшего биологического процесса старения к какому-нибудь одному, пусть и важному, изменению в жизнедеятельности организма; предвидение резкого увеличения в ближайшее время продолжительности жизни человека. В конце 60-х годов американская научная корпорация “Ренд” предсказывала увеличение продолжительности жизни человека к 2020 г. на 50 лет, а другая корпорация, “Смит и Френч”, подобный рост предусматривала даже к середине 90-х годов нашего столетия. Группа исследователей из ФРГ в 1969 г. писала, что к началу следующего столетия продолжительность жизни может быть увеличена на 50 лет. Большая группа экспертов - ведущих советских геронтологов - дала прогноз, обобщенный Ю. К. Дупленко. По мнению 31.1% экспертов, к концу минувшего века удастся замедлить темп старения человека, 33.5% утверждает, что это произойдет к 2010 г., 21.1% - еще позднее; 14.3% считает это вообще нереальным. 17.9% полагает, что до 2020 г. возможно увеличить видовую продолжительность жизни, 24.1% называет более поздние даты, а 58% говорит о нереальности подобной задачи.

Согласия, как видим, нет, и это верный признак того, что проблема не решена, истина еще не открыта. Многие вообще считают, что продление жизни будет возможно только после установления основных механизмов старения. Однако и на это есть что возразить. Во-первых, история естествознания располагает множеством примеров, когда важнейшие задачи решались задолго до раскрытия сущности процесса. Медицина уже десятки лет применяет ряд эффективных средств лечения многих заболеваний (сердечные гликозиды, антиаритмические препараты, антибиотики, нейротропные средства и др.), механизм действия которых еще только выясняется. Во-вторых, экспериментальные поиски увеличения продолжительности жизни важны именно для раскрытия конкретных механизмов старения. И, наконец, главное, - ряд фундаментальных механизмов старения нам уже известен, и это - надежная основа в поиске средств продления жизни.

Эта глобальная проблема включает тактическую и стратегическую задачи. Тактическая - увеличение продолжительности жизни человека до верхнего видового предела; стратегическая - увеличение самой видовой продолжительности жизни.

Экспериментальная геронтология располагает сейчас рядом средств, увеличивающих продолжительность жизни лабораторных теплокровных животных на 20-60%. Это важно, так как к теплокровным относится и человек. Продолжительность жизни холоднокровных можно варьировать в сотни раз, к примеру изменением температуры тела. Поиск средств увеличения продолжительности жизни требует риска, времени, скрупулезного отбора воздействий на организмы.

Что такое старение?

Старение - многопричинный процесс, вызываемый целым рядом факторов. Среди них - генетически предопределенные особенности обмена веществ, стрессы, болезни, свободные радикалы, накопление продуктов распада белков, перекиси липидов, ксенобиотики (чужеродные вещества), изменение концентрации водородных ионов, температурные повреждения, кислородное голодание, разрыв лизосом с высокой активностью действия некоторых ферментов, накопление ряда других продуктов жизнедеятельности организма и др. Эта многопричинность старения делает понятным, почему воздействием на одно какое-либо звено в механизме старения нельзя существенно увеличить сроки жизни. Поэтому наиболее выраженное замедление темпа старения, увеличение продолжительности жизни дают средства, изменяющие состояние живой системы в целом.

Старение - процесс многоочаговый. Он возникает в разных структурах клетки: в ядре, мембранах, митохондриях и др.; в разных типах клеток: нервных, секреторных, иммунных, печеночных и др. В каждой клетке, как и в системах организма, наряду с разрушительными изменениями происходят приспособительные сдвиги, процессы витаукта (восстановления). Существуют отличия в старении различных типов клеток. Они в значительной мере определяются спецификой функции клеток, которая зависит от особенностей биохимических процессов в них. Под влиянием повреждающих, стохастических факторов находятся различные мишени в клетках. Причем в одних участках клетки большое значение имеет повреждающее действие свободных радикалов, в других - водородных ионов, в третьих - кислородное голодание и др., а в целом это сливается в единый процесс - старение.

Снижение надежности механизмов регуляции, снижение адаптационных возможностей организма при старении создают основу для развития возрастной патологии. В зависимости от выраженности нарушений в том или ином звене системы развивается артериальная гипертония, ишемическая болезнь сердца или мозга, рак или диабет.
Существует интересный парадокс: то, что кажется понятным каждому, бывает очень трудно научно определить. Это полностью относится и к определению старения. Дело в том, что старение требует понимания сути явления, разграничения его от других процессов в природе. Вот почему существующие определения старения должны рассматриваться как “рабочие”, соответствующие уровню наших знаний на современном этапе.

Старение - разрушительный процесс, который развивается из-за нарастающего с возрастом повреждения организма внешними и внутренними факторами. Он ведет к недостаточности физиологических функций, гибели клеток, ограничению приспособительных возможностей организма, снижению его надежности, развитию возрастной патологии, увеличению вероятности смерти. Конкретные проявления старения, его темп и направленность обусловлены генетически предопределенными особенностями биологической организации организма.
Следует строго разграничивать старение и старость, биологический процесс и возрастной период, причину и следствие.

Старость - это неизбежно наступающий заключительный период индивидуального развития. Исследователи уже давно пытались определить тот возраст, когда наступает период старости. Вместе с увеличением продолжительности жизни человека передвигались и сроки, определяющие, по мнению ученых, начало старости. Сейчас принята такая возрастная классификация: человека в возрасте 60-74 лет следует считать пожилым, с 75 лет - старым, с 90 лет - долгожителем.

Биологический и календарный возраст человека

Разграничение отдельных возрастных периодов очень условно. Мы существуем во времени, а время существует вне нас. Общая теория относительности А. Эйнштейна убедительно доказывает положение о связи материи с формами ее существования - временем, пространством, движением. Можно говорить о биологическом времени как выражении того, что биологические процессы могут иметь различный отсчет изменений в течение объективно существующего времени.
Уже давно разделяются понятия - календарный и биологический возраст. Уже давно исследователи пришли к выводу, что календарный возраст не характеризует истинное состояние организма. Кое-кто перегоняет по темпу возрастных изменений общую группу своих однолеток, кое-кто явно отстает. Отсчет темпа возрастных изменений, прогноз предстоящих событий следует делать, учитывая не календарный, а биологический возраст человека.

