Размещено на http://www.allbest.ru/

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ УПРАВЛЕНИЯ»

Москва - 2009

Содержание

геронтология генетический имунный старение

Введение

1 Теории старения

1.1 Энергетическая теория старения

1.2 Нейроэндокринные и иммунные гипотезы

1.3 Молекулярно-генетическая теория старения

1.4 Свободно-радикальная теория старения

2 Наука «Геронтология»

2.1 Клиническая геронтология через несколько десятилетий

2.2 Реалии, возможности и надежды геронтологии

2.3 Проблемы геронтологии

Заключение

Список литературы

Введение

Однажды, выступая по телевидению, поэт Евгений Евтушенко на вопрос ведущей программы: "Что бы Вы хотели пожелать телезрителям?" ответил: "Мне хотелось бы, чтобы люди никогда не умирали". В этих словах он выразил одно из самых сокровенных желаний человека мечту жить долго, сохраняя молодость и здоровье. Осуществимо ли это желание?

По данным известного советского демографа Б. Урланиса, средним пределом жизни современного человека является возраст 86 (для мужчин) 88 (для женщин) лет. А в будущем? Многие ученые высказывают мнение, что биологическая продолжительность жизни может увеличиться до 120-150 лет. Но чтобы этого добиться, необходимо преодолеть целый ряд барьеров одержать победу над атеросклерозом, онкологическими, вирусными заболеваниями, разгадать физиологические, клеточные и генетические механизмы старения и, главное, научиться управлять ими.

Что такое старость, как она проявляется? Внешне морщинами на лице, увяданием кожи, тяжелой, шаркающей походкой. Внутри организма происходит целый ряд изменений в различных органах, включая мозг и сердце, в сосудах, эндокринной и нервной системах.

Старение организма биологическое явление, оно развивается постепенно, но особенно заметным становится примерно в 65-70 лет. Угасание функций организма явление сложное, но попытаемся популярно объяснить некоторые его причины.

Старение имеет много общего с изнашиванием. Организм человека напоминает сложную машину. Любая из них тоже довольно быстро стареет: окисляется железо, теряет прочность корпус, выходят из строя детали двигателя, мотор теряет свою мощность. Насколько быстро старится машина, зависит от качества металла, из которого она сделана, от особенностей конструкции мотора, от режима эксплуатации.

Многое из сказанного справедливо и в отношении живого организма: старение человека тоже зависит от "особенностей конструкции" природных данных, а также от "характера эксплуатации": режима труда, отдыха, питания. Конечно, биологический организм лишь условно, в самых общих чертах, можно сравнить с автомобилем или какой-либо другой современной системой детищем инженерной мысли. Для поиска причин старения человека огромное значение имеют специфические особенности живых систем.

Прежде всего, из чего состоит наш организм? Из отдельных клеток особых структурных единиц, своеобразных кирпичиков очень сложной конструкции. Из клеток в организме формируются различные ткани, из тканей органы: сердце, легкие, печень, почки и другие. А из органов состоят целые системы: система органов пищеварения, органов дыхания, кровообращения и т. д. Органы пищеварения снабжают клетки питательными веществами, система органов дыхания и кровообращения обеспечивает их кислородом, почки очищают организм от всевозможных шлаков, для регуляции и управления работой организма имеются нервная система и железы внутренней секреции. В результате сложного взаимодействия клеток и систем организм обладает способностью поддерживать температуру на оптимальном уровне, защищать внутреннюю среду от вторжения микробов, вирусов и т. д. Между тем все эти сложные взаимоотношения функционирующих систем тоже могут нарушаться. Это происходит под воздействием внешних факторов, чрезмерного нервно-психического или физического напряжения, в результате болезней. Какие факторы являются главными в развитии процесса старения? Ответить на этот вопрос непросто.

Ученые выдвинули около 300 различных теорий старения. Выдающиеся умы человечества, среди них Аристотель, Гиппократ, Бекон и другие, посвятили разработке их многие годы.

1 Теории старения

Прежде чем перейти непосредственно к изложению различных теорий старения, необходимо дать определение термина «старение». Существует множество определений этого понятия. Наиболее удачным из них является следующее: «Старение - это процесс непрерывного разрушения, присущий всем объектам живой и неживой природы». Существование и поддержание жизнедеятельности живых организмов возможно благодаря непрерывному потоку энергии, а также постоянному воспроизведению генетической информации и структур в процессе клеточного деления.

