Теория оксидативных повреждений о механизмах старения

Теория оксидативных повреждений о механизмах старения

В настоящее время существует множество теорий старения, большая часть которых рассматривает собственно механизмы старения - это, прежде всего теория оксидативных повреждений (Harman, 1987; Sohal, Weindruch, 1996) и теломерная теория - (Словников A.M., 1971, Hayflick,1998). Раскрывая глубинные механизмы старения, эти теории, тем не менее, не устанавливают прямых пределов продолжительности жизни (ПЖ), поскольку не определяют, в каком темпе разворачиваются эти механизмы и тем самым насколько быстро протекают процессы старения. Развитию старения во времени посвящена другая часть теорий, - прежде всего теория темпа жизни (ТТЖ - Pearl, 1928, Sohal, 1986; Lints, 1989)

В качестве концепции, наиболее адекватно отражающей накопленный запас знаний о механизмах старения, в последние годы все чаще выступает теория оксидативных повреждений (Harman, 1987; Fleming et ai, 1992; Sohal, Weindruch, 1996; Orr, 1996; Жижина и Блюхтерова, 1999). Эта теория утверждает, что причиной старения является производство оксидантов, поражающих структуры организма, причем "продолжительность жизни организмов с одинаковым темпом метаболизма должна коррелировать с уровнем их антиоксидантной защиты" (Fleming et ai, 1992). В настоящее время установлена тесная связь между ТТЖ и теорией оксидативных повреждений: "Теория темпа жизни в старении может быть выражена как теория свободных радикалов, основанная на том, что свободные радикалы возникают как нормальный продукт метаболизма" (Parsons, 1996).

Все современные теории старения в той или иной мере связаны с концепцией гомеостаза организма. В генетических исследованиях выявлены глубинные связи между ПЖ и способностями организма (Tatar, 1999). В теоретической геронтологии концепция гомеостаза рассматривается в более широком контексте, чем в ее классическом понимании (Arking, 1991; Holliday, 1995). В физиологии гомеостаз рассматривается как поддержание постоянства химического состава жидкостей тела (Cannon, 1932; Саркисов, 1981; Новосельцев, 1978). Физиологические механизмы гомеостаза обеспечивает для этого доставку кислорода (кровообращение, дыхание) и питательных веществ (пищеварительная система), а также элиминацию продуктов жизнедеятельности (выделительные системы). Для геронтологии же интерес представляет постоянство клеточных структур - соматический гомеостаз, который поддерживается молекулярно-генетическими и клеточными механизмами (Sohal, Weindruch, 1996; Tatar, 1999).

Физиологические механизмы гомеостаза работают в более быстром масштабе времени, чем соматические, что для теоретической геронтологии является кардинально важным фактом. У человека быстрый масштаб времени охватывают диапазон от нескольких секунд до нескольких часов (например, в этом диапазоне включаются последовательные механизмы в системе кровоообращения - Guyton, 1982). Медленный масштаб времени отражает возрастные изменения соматических механизмов гомеостаза (Комфорт, 1967; Фролькис, Мурадян, 1992).

Важным аспектом гомеостатического подхода к старению является концепция естественной смерти как "смерти от старости". "Медицинская модель болезни ... полагает, что смерть всегда является результатом развития болезни; если бы не было болезни, не было бы и смерти" (Fries, 1980; Hyflik, 1998). На самом деле с определенного возраста способность организма поддерживать гомеостаз уменьшается, и в какой-то момент даже слабые возмущения делают его восстановление невозможным. "Неизбежным результатом является естественная смерть, наступающая даже без болезни" (Fries, 1980, с. 131). Впрочем, естественная смерть от старости в результате истощения гомеостатических ресурсов становится заметной причиной смерти только в том случае, когда индивидуумы полностью защищены от воздействий среды. Сегодня это справедливо лишь для экспериментальных популяций животных, в частности - насекомых.

Поэтому авторы настоящей публикации развивают гомеостатический подход к старению на примере насекомых. На основе современного варианта теории темпа жизни разработана гомеостатическая модель старения, в которой физиологическое старение связывается с накоплением в организме оксидативных повреждений в рамках общебиологических представлений о гомеостазе организма (Новосельцев с соавт., 1997, Novoseltsev et al, 2000)

В жизненный цикл взрослое насекомое входит с гомеостатическими механизмами (их мощность So определяется генотипом) и механизмом антиоксидантной защиты (подверженность организма действию оксидантов также определяется его генотипом, который и задает возрастной паттерн его "оксидативной уязвимости" B.

Жизненные процессы связаны с потреблением кислорода (темп потребления которого описывается временным паттерном Wz). Пропорционально потреблению кислорода в организме производятся оксиданты и накапливаются оксидативные повреждения, что приводит к возрастному снижению величины S. В результате доставка кислорода в организм постепенно падает, а текущий квазистационарный уровень кислорода, обозначаемый символом Х медленно снижается, в некотором возрасте падая до предельно допустимого уровня XD При достижении этого уровня наступает смерть.

Таким образом, старение представляется как возрастное снижение гомеостатических способностей организма, а скорость старения определяется двумя факторами - темпом потребления кислорода (с побочным результатом в виде производства оксидантов) и эффективностью антиоксидантной защиты.