Календарный возраст определяется астрономическим временем, прошедшим со дня рождения. Биологический возраст - это мера изменения во времени биологических возможностей, жизнеспособности организма, мера предстоящей жизни. Проблема биологического возраста далека от своего разрешения. Она серьезно поставлена только в конце минувшего века. Медицина сейчас, к сожалению, занимается в основном больными, а не здоровыми людьми. Вместе с тем еще И. П. Павлов указывал, что медицина будущего - это профилактическая медицина. Современный врач, а еще вернее врач будущего, должен уметь оценить, определить меру здоровья человека, его биологические возможности, степень надежности систем его организма. Если биологический возраст значительно отстает от календарного, - очевидно, перед нами потенциальный долгожитель. Если же биологический возраст значительно опережает календарный, то старение развивается преждевременно.

Сейчас существует ряд методов определения биологического возраста. Разработанные В. П. Войтенко подходы позволяют установить не только биологический возраст организма, но и его отдельных систем. Это очень важно для прогнозирования изменения здоровья человека, возможности развития возрастной патологии. В результате весьма трудоемкого исследования была отобрана небольшая батарея тестов, которая наиболее информативно характеризует некоторые функции организма в состоянии покоя, а также при нагрузках, выявляющих адаптационные возможности организма. Биологический возраст различных систем организма (нервной, эндокринной, сердечно-сосудистой) может быть неодинаков, и это создает сложности в определении биологического возраста всего организма в целом.

Не надо быть специалистом-геронтологом, чтобы по внешнему виду человека отличить юношу от старика, с точностью 5-10 лет определить возраст человека. Несколько глубоких морщин, дряблая кожа, опущенные уголки рта, убеленные сединой виски - достаточно объективная “печать” возраста. Вместе с тем, если не показывая человека, дать врачам данные специальных исследований: артериальное давление, частоту сердечных сокращений, уровень сахара крови, электрокардиограмму, электроэнцефалограмму, данные анализа желудочного сока, желчеотделения и т. д., то ошибка будет значительно большей. В чем же дело? Над этим парадоксом задумывался еще, очевидно, Демокрит. Он писал: “Старость есть повреждение всего тела при полной неповрежденности всех его частей. Оно имеет все и не имеет всего”. Это кажущееся противоречие несет глубокий биологический смысл, раскрывающийся с позиции адаптационно-регуляторной теории старения. Внешний вид человека - морщинистость и эластичность его кожи, седые волосы, подкожные жировые отложения, изменения в осанке и т.д. - определенные проявления структурных сдвигов в некоторых тканях. Иными словами, оценивая возраст человека по внешнему виду, мы как бы опираемся на общие, макроскопические, структурные изменения. Подобные изменения происходят и во внутренних органах. Патологоанатом по внешнему виду сердца, мышцы, мозга может определить примерный возраст погибшего.

Противодействие старению

Однако, несмотря на структурные изменения при старении, благодаря процессам регулирования возникают процессы витаукта. Они противодействуют угасанию обмена и функций, содействуют их сохранению или противостоят резкому изменению. Поэтому на определенном этапе старения может сохраняться еще оптимальный уровень деятельности ряда систем.
Известный американский физиолог В. Кэннон предложил термин “гомеостазис”. Гомеостазис - относительное динамическое постоянство внутренней среды и некоторых физиологических функций организма. Сохранение гомеостазиса очень важно, ибо его грубое нарушение несовместимо с жизнью. Вся наша жизнь представляет собой бесконечную цепь потрясений внутренней среды организма, постоянных нарушений гомеостазиса. Артериальное давление, сахар крови, ионные соотношения и т. д. изменяются при каждой физической нагрузке, эмоциональной встряске. В ходе этих потрясений мобилизуются, совершенствуются адаптационно-регуляторные механизмы, способствующие сохранению гомеостазиса.

Итак, постоянные нарушения внутренней среды организма способствуют сохранению ее гомеостазиса в течение длительной жизни. Если создать такие условия жизни, при которых ничто не вызывает существенных сдвигов внутренней среды, то организм окажется совершенно безоружным при встрече с окружающей средой и вскоре погибнет.

Понятие о гомеорезисе

Старение - процесс длительно развивающийся во времени. Вот почему для его характеристики целесообразно использовать понятие о гомеорезисе - траектории изменения состояния системы во времени. Современного биолога уже не может удовлетворить объяснение причин сохранения в данный момент относительного постоянства внутренней среды организма. Развитие гомеорезиса - результат возрастных изменений в системах саморегуляции. Оценивая гомеорезис организма, следует иметь в виду два важных обстоятельства.

1. Один и тот же уровень обмена и, функции имеет в разные возрастные периоды неодинаковое внутреннее обеспечение. Так, артериальное давление у старых и молодых людей существенно не различается. Однако у молодых людей оно поддерживается за счет увеличения работы сердца, а у старых - за счет высокого тонуса сосудов. Мембранный потенциал клеток у взрослых и старых животных одинаков. Однако он поддерживается в разные возрастные периоды за счет неодинаковых соотношений ионов калия, натрия, хлора.

2. Исходный уровень ряда функций в разные возрастные периоды на кривой гомеорезиса несущественно различается. Однако снижаются адаптационно-регуляторные возможности, надежность организма. Эти изменения носят этапный характер. На первом этапе “максимального напряжения” благодаря мобилизации процессов витаукта, приспособительных возможностей организма сохраняется оптимальный диапазон изменения обмена и функции, несмотря на прогрессирование старения. На втором этапе “снижения надежности”, несмотря на процессы витаукта, снижаются приспособительные возможности организма при сохранении уровня обмена и функции. И, наконец, на третьем этапе изменяется уровень обмена и функции.



Брайан Кеннеди , один из ведущих специалистов в изучении старения человека, рассказал о том, существует ли предел жизни человека, и объяснил, почему борьба со старением является сегодня главной задачей для всех государств мира.

Профессор Кеннеди уже почти три десятилетия изучает различные процессы, заставляющие тело и клетки человека стареть, и пытается понять, как можно остановить этот процесс, экспериментируя на животных и добровольцах.