На данный момент существует несколько десятков теорий старения. Многие из них представляют уже только исторический интерес, остальные же, отражая ряд существенных сторон процесса, могут быть уложены в логическую схему более универсального общего механизма старения. Общим для всех гипотез является одно - старение организма начинается сразу после начала деления оплодотворенной яйцеклетки. Рассмотрим некоторые из них.

1.1 Энергетическая теория старения

Данная теория относится к одной из самых первых теорий старения. Она была предложена Н. Рубнером в 1908 г., который первым обратил внимание на то, что крупные млекопитающие живут дольше, чем мелкие. Например, мышь живет 3,5 года, собака - 20 лет, лошадь - 46 лет, слон - 70 лет. Являясь наиболее примитивной, энергетическая теория рассматривает старение как простое изнашивание клеток и тканей. Этот вывод сделан из того, что якобы существует обратная зависимость между интенсивностью обмена веществ, энергией и продолжительностью жизни.

По данным Н. Рубнера, на 1 г массы тела всех животных приходится постоянное количество энергии (200 ккал/г), которое может быть израсходовано за жизнь. Исчерпав это количество энергии, животное погибает. Н. Рубнер ошибочно полагал, что интенсивность обмена и общее потребление кислорода определяются условиями теплового баланса и зависят от размеров и поверхности тела. Масса возрастает пропорционально линейным размерам, взятым в кубе, и площади взятой в квадрате. К примеру, собаке для поддержания стабильной температуры тела требуется меньше энергии, чем взятым такому же по весу количеству мышей. У мышей общая поверхность будет гораздо больше, чем у собаки. Следовательно, собака имеет более низкий уровень обмена веществ, чем мышь, а небольшая масса тела и высокий обмен веществ обусловливают крайне непродолжительную жизнь.

Интересным фактом является то, что срок жизни птиц, так же как и у млекопитающих, увеличивается с увеличением размера. Но по сравнению с млекопитающими птицы того же размера живут в 2 раза дольше. Происходит это потому, что у птиц гораздо интенсивнее основной обмен.

Человек имеет намного больший энергетический фонд (приблизительно в 4 раза). Отсюда был сделан вывод о том, что для продления своей жизни человек должен проявлять насколько можно минимальную активность. Это была грубая ошибка с точки зрения современной геронтологии. Напротив, активный образ жизни не только не сокращает, а продлевает продолжительность жизни.

1.2 Нейроэндокринные и иммунные гипотезы

Главным регулятором жизнедеятельности человека является нейроэндокринная система. Из-за этого геронтологи пытались выдвинуть теорию, которая могла бы связать основные механизмы старения с первичными нарушениями в нейроэндокринной системе, приводящими к развитию вторичных изменений в тканях.

К наиболее ранним теориям относятся гипотезы, рассматривающие процесс старения как результат дисфункции какой-либо конкретной железы - гипофиза, щитовидной или других, особенно половых, желез. Затем появились теории, объясняющие старение как нарушение функции всей нейроэндокринной системы организма.

Очень большую популярность имеют теории, которые связывают старение с первичными изменениями в гипоталамических структурах. Это объясняется тем, что гипоталамус является генератором биологических ритмов организма, являющихся основным звеном в регуляции функции, желез внутренней секреции. Данная регуляция реализуется через центральную эндокринную железу - гипофиз.

В1968 г. К. Дильман выдвинул теорию о существовании «гипоталамических часов». Он считал, что процесс старения развивается из-за нарушения гомеостаза организма, являющегося результатом нарастания активности гипоталамуса. В организме пожилого человека существенно возрастает продукция гипоталамических гормонов (либеринов) и ряда гормонов гипофиза (гонадотропинов, соматотропина), а также инсулина. Следует отметить, что наряду с этой дисфункцией эндокринной системы некоторые структуры гипоталамуса снижают свою активность, происходят выраженные нарушения жизнедеятельности организма.

1.3 Молекулярно-генетическая теория старения

Молекулярно-генетическая теория является одной из наиболее признанных в современной геронтологии. Данная гипотеза видит причину старения в первичных изменениях генетического аппарата клетки.

Молекулярно-генетические теории подразделяются на две большие группы. Одни ученые рассматривают возрастные изменения генетического аппарата клеток как наследственно запрограммированные. Другие ученые считают, что подобные изменения происходят случайно. Отсюда следует, что процесс старения может являться или наследственно обусловленным, закономерным результатом роста и созревания, или следствием накопления случайных ошибок в системе хранения и передачи генетической информации.