Два года назад его команде удалось обнаружить две сотни генов, возможно, связанных со старением, проводя эксперименты на дрожжах с частично человеческой ДНК. Эти опыты послужили основой для первых экспериментальных терапий по замедлению старения, которые в скором времени начнут проходить клинические испытания на добровольцах в лаборатории Кеннеди в Национальном университете Сингапура.

На прошлой неделе он выступил с публичной лекцией на конференции "ФизтехБиоМед", организованной МФТИ, в рамках которой рассказал о том, чего удалось добиться его лаборатории, как алкоголь влияет на скорость дряхления тела и почему правительства Сингапура и США ставят борьбу со старением населения всей Земли, "седым цунами", на одно из первых мест среди их национальных интересов.

— Брайан, в последние годы ваши коллеги часто спорят о том, есть ли предел жизни человека, через который нельзя перешагнуть. Существует он или нет?

— Эти споры оживились в последние годы по той причине, что недавно коллеги провели несколько исследований, посвященных продолжительности жизни самых пожилых людей на Земле. Они показали, что средняя продолжительность жизни на планете продолжала расти в последние годы, однако максимальные ее значения не менялись.

Я смотрю на эту проблему с несколько другой стороны, так как работаю в основном не с людьми, а с животными. С каким бы организмом мы ни работали, во всех случаях нам удалось увеличить максимальную продолжительность жизни. Нет оснований полагать, что это нельзя сделать и для человека.

С другой стороны, этот вопрос, на самом деле, заключается в несколько другом: мы пока не знаем, по каким причинам раньше росла максимальная продолжительность жизни, были это какие-то природные факторы или же какие-то действия самого человека. В будущем, когда мы начнем применять лекарства, продлевающие жизнь, я уверен, что они будут действовать и на самых долгоживущих людей.

— Многие ваши коллеги в России считают, что существует генетическая "программа старения", заставляющая животных дряхлеть и уступать место новому поколению. Согласны ли вы с ними?

— Здесь затрагиваются два разных вопроса. С одной стороны, те данные, которые у нас имеются на сегодняшний день, указывают на то, что подобной программы не существует и что дряхление тела происходит само по себе.

Причиной этого является естественный отбор — его влияние на то, как работает организм человека и животного, ослабевает после того, как они уже оставили потомство и прекратили размножаться. С точки зрения эволюции жизнь человека заканчивается уже в 30-40 лет, и это было правдой на протяжении большей части истории человечества, так как почти все наши предки крайне редко доживали до этой отметки.

По этой причине те ошибки в ДНК, которые влияют на нашу жизнь после завершения данного периода, практически не исправлялись в ходе нашей эволюции, что стало мешать человечеству только в последние 200 лет, после появления медицины и начала резкого роста сроков жизни. Появились хронические болезни, уносящие жизни все большего числа людей.

С другой стороны, даже если этой программы нет, нельзя говорить о том, что воздействие на одиночные гены или группы генов не может повлиять на темпы старения. Несмотря на то что старение тела является во многом случайным процессом, некоторые его черты являются общими для человека и множества других животных, и этим можно пользоваться.

К примеру, ограничение калорий продлевает жизнь многим животным не потому, что оно напрямую замедляет старение, а по той причине, что недостаток энергии "включает" наборы генов, связанных со стрессом и недостатком пищи. Эти гены появились в нашей ДНК и в геномах животных не потому, что они связаны со старением, а из-за того, что они помогали им выживать в тяжелых ситуациях. Эта же защита от стресса, как оказалось, помогает организму лучше сопротивляться старению.

— Если говорить о животных, то сегодня ученые пытаются найти ключ к старению, экспериментируя на самых разных существах, начиная с дрожжей и заканчивая голыми землекопами. Какое из них быстрее всего приблизит нас к решению этой загадки?

— На самом деле, ответа на этот вопрос нет, так как каждое животное вносит свой собственный вклад в изучение старения. К примеру, дрожжи и мушки-дрозофилы совершенно не похожи на человека, но их короткий жизненный цикл позволяет нам быстро изучать работу отдельных генов в их ДНК. Как оказалось, многие из этих генов, связанных со старением, имеют свои аналоги в ДНК мышей и, возможно, человека.

С другой стороны, действительно долгоживущие существа, такие как голые землекопы, помогают нам изучать другие процессы, которые крайне сложно уловить или заметить в опытах на дрожжах или мушках. В общем, мы должны проводить исследования на всех модельных организмах, пользуясь различиями в их жизнедеятельности.

Голый землекоп

— Удалось ли вам достичь новых успехов в изучении генов старения на примере ваших дрожжей с человеческими генами?

— Мы уже очень много времени исследуем дрожжи, и сейчас можно сказать, что эти грибки сыграли ключевую роль в изучении старения, так как они помогли нам найти гены SIRT2 и mTOR, воздействие на которые помогло нам заметно продлить жизнь мышам и другим животным.

Сейчас мы пытаемся составить полную картину старения — то, как на этот процесс влияет не один, а все 230 генов, которые мы открыли два года назад, и как они взаимодействуют друг с другом. Это очень долгий процесс, но мы надеемся на то, что дрожжи помогут нам впервые полностью описать то, что происходит при дряхлении тела человека.

— Если вам удастся замедлить старение, не приведет ли это к тому, что клетки тела подобного "бессмертного" человека со временем потеряют способность делиться или станут предрасположены к развитию рака?

— Как мне кажется, такой проблемы не возникнет, так как омоложение клеток должно привести и к тому, что они сохранят нормальную способность к делению. Пока наши опыты показывают то, что все экспериментальные методики продления жизни не только увеличивают сроки жизни животных, но и позволяют им оставаться здоровыми гораздо дольше, чем обычно.

Это является главной целью всей моей работы — мне все равно, смогу ли я сделать человека бессмертным, но при этом бесконечно больным. Мне хотелось бы, чтобы люди оставались здоровыми максимально долгое время, и если им при этом удастся прожить дольше, это будет приятным, но дополнительным бонусом.

— Относительно недавно ваши коллеги из Калифорнии смогли омолодить мышей, временно включив в их клетках гены, связанные с работой стволовых клеток. Не вызовут ли подобные "экстремальные" формы борьбы со старостью протестов со стороны политиков и публики и можно ли будет их применять на практике в обозримом будущем?

— Как мне кажется, и этот подход, и многие другие методы омоложения необходимо проверить в опытах на добровольцах, однако большинство из них пока не готовы для работы с человеком. Помимо этических причин, есть целый ряд технических проблем, из-за которых результаты тестов на мышах и других грызунах крайне сложно перенести на людей.

Уже сейчас существуют препараты, а также различные диеты и образы жизни, которые должны сильно влиять на скорость старения человека. И если нам удастся доказать, что эти простые и сравнительно безопасные меры действительно продлевают жизнь, то тогда, как мне кажется, публика будет готова и для более смелых шагов.

Конечно, кому-то могут не понравиться манипуляции с генами и работой клеток, но как, на самом деле, отличаются лечение рака и борьба со старением? С точки зрения медицины возраст и старение являются главными факторами риска в развитии злокачественных опухолей и целого ряда хронических болезней, и поэтому победа над старением будет означать и победу над ними.

По сути, лекарство от старения будет работать и как средство по предотвращению развития рака, болезней сердца и прочих проблем со здоровьем, которые сегодня уносят жизни большинства пожилых людей. Вряд ли у кого-то возникнут этические претензии в наш адрес, если они будут понимать эту связь.

Более того, борьба со старением поможет нам решить или отсрочить главную проблему будущего, "седое цунами", настоящий экономический конец света, порожденный тем, что сегодня на Земле становится все меньше молодых людей и все больше пожилых, которым нужно платить пенсию и за которыми нужно ухаживать.

Старение человека

Старение человека - как и старение других организмов , это биологический процесс постепенной деградации частей и систем тела человека и последствия этого процесса. Тогда как физиология процесса старения аналогична физиологии старения других млекопитающих , некоторые аспекты этого процесса, например, потеря умственных способностей, имеют большее значение для человека. Кроме того, большое значение приобретают психологические, социальные и экономические эффекты.

Для человека старение всегда имело особое значение. Веками философы обсуждали причины старения, алхимики искали эликсир молодости , а многие религии придавали старению сакральное значение. Результаты опытов по увеличению средней и максимальной продолжительности жизни модельных животных (мыши - увеличение жизни в 2,5 раза) и организмов (дрожжи - увеличение жизни в 15 раз, нематоды - увеличение жизни в 10 раз) в последние годы , а также обнаружение феномена пренебрежимого старения у многих животных (включая людей на стадии «дожития» ) и организмов позволяют надеяться, что успехи науки вскоре позволят замедлить или отменить старение (достичь эффекта пренебрежимого старения и для более молодых людей). Тем не менее, несмотря на упомянутые успехи, существующую принципиальную возможность как минимум серьёзно замедлить старение, а также то, что старение признано основной причиной смертности в развитых странах , а человеческая жизнь провозглашена основной ценностью во многих странах, общества и государства до сих пор не осознали необходимость фокусировки на борьбе со старением, исследования в этой области недостаточно финансируются . .

С точки зрения философии, процесс старения обусловлен естественным вырождением колонии клеток организма под воздействием факторов внешней среды. У людей и животных при воспроизводстве идет восполнение утерянной или поврежденной генетической информации за счет эффекта наложения свойств двух особей противоположного пола на генном уровне. То есть срабатывает принцип вероятностной компенсации. Именно поэтому существует возможность противостояния видов вредным влияниям окружающей среды. В целом, любой многоклеточный организм на Земле можно рассматривать как сложно организованную колонию одноклеточных организмов, которые способны на три стадии своей эволюции (какие?). Процесс старения обусловлен только влиянием внешних факторов (реликтовое излучение , отрицательные экологические факторы и т. п.), разрушающих генные структуры колонии и способствующих их вырождению, так как организм можно рассматривать как обособленную систему, не способную к воспроизводству и обмену своего организма в плане восполнения потерянной информации на третьей стадии развития. Существуют теории, подтвержденные научными результатами, что внедрение извне вирусов и других носителей способствует восполнению нарушенного строя генов и тем самым отдаляет процесс вырождения клеток организма, то есть процесс старения. Несмотря на это, сегодня старение организма есть не только неизбежный, но и необходимый процесс для любого существа на Земле. Существуют философские и религиозные течения, которые вводят в ранг свойств человека его интеллект, способный управлять процессом старения как переносчик и обменник поврежденной генной информации. Можно только надеяться на то, что это первый шаг к рождению сверхсуществ, которые никогда не стареют.

Теории старения

Все теории старения можно условно разделить на две большие группы: эволюционные теории и теории, основанные на случайных повреждениях клеток.

Первые считают, что старение является не необходимым свойством живых организмов, а запрограммированным процессом. Согласно им, старение развилось в результате эволюции из-за некоторых преимуществ, которые оно даёт целой популяции.

В отличие от них, теории повреждения предполагают, что старение является результатом природного процесса накопления повреждений, с которыми организм старается бороться, а различия старения у разных организмов являются результатом разной эффективности этой борьбы.

Сейчас последний подход считается установленным в биологии старения. Тем не менее, некоторые исследователи всё ещё защищают эволюционный подход, а некоторые другие совсем игнорируют деление на эволюционные теории и теории повреждений. Последнее утверждение является частично результатом смены терминологии: в некоторых работах последнего времени термин «эволюционные теории» ссылается не на теории «запрограммированного старения», которые предлагают эволюционное возникновение старения как полезного явления, а на подход, который описывает, почему организмы должны стареть, в противоположность вопросу о биохимических и физиологических основах старения.

Гормонально-генетический подход состоит в том, что в процессе жизни человека, начиная с рождения, идет повышение порога чувствительности гипоталамуса, что в конечном итоге после 40 лет приводит к гормональному дисбалансу и прогрессирующему нарушению всех видов обмена, в том числе гиперхолестеринемии. Поэтому лечение болезней старости необходимо начинать с улучшения чувствительности гипоталамуса.

• Эпигенетическая теория старения
• Митохондриальная теория
• Теория соматических мутаций
• Теория свободных радикалов
• Эволюционно-генетический подход
• гормонально-генетический подход-

Причины старения

История исследования

Первые попытки научного объяснения старения начались в конце XIX века . В одной из первых работ Вейсман предложил теорию происхождения старения как свойства, которое возникло в результате эволюции . Согласно Вейсману, «не стареющие организмы не только не являются полезными, они вредны, потому что занимают место молодых», что, согласно Вейсману, должно было привести эволюцию к возникновению старения.