Родоначальником первой группы молекулярно-генетических теорий является А. Вейсман, который выдвинул гипотезу о разделении функций между соматическими и половыми носителями генетического материала. По А. Вейсману, естественное старение отсутствует у одноклеточных организмов.

Эволюционное противоречие между необходимостью дифференциации клеток и обеспечением их бессмертия путем неограниченного деления привело к необходимости разделения клеток на соматические, которым было позволено дифференцироваться и стареть, и бессмертные зародышевые, или половые. В сущности, соматические клетки созданы для обеспечения жизнедеятельности половых клеток, обеспечивающих сохранение и передачу генетического материала в популяции. При выполнении функции размножения индивид становится бесполезным для популяции.

Также, по Вейсману, в результате естественного отбора преимуществом пользовались виды с наилучшим соотношением между плодовитостью и продолжительностью жизни. Отсюда был сделан вывод, что наибольшая продолжительность жизни обусловлена генетически в виде количества поколений соматических клеток многоклеточного организма.

Для подтверждения молекулярно-генетической теории проводился ряд научных исследований. Например, были выполнены опыты для обнаружения соотношения между ограничением питания в молодом возрасте и темпами роста животных. При ограничении питания у животных происходят замедление роста и задержка полового созревания, а следовательно старения. Происходит это потому, что организму требуется большее время для достижения окончательных размеров, т. е. старение, как и другие этапы онтогенеза, контролируется генами.

Последователем теории А. Вейсмана стал и Л. Хейфлик, который установил, что нормальные соматические клетки человека имеют лимитированный митотический потенциал и определенную продолжительность жизни. Для опыта брали из организма клетки соединительной ткани - фибробласты, которые затем помещали в питательную среду. Результатом этого явилось выявление числа Хейфлика - строго ограниченного количества делений, после которого культура погибала. Некоторые авторы утверждают, что в культурах фибробластов, полученных от молодых животных, количество делений превышает число делений в культуре клеток старых животных.

Позже был открыт молекулярный механизм, ограничивающий количество делений фибробластов в культуре. Оказалось, что в стареющих культурах снижается активность фермента теломеразы, который обеспечивает сохранение свойств ДНК в последовательных поколениях клеток. При встраивании гена этого фермента количество делений культивируемых фибробластов возросло.

В ходе исследований были найдены гены, которые влияют на продолжительность жизни дрожжей, червя-нематоды, дрозофилы. Все эти исследования положили основания для разработки методов омоложения с помощью моделирования «износившихся» участков генов.

Казалось, что молекулярно-генетическая теория получила свое подтверждение. Но тут имеются определенные особенности. Например, у фибробластов, используемых в эксперименте, некоторые свойства вообще отсутствовали, зато другие, напротив, обострялись. Если к культуре фибробластов добавляли какие-либо другие клетки, то количество их делений либо возрастало, либо снижалось.

Также фибробласты приобретали способность трансформироваться в другие типы клеток, продолжительность жизни которых не зависит от числа делений.

Поэтому многие ведущие геронтологи очень скептично относятся к перспективе решить ее за счет замены «плохих» генов на «хорошие». По некоторым данным, влияние наследственных факторов на среднюю продолжительность жизни не превышает 25%.

К молекулярно-генетическим гипотезам также относится гено-регуляторная теория. Эта теория старения была выдвинута В. Райтом совместно с сотрудниками. Сутью ее является представление о старении как об изменениях, происходящих в регуляторных генах. Эти гены являются наиболее активными и наименее защищенными структурами ДНК, способными определять темп и последовательность включения и выключения структурных генов. Вследствие нарушения скорости и последовательности включения структурных генов происходят возрастные изменения в структуре и функции клеток.

Прямых доказательств генорегуляторной теории не выявлено. Но современные исследования показали, что при старении организма в ДНК некоторые участки сокращаются в размерах.

Также к данному виду теорий относится гипотеза «старения по ошибке», которая была выдвинута в1954 г. физиком М. Сцилардом. Ученый проводил научные исследования о воздействии радиации на живые организмы и доказал, что действие ионизирующего излучения существенно сокращает сроки жизни людей и животных. Под воздействием радиации происходят многочисленные мутации в молекуле ДНК и инициируются некоторые симптомы старения, такие как седина или раковые опухоли. В результате своих наблюдений М. Сцилард сделал вывод, что мутации являются непосредственной причиной старения живых организмов. Однако он не объяснил факта старения у людей и животных, не подвергавшихся облучению.