Важным шагом в исследовании старения был доклад профессора Питера Медавара перед Лондонским королевским обществом в 1951 году под названием «Нерешённая проблема биологии» . В этой лекции он подчеркнул, что животные в природе редко доживают до возраста, когда старение становится заметным, таким образом эволюция не могла оказывать влияние на процесс развития старения. Эта работа положила начало целой серии новых исследований.

На протяжении следующих 25 лет исследования имели преимущественно описательный характер. Тем не менее, начиная с конца -х годов, возникает большое количество теорий, которые пытались объяснить старение . Например, в известном обзоре литературы по этому вопросу, опубликованном Калебом Финчем в 1990 году , насчитывалось около 4 тыс. ссылок . Только в конце -х годов ситуация начала проясняться, и большинство авторов начали приходить к общим выводам.

Все теории старения можно условно разделить на две большие группы: эволюционные теории и теории, основанные на случайных повреждениях клеток. Первые считают, что старение является не необходимым свойством живых организмов, а запрограммированным процессом. Согласно им, старение развилось в результате эволюции из-за некоторых преимуществ, которые оно даёт целой популяции . В отличие от них, теории повреждения предполагают, что старение является результатом природного процесса накопления повреждений со временем, с которыми организм старается бороться, а различия старения у разных организмов является результатом разной эффективности этой борьбы. Сейчас последний подход считается установленным в биологии старения . Тем не менее, некоторые исследователи всё ещё защищают эволюционный подход , а некоторые другие совсем игнорируют деление на эволюционные теории и теории повреждений. Последнее утверждение является частично результатом смены терминологии: в некоторых работах последнего времени термин «эволюционные теории» ссылается не на теории «запрограмированного старения», которые предлагают эволюционное возникновение старения как полезного явления, а на подход, который описывает почему организмы должны стареть в противоположность вопросу о биохимических и физиологических основах старения.

Почему возникает старение

Эволюционно-генетический подход

Гипотеза, которая легла в основу генетического подхода, была предложена Питером Медаваром в 1952 году и известна сейчас как «теория накопления мутаций » (англ. Mutations accumulation theory ). Медавар заметил, что животные в природе очень редко доживают до возраста, когда старение становится заметным. Согласно его идее, аллели , которые проявляются на протяжении поздних периодов жизни и которые возникают в результате мутаций зародышевых клеток, подвергаются довольно слабому эволюционному давлению, даже если в результате их действия страдают такие свойства, как выживание и размножение. Таким образом, эти мутации могут накапливаться в геноме на протяжении многих поколений. Тем не менее, любая особь, которая сумела избежать смерти на протяжении долгого времени, испытывает на себе их действие, что проявляется как старение. То же самое верно и для животных в защищённых условиях.

Эволюционно-физиологический подход

Теория антагонистической плейотропии предсказывает, что должны существовать гены с плейотропным эффектом, естественный отбор которых и приводит к возникновению старения. Несколько генов с плейотропным эффектом на разных стадиях жизни действительно найдены - сигма-70 у E. coli , теломераза у эукариотов, но непосредственной связи со старением показано не было, тем более не было показано, что это типичное явление для всех организмов, ответственное за все эффекты старения. То есть эти гены могут рассматриваться лишь как кандидаты на роль генов, предсказанных теорией. С другой стороны, ряд физиологических эффектов показаны без определения генов, ответственных за них. Часто мы можем говорить о компромиссах, аналогичных предсказанным теорией антагонистической плейотропии, без чёткого определения генов, от которых они зависят. Физиологическая основа таких компромиссов заложена в так называемой «теории одноразовой сомы » (англ. Disposable soma theory ) . Эта теория задаётся вопросом, как организм должен распорядиться своими ресурсами (в первом варианте теории речь шла только о энергии) между поддержкой и ремонтом сомы и другими функциями, необходимыми для выживания. Необходимость компромисса возникает из-за ограниченности ресурсов или необходимости выбора лучшего пути их использования.

Поддержание тела должно осуществляться только настолько, насколько это необходимо на протяжении обычного времени выживания в природе. Например, поскольку 90 % диких мышей умирает на протяжении первого года жизни, преимущественно от холода, инвестиции ресурсов в выживание на протяжении дольшего времени будут касаться только 10 % популяции. Таким образом, трёхлетняя продолжительность жизни мышей полностью достаточна для всех потребностей в природе, а с точки зрения эволюции, ресурсы следует тратить, например, на улучшение сохранения тепла или размножения, вместо борьбы со старостью. Таким образом, продолжительность жизни мыши наилучшим образом отвечает экологическим условиям её жизни.

Теория «одноразового тела» делает несколько допущений, которые касаются физиологи процесса старения. Согласно этой теории, старение возникает в результате неидеальных функций ремонта и поддержки соматических клеток, которые адаптированы для удовлетворения экологических потребностей. Повреждения, в свою очередь, являются результатом стохастических процессов, связанных с жизнедеятельностью клеток. Долголетие контролируется за счёт контроля генов, которые отвечают за эти функции, а бессмертие генеративных клеток, в отличие от соматических, является результатом больших затрат ресурсов и, возможно, отсутствия некоторых источников повреждений.

Как возникает старение

Молекулярные механизмы

Существуют свидетельства нескольких важнейших механизмов повреждения макромолекул, которые обычно действуют параллельно один другому или зависят один от другого . Вероятно, любой из этих механизмов может играть доминирующую роль при определённых обстоятельствах.

Во многих из этих процессов важную роль играют активные формы кислорода (в частности свободные радикалы), набор свидетельств об их влиянии был получен достаточно давно и сейчас известен под названием «свободно-радикальная теория старения». Сегодня, тем не менее, механизмы старения намного более детализированы.

Теория соматических мутаций

Многие работы показали увеличение с возрастом числа соматических мутаций и других форм повреждения ДНК , предлагая репарацию (ремонт) ДНК в качестве важного фактора поддержки долголетия клеток. Повреждения ДНК типичны для клеток, и вызываются такими факторами как жёсткая радиация и активные формы кислорода, и потому целостность ДНК может поддерживаться только за счёт механизмов репарации. Действительно, существует зависимость между долголетием и репарацией ДНК, как это было продемонстрировано на примере фермента поли-АДФ -рибоза -полимеразы-1 (PARP-1), важного игрока в клеточном ответе на вызванное стрессом повреждение ДНК . Более высокие уровни PARP-1 ассоциируются с большей продолжительностью жизни.

Накопление изменённых белков

Также важен для выживания клеток кругооборот белков , для которого критично появление повреждённых и лишних белков. Окисленные белки являются типичным результатом влияния активных форм кислорода, которые образуются в результате многих метаболических процессов клетки и часто мешают корректной работе белка. Тем не менее, механизмы репарации не всегда могут распознать повреждённые белки и становятся менее эффективными с возрастом за счёт снижения активности протеосомы . В некоторых случаях белки являются частью статических структур, таких как клеточная стенка , которые не могут быть легко разрушены. Кругооборот белков зависит также и от белков-шаперонов , которые помогают белкам получать необходимую конформацию . С возрастом наблюдается снижение репарирующей активности , хотя это снижение может быть результатом перегрузки шаперонов (и протоасомы) повреждёнными белками.

Существуют свидетельства, что накопление повреждённых белков действительно происходит с возрастом и может отвечать за такие ассоциированные с возрастом болезни как болезнь Альцгеймера , болезнь Паркинсона и катаракта .

Митохондриальная теория

Важность связи между молекулярным стрессом и старением была предположена, основываясь на наблюдениях за эффектом накопления мутаций в митохондриальной ДНК (мтДНК) . Эти данные были подкреплены наблюдением увеличения с возрастом числа клеток, которым не хватает цитохром -с-оксидазы (COX), что ассоциировано с мутациями мтДНК. Такие клетки часто имеют нарушения в производстве АТФ и клеточном энергетическом балансе.

Митохондриальная теория старения впервые была предложена в 1978 году (митохондриальная теория развития, старения и злокачественного роста) . Суть её заключается в том, что замедление размножения митохондрий в высокодифференцированных клетках вследствие дефицита кодируемых в ядре митохондриальных белков создает условия для возникновения и селективного отбора дефектных делеционных мтДНК, увеличение доли которых постепенно снижает энергетическое обеспечение клеток.

Утрата теломер

Во многих клетках человека утрата способности клеток к делению связана с утратой теломер на концах хромосом, которые утрачиваются после определённого количества делений. Это происходит из-за отсутствия фермента теломеразы , который обычно экспрессуется только у зародышевых и стволовых клеток. Недавно было обнаружено, что окислительный стресс (чрезмерное выделение активных форм кислорода) также может иметь влияние на утрату теломер, значительно ускоряя этот процесс в определённых тканях .

Эпигенетическая теория старения

Клетки со временем медленно теряют маркеры репрессированного хроматина, что может быть связано с дифференцировкой клеток в организме. Утрата маркеров репрессии рано или поздно должна приводить к дерепрессии дремлющих транспозонов, соответственно, к росту количества вызванных ими повреждений ДНК с последующей активацией клеточных системы репарации ДНК. Последние, помимо участия в восстановлении ДНК, вызывают и несанкционированные рекомбинации в теломерах. Также не исключено, что рекомбиназы транспозонов могут непосредственно инициировать подобные рекомбинации. В результате протяженные участки теломерной ДНК преобразуются в кольца и теряются, а теломеры укорачиваются на длину утраченной кольцевой ДНК. Данный процесс ускоряет утрату теломерной ДНК в десятки раз, а последующий апоптоз большинства клеток и предопределяет старение как биологическое явление. Предложенная теория является альтернативой гипотезе о генетически запрограммированном старении и гипотезе о старении как следствии накопления ошибок и повреждений, объясняет механизм ускорения утраты теломер в случае окислительного стресса и повреждений ДНК, а также взаимосвязь старения и возникновения опухолей .

Системные и сетевые механизмы

На первых этапах исследования старения, многочисленные теории рассматривались как конкурирующие в пояснении эффекта старения. Тем не менее, сегодня считается, что многие механизмы повреждения клеток действуют параллельно, и клетки также должны тратить ресурсы на борьбу со многими механизмами. Для исследования взаимодействия между всеми механизмами борьбы с повреждениями был предложен системный подход к старению, который пытается одновременно принять во внимание большое количество таких механизмов. Более того, этот подход может чётко разделить механизмы, которые действуют на разных стадиях жизни организма. Например, постепенное накопление мутаций в митохондриальной ДНК часто приводит к накоплению активных форм кислорода и снижению производства энергии, что в свою очередь приводит к увеличению скорости повреждения ДНК и белков клеток.

Другой аспект, который делает системный подход привлекательным, - это понимание разницы между разными типами клеток и тканей организма. Например, клетки, которые активно делятся, с большей вероятностью пострадают от накопления мутаций и утраты теломер, чем дифференцированные клетки. В то же время необходимо уточнить, что данный тезис не относится к быстро и многократно делящимся трансформированным и опухолевым клеткам, которые не утрачивают теломеры и не накапливают мутации. Дифференцированные клетки с большей вероятностью пострадают от повреждения белков, чем клетки, которые быстро делятся и «разбавляют» повреждённые белки вновь синтезированными. Даже если клетка теряет способность к пролиферации за счёт процессов старения, баланс механизмов повреждения в ней сдвигается.

Популяционный подход

Другим подходом к изучению старения являются исследования популяционной динамики старения . Все математические модели старения можно примерно разбить на два главных типа: модели данных и системные модели . Модели данных - это модели, которые не используют и не пытаются пояснить какие-либо гипотезы о физических процессах в системах, для которых эти данные получены. К моделям данных относятся, в частности, и все модели математической статистики. В отличие от них, системные модели строятся преимущественно на базе физических законов и гипотез о структуре системы, главным в них является проверка предложенного механизма.

Первым законом старения является закон Гомпертца, который предлагает простую количественную модель старения. Этот закон даёт возможность разделить два типа параметров процесса старения. Исследования отклонения закона старения от кривой Гомпертца могут дать дополнительную информацию относительно конкретных механизмов старения данного организма. Самый известный эффект такого отклонения - выход смертности на плато в позднем возрасте вместо экспоненциального роста, наблюдавшийся во многих организмах . Для пояснения этого эффекта было предложено несколько моделей, среди которых вариации модели Стрелера-Милдвана и теории надёжности .