Его последователь Л. Оргель считал, что главная причина старения организма - это накопление с возрастом генетических повреждений в результате мутаций. Мутации в генетическом аппарате клетки могут происходить по двум причинам. Они могут быть либо спонтанными, либо возникать в ответ на воздействие агрессивных факторов, как то ионизирующая радиация, ультрафиолетовые лучи, вирусы, накопление в организме токсических продуктов и т. д. В результате подобных мутаций гены утрачивают способность адекватно регулировать свою активность в связи с накоплением повреждений ДНК и РНК.

Наряду с этим в каждой клетки функционирует специальная система репарации для обеспечения стабильности структуры ДНК и константы в системе передачи генетической информации. В лабораторных экспериментах на некоторых видах животных была доказана взаимосвязь между активностью систем репарации ДНК и сроком жизни.

С течением времени система репарации ДНК изнашивается, в результате чего происходит старение организма. Доказательством этому служат случаи преждевременного старения и выраженного укорочения продолжительности жизни.

К таким случаям относятся наследственные болезни, при которых нарушается процесс репарации, такие как прогерии, синдром Тернера, некоторые формы болезни Дауна и др.

К сторонникам данной теории относится и Хейфлик, который говорил о том, что «потеря точной или надежной (контролирующей) информации происходит из-за накопления случайных воздействий, повреждающих жизненно важные молекулы ДНК, РНК и белков. Когда достигается пороговая величина такого рода «поражений», «повреждений», «погрешностей» или «ошибок», нормальные биологические процессы прекращаются, возрастные изменения становятся очевидными. Истинная природа ущерба, наносимого жизненно важным молекулам, пока неизвестна, но известен сам факт его проявления».

1.4 Свободно-радикальная теория старения

Среди всех теорий старения наиболее общепринята теория свободных радикалов, предложенная американским ученым Д. Харманом в середине 1950-х гг. Постоянно расширяя области своего приложения, свободнорадикальная теория старения включает многие из ранее выдвинутых гипотез и теорий старения. Свободнорадикальная теория относится к группе теорий старения в результате изнашивания организма.

Для того чтобы рассмотреть данную гипотезу, следует вспомнить, что ДНК и РНК представляют собой нестабильные, длинные цепи, которые состоят из тысяч молекул. Эти цепи могут очень легко распадаться на звенья. Они постоянно атакуются другими молекулами, представляющими собой либо банальные продукты клеточного метаболизма, либо вещества, загрязняющие окружающую среду (свинец). В результате этого внутри клетки в процессе обмена веществ все время синтезируются новые молекулы, которые заменяют поврежденные.

Большой группой атакующих молекул являются свободные радикалы, которые имеют выраженную способность соединяться с другими молекулами. Клетки время от времени, особенно при действии на организм ионизирующей радиации, самостоятельно синтезируют свободные радикалы.

Свободные радикалы - это атомы или молекулы, имеющие неспаренный электрон на внешней орбите. К ним относятся разнообразные «активные формы кислорода» - АФК (супероксид-анион радикал, продукты распада перекиси водорода и реакций с ее участием, окислы азота и т. д.). Процессы, связанные с действием АФК, называют окислительным стрессом, поскольку высокоактивные свободные радикалы могут атаковать и повреждать любые клетки.

Образование свободных радикалов происходит в ходе реакций, потребляющих кислород для «сжигания» углеводов и протекающих с выделением большого количества энергии. Также свободные радикалы возникают случайно, в то время, когда всегда присутствующий в клетке кислород соединяется с молекулами клетки. Следует отметить, что в ходе жизнедеятельности в кислороде имеют свойство накапливаться токсические продукты обмена веществ. Также кислород очень часто подвергается воздействию вредных экзогенных факторов.

Кроме того, свободные радикалы способны активизировать внутри клеток особые молекулы - факторы копирования.

Фактор копирования - это абсолютно безвредная молекула до тех пор, пока не подвергнется агрессивному воздействию свободных радикалов, которые способствуют ее миграции к центру клетки - ядру. Попав в ядро, факторы копирования встраиваются в ДНК, после этого она начинает синтезировать токсические вещества. Существует фактор копирования NFk-B, обладающий воспалительными свойствами.

В молодых организмах имеется особый обезвреживающий механизм, устраняющий повреждения, - ферментативная система антиокислительной защиты, которая со временем изнашивается. Накопление повреждений в клетках и скорость старения зависят от соотношения процессов образования активных форм кислорода и функцией этой системы.