Системные модели рассматривают много отдельных факторов, событий и явлений, которые непосредственно оказывают влияние на выживание организмов и рождение потомства. Эти модели рассматривают старение как баланс и перераспределение ресурсов как в физиологическом (в течение жизни одного организма), так и в эволюционном аспектах. Как правило, особенно в последнем случае, речь идёт о распределении ресурсов между непосредственными затратами на рождение потомства и затратами на выживание родителей .

Клеточный ответ на старение

Важным вопросом старения на уровне клеток и ткани является клеточный ответ на повреждения. Из-за стохастической природы повреждений отдельные клетки стареют, например в связи с достижением границы Хейфлика, быстрее остальных клеток. Такие клетки потенциально могут угрожать здоровью всей ткани. В наибольшей мере такая угроза проявляется среди стволовых клеток, у которых происходит быстрое деление, таких как клетки костного мозга или эпителия кишечника , в связи с большим потенциалом таких тканей в создании мутантных, возможно раковых, клеток. Известно, что именно клетки этих тканей быстро отвечают на повреждения инициацией программы апоптоза. Например, даже низкие дозы радиации (0,1 ) вызывают апоптоз в клетках эпителия кишечника, а даже слабый химический стресс вызывает апоптоз стволовых клеток старых мышей.

Как правило, в таких тканях массовый апоптоз является признаком возрастания числа повреждений клеток. С другой стороны, в других тканях ответом на возрастание уровня повреждений может быть арест клеток на определённой стадии клеточного цикла для прекращения деления . Баланс между апоптозом и арестом повреждённых клеток наиболее важен как компромисс между старением и раком . То есть, или организм должен убить повреждённые клетки, или дать им возможность существовать, увеличивая риск возникновения рака. Таким образом, p53 и сокращение теломер, важные факторы в вызывании апоптоза клеток, могут рассматриваться как пример антигонистической плейотропии, как было указано выше.

Подводя итог, по современным представлениям, клетка стареет в результате накопления повреждений. Скорость этого накопления определяется, в первую очередь, генетически определёнными затратами на ремонт и поддержку клеточных структур, которые в свою очередь определяются организмом для удовлетворения своих экологических потребностей. Долгоживущие организмы имеют большие затраты (иногда более длительный метаболизм), что приводит к более медленному накоплению повреждений. Для борьбы с риском, который представляют собой повреждённые клетки, организм создал систему механизмов для борьбы с ними, которые часто включают второй ряд компромиссов.

Социология и экономика старения

Социальные аспекты

Социальный статус каждой возрастной группы и её влияние в обществе тесно связаны с экономической продуктивностью этой группы. В аграрных обществах пожилые люди имеют высокий статус и являются объектом внимания. Их жизненный опыт и знания высоко ценятся, особенно в дописьменных обществах, где знания передаются устно. Потребность в их знаниях позволяет пожилым людям продолжать быть продуктивными членами общества.

В обществах с высоким уровнем индустриализации и урбанизации статус пожилых людей заметно изменился, уменьшив значение пожилых людей, а в некоторых случаях даже достигнув негативного отношения к старым людям - эйджизма . Оказывается, физическая неспособность пожилых людей трудиться имеет относительно небольшую роль, а за потерю значения отвечает несколько иных факторов. Среди них наибольшую роль играет постоянное введение новых технологий, которые требуют непрерывного образования и тренировки, которые в меньшей мере доступны старым людям. Меньшую роль играет большое число всё ещё достаточно крепких старых работников, которые ограничивают возможности трудоустройства новому поколению и уменьшение количества людей, которые работают на себя, что могло бы дать старым людям возможность постепенного снижения количества работы. В связи с общим повышением уровня образования, опыт старых людей, наоборот, играет всё меньшую роль.

Хотя в некоторых областях старые люди всё ещё сохраняют высокую активность, например в политике , в общем случае всё чаще пожилые люди уходят на пенсию с окончанием наиболее продуктивного периода жизни, что приводит к проблемам психологической адаптации к новым условиям. В первую очередь проблемы появляются в связи с уменьшением влияния старых людей, чувства собственной невостребованности и наличия значительного количества свободного времени. Кроме того, для большого количества людей в старости становятся острее финансовые проблемы, хотя во многих случаях эти проблемы ложатся на общество.

В связи с наличием свободного времени, семейные взаимоотношения в большей мере стремятся быть центром внимания пожилых людей. Тем не менее, в связи с изменениями в семейной структуре в развитых странах, большие семьи разделились и пожилые люди всё чаше не живут рядом со своими детьми и другими родственниками. Из-за этого перед обществами становится проблема большей приспособляемости пожилых людей к независимому существованию.

Важным фактором в социологии старения является сексуальная и репродуктивная активность. В развитых странах мужчины продолжают становиться отцами даже в возрасте 65 лет и старше.

Для пожилых людей характерно сопротивление изменениям, хотя в большей мере это поясняется не неспособностью к приспосабливаемости, а увеличением толерантности. В помощь приспосабливаемости пожилых людей к новым условиям разрабатываются специальные учебные программы, рассчитанные на эту категорию людей.

Экономические аспекты

В связи со снижением способности выполнять большинство типов работ в индустриальных и постиндустриальных обществах пожилые люди постепенно теряют источники дохода. Таким образом, они должны полагаться на собственные накопления, помощь детей и общества. Из-за меньшей уверенности в будущем пожилые люди отличаются тенденцией к сбережению и инвестированию средств вместо траты их на потребительские товары. На уровне государства старое население выбывает из рабочей силы , увеличивая нагрузку на активных работников и открывая дорогу к автоматизации производства.

Государственные социальные программы, помогающие людям преклонного возраста существовать в обществе, существовали на определённом уровне начиная со времён Римской империи . В средневековой Европе первый закон об ответственности государства перед пожилыми людьми был принят в Англии в 1601 году. Собственно пенсии были впервые введены в 1880 году Отто фон Бисмарком в Германии . Сегодня большинство государств имеют какую-либо форму программ социального обеспечения для граждан преклонного возраста. Хотя эти государственные программы и облегчают тяжесть старости, они не приводят пожилых людей к уровню дохода, характерному для молодых.