В 1969 г. Э. Корд и М. Фридович открыли особый фермент - супероксиддисмутазу, после чего гипотеза Хармана получила новый импульс для своего развития. Активность этого фермента в гранулоцитах, тромбоцитах, эритроцитах и лимфоцитах человека связана со способностью этих клеток к образованию свободных радикалов. Это позволило проследить взаимосвязь наличия данных агрессивных факторов со сроком жизни клеток в крови, который варьирует от 12 ч до нескольких лет. Благодаря этому открытию были сформулированы убедительные доказательства образования в живых клетках свободных форм кислорода, объяснена функция сложной, многоуровневой системы антиоксидантной защиты.

В лабораторных условиях было выявлено, что наиболее высокая активность супероксиддисмутазы отмечается в тромбоцитах, которые часто синтезируют свободные радикалы. Это резко снижает продолжительность их жизни. Эритроциты также характеризуются высоким уровнем супероксиддисмутазы. Но эти клетки крайне редко синтезируют супероксидные радикалы. Срок их жизни больше, чем у тромбоцитов, но не очень высокий. Лимфоциты никогда не генерируют свободные радикалы и имеют довольно низкий уровень супероксиддисмутазы. Поэтому их срок жизни наиболее продолжителен.

Одной из вариаций свободнорадикальной теории является гипотеза старения в результате гликозилирования. Комплекс реакций гликозилирования - реакция Мэйяра - запускается после возникновения соединений глюкозы с аминогруппами аминокислот, пептидов, белков, нуклеиновых кислот. Продукты, образовавшиеся в результате реакции, способны повреждать белки или нуклеиновые кислоты. В результате этого дефектные молекулы оседают на стенки сосудов, тела нервных клеток. Подтверждением этой теории является то, что при развитии осложнений сахарного диабета появляются признаки, похожие на изменения в организме у людей пожилого возраста. Подобные симптомы возникают за счет более быстрого синтеза токсических продуктов реакции гликозилирования.

Также учеными было выявлено, что содержание специфических продуктов реакции Мэйяра в организме человека тесно взаимосвязано с его биологическим возрастом, который часто сильно варьируется у людей одного и того же календарного возраста.

Следует отметить, что проводились исследования, которые смогли доказать способность некоторых продуктов реакции гликозилирования синтезировать активные формы кислорода. Отсюда следует сделать вывод, что образование свободных радикалов и гликозилирование являются звеньями единой более сложной биохимической реакции, а также то, что многие связанные с процессом старения заболевания, такие как атеросклероз, почечная недостаточность, нейродегенеративные заболевания, связаны с реакцией гликозилирования и образованием свободных радикалов.

Один из способов борьбы со старением, в котором повинны свободные радикалы, - применение так называемых антиоксидантов.

Американским ученым Комфортом был проведен ряд научных экспериментов, в результате которых оказалось, что антиоксидант этоксихин способствует увеличению продолжительности жизни мышей примерно на 25%.

В1973 г. исследователь Ричард Хохшилд вводил мышам препарат центрофеноксин. Центрофеноксин используется в некоторых странах Европы и во всем мире (кроме США) для ликвидации признаков нарушений функции центральной нервной системы. Кроме того, его в течение продолжительного времени используют для лечения больных нейродегенеративными заболеваниями. Из этого следует то, что он нетоксичен для людей. В ходе эксперимента было установлено, что продолжительность жизни крыс увеличивается на 10%. Также Р. Хохшилд вводил лекарство старым мышам и показал, что оно увеличивает продолжительность остатка жизни подопытных животных на 11%.

Исследователь Д. Харман проводил опыты, доказывающие зависимость продолжительности жизни от особенностей рациона. Ученый считал, что ненасыщенные липиды, в избытке содержащиеся в маслах и растительных продуктах, принимают активное участие в свободнорадикальных реакциях, посредством этого способствуя ускоренному старению. В ходе эксперимента Харман увеличивал процентное содержание ненасыщенных липидов в пище мышей. Результатом этого - сокращение сроков жизни грызунов.

Д. Харман считал, что за счет некоторых пищевых добавок, а именно за счет снижения ненасыщенных жиров в общей сумме калорий с 20 до 1%, а также применение правильной диеты, возникает возможность «перспектив продления срока жизни свыше 85 лет, а также возможность для значительного числа людей жить гораздо дольше 100 лет».