Охрана здоровья

Хотя физиологический эффект старения отличаются среди индивидуумов, организм в целом с наступлением старости становится уязвим к многочисленным болезням, особенно хроническим, требуя больше времени и средств на лечение. Со времён Средневековья и Античности средняя продолжительность жизни в Европе оценивается между 20 и 30 годами. Сегодня продолжительность жизни значительно возросла, в результате чего всё больший процент составляют пожилые люди. Потому типичные для пожилого возраста рак и болезни сердца стали намного более распространены.

Возрастающая стоимость медицинской помощи вызывает определённые проблемы как среди самих пожилых людей, так и для обществ, которые создают специальные институты и целевых программ, направленных на помощь пожилым людям. Многие развитые страны ожидают значительное старение населения в ближайшее время, и потому беспокоятся об увеличении расходов для сохранения качества охраны здоровья на соответствующем уровне. Направления деятельности с целью преодоления этой проблемы заключаются в улучшении эффективности работы системы охраны здоровья, более целенаправленному оказанию помощи, поддержке альтернативных организаций оказания медицинской помощи и влиянию на демографическую ситуацию.

Культурные вариации

Существует много вариаций между странами как в определении старения, так и в отношении к нему. Например, пенсионный возраст варьируется между странами в диапазоне от 55 до 70 лет. В первую очередь эта разница объясняется различиями в средней продолжительности жизни и трудоспособности пожилых людей. В дополнение, как уже указывалось выше, наблюдаются значительные различия между индустриальными и традиционными аграрными обществами. Тогда как в первых значение пожилых людей незначительно, в последних старость является признаком мудрости, а старые люди имеют большое влияние на общество.

Юридические аспекты

Хотя в большей части государств некоторые права и обязанности предоставляются человеку, начиная с определённого возраста (право голоса, право покупать алкоголь, уголовная ответственность и т. д.), часто пожилые люди лишаются некоторых прав. Типичные примеры: право вождения автомобиля, которое ограничивается во многих странах максимальным возрастом (обычно 70-75 лет); право занятия некоторых должностей (в основном, руководящих).

«Успешное старение»

В странах Запада в наши дни набирает популярность концепция «успешного старения», которая определяет, как наилучшим образом должно протекать старение, используя современные достижения медицины и геронтологии. Эта концепция может быть прослежена до 1950-х годов, но была популяризована в работе Роуи и Кана 1987 года . Согласно авторам, предыдущие исследования старости преувеличили степень, к которой такие болезни, как, например, диабет или остеопороз , могут быть приписаны старости, и критиковали исследования в геронтологии за преувеличение однородности исследованных людей.

Возрастной состав населения обычно изображается в виде возрастно-половых пирамид , на которых доля населения в каждом возрасте изображается в зависимости от возраста. На таких пирамидах старение населения выглядит как рост доли пожилых людей вверху пирамиды за счёт молодых внизу. Процесс старения, таким образом, может быть двух типов: «старение снизу», или уменьшение рождаемости, и «старение сверху», или увеличение средней продолжительности жизни. В большинстве стран мира старение снизу является наибольшим из двух факторов, а в постсоветских странах, включая Украину, - единственным. Например, на Украине старение населения частично компенсируется падением продолжительности жизни (с 71 года в 1989 году до 68 в 2005 ), как в связи с ухудшением медицинского обслуживания и увеличения социального неравенства, так и в связи с распространением эпидемии СПИДа . В целом в мире, согласно данным ООН , процент населения старше 60 лет составлял 8 % в 1950 году, 10 % в 2000, и ожидается на уровне 21 % в 2050.

Старение населения имеет значительное влияние на общество. Пожилые люди чаще предпочитают сберегать деньги вместо того, чтобы тратить их на товары широкого потребления. Это приводит к значительному дефляционному давлению на экономику. Некоторые экономисты , особенно японские , видят преимущества в этом процессе, в частности возможность внедрения автоматизации производства без угрозы увеличения безработицы и решения проблемы перенаселения . Тем не менее, негативный эффект проявляется в системе социального обеспечения и пенсий, которые во многих странах, преимущественно в Европе , финансируются за счёт налогов с работающей части населения, которая постоянно уменьшается. Кроме того, значительное влияние оказывается и на образование , что проявляется как в снижении государственных расходов, так и в ухудшении общего уровня грамотности в связи с пониженной способностью стареющего населения приспосабливаться к возрастающим стандартам. Таким образом, контроль старения населения и адаптация общества к новым условиям является важнейшими задачами демографической политики .

Попытки увеличения продолжительности жизни

Основным направлением исследований по геронтологии (так называемая биомедицинская геронтология ) являются попытки увеличения продолжительности жизни, особенно человека. Заметное увеличение продолжительности жизни уже происходит сейчас в глобальном масштабе с помощью таких факторов как общее улучшение медицинского обслуживания и повышение уровня жизни. На уровне индивидуума увеличение продолжительности жизни возможно за счёт правильной диеты , физических упражнений и избегания потенциально токсичных факторов, таких как курение . Тем не менее, преимущественно все эти факторы направлены не на преодоление старения, а только «случайной» смертности (член Мейкхама в законе Гомпертца-Мейкхама), которая уже сегодня составляет небольшую долю смертности в развитых странах , и таким образом этот подход имеет ограниченный потенциал увеличения продолжительности жизни.

Вопрос, следует ли увеличивать продолжительность жизни, сегодня является вопросом многочисленных дебатов на политическом уровне, а основная оппозиция преимущественно состоит из представителей некоторых религиозных конфессий. Ряд общественных (РТД, WTA) и религиозных (раэлиты) организаций активно выступает в поддержку работ по значительному увеличению продолжительности жизни человека. Под руководством Михаила Батина и Владимира Анисимова разрабатывается комплексная программа исследований «Наука против старения».

Психология старения

Наиболее заметные изменения в работе мозга во время старения заключаются в ухудшении краткосрочной памяти и увеличении времени реакции. Оба этих фактора ограничивают возможности для нормального существования в обществе и являются объектом большого числа исследований. Тем не менее, если пожилой человек получает больше времени для решения определённой задачи, которая не требует большого объёма современных знаний, пожилые люди лишь незначительно уступают молодым. В задачах, которые связаны со словарным запасом, общими знаниями и деятельностью, к которой человек привык, уменьшение продуктивности с возрастом практически незаметно.