Напротив, препятствует старению организма обогащение рациона витамином Е, который является защитой от свободных радикалов. Исследованием влияния витамина Е на продолжительность жизни занимался А. Тэппел, который говорил: «Старение обусловлено процессом окисления, а так как витамин Е принадлежит к числу природных антиоксидантов, его можно использовать для противодействия этому процессу в организме». Исследования А. Тэппела показали, что недостаточное содержание этого витамина в корме крыс и мышей на порядок сокращает срок жизнь этих животных. Но на продолжительность жизни, по Тэппелу, влияет также содержание в пище витамина С.

Этот витамин является синергистом витамина Е и способствует более эффективному удалению свободных радикалов.

2. Наука «Геронтология»

Геронтология -- это наука о старении. Она отличается от гериатрии -- науки о лечении и предупреждении болезней у стариков. Геронтология частично перекрывает гериатрию и охватывает гораздо более широкую область. Как наука, геронтология изучает процессы старения и состояния стариков. Т. о., часть геронтологов занимается фундаментальными исследованиями и разработкой теорий старения. Др., несравнимо большая их часть, работая в области прикладной геронтология, занимается оказанием требуемой помощи престарелым людям либо непосредственно, либо косвенно, через проведение оценочных обследований, разработку и реализацию соц. политики, организацию программ оздоровления и соц. обеспечения и руководства такими программами.

Область исследований геронтология неизбежно является междисциплинарной. Все дисциплины социологических и поведенческих наук, равно как и многие области биологических наук, имеют отношение к старению и старикам.

Старение связано с биологическими изменениями. Некоторые происходящие с возрастом изменения явно вызваны действием биологического фактора, что неоспоримо подтверждается некоторыми заболеваниями. Др. возрастные изменения могут быть обусловлены либо биологическим процессом, либо переменами в условиях жизни конкретного человека, которые, в свою очередь, ускоряют ход биологических изменений. Ситуационные изменения могут варьировать от международных экономических и политических событий до таких сугубо личных событий, как выход на пенсию, смерть супруга и душевный разлад. Что касается биологических наук, первостепенный интерес для геронтологии представляют такие их области, как биология клетки, эндокринология и фармакология, генетика и долголетие, иммунология, молекулярная биология и биохимия, морфология, нейробиология, диетология и физиология.

Геронтология связана практически со всеми специальностями клинической медицины. Особый интерес для геронтологии представляют такие ее области, как кардиология, дерматология, эндокринология, гастроэнтерология, гинекология, гематология, ревматология, нефрология, неврология, онкология, офтальмология, ортопедия, отоларингология, фармакология, психофармакология и урология. Примером области геронтологии, в которой активно могут работать психологи-практики и в которой могут проводиться психологические, социологические и/или социологические исследования, является удаление от дел (выход на пенсию).

Любая область или предмет интереса психологии, поведенческих и соц. наук, а так же наук о жизни и здоровье, за исключением сугубо специфичных для другой возрастной группы, представляются подходящими для исследований в геронтологии. Важнейший и наиболее трудный вопрос во всех чисто геронтологических исследованиях -- определение изменений, вызванных возрастом или старением как таковыми, т. е. изменений, являющихся всеобщими и связанными исключительно со старением, а не с социальными или культурными факторами, действие которых может отличаться в разных популяциях. Растущее признание в геронтологии важности культурных и межнациональных исследований отражает попытки сконцентрировать внимание на этом вопросе и исследовать эффективность отличающихся в разных культурах принципов и методов борьбы со старением.

В работах Гиппократа (460-377 до н.э.) и Аристотеля (384- 322 до н.э.) были изложены первые положения геронтологии. Гален (199 - 129 до н.э.) и Авиценна (980-1037 до н.э.) считали основными факторами, сохраняющими здоровье и способствующими долголетию, диету физические упражнения, теплые ванны и массаж.

Родоначальником современной отечественной геронтологии считается И.И. Мечников (1845-1916). Его работы были посвящены роли межтканевых взаимоотношений в механизмах старения. Условия жизни современного общества, особенно заболевания широко распространенные во второй половине жизни - атеросклероз, ишемическая болезнь сердца (ИБС), гипертоническая болезнь (ГБ), сахарный диабет (СД), и т.д., приводят к преждевременному старению человека. Многочисленные примеры долгожительства и результаты современных научных исследований дают право считать, что возможные сроки максимальной длительности человеческой жизни при физиологическом старении людей могут колебаться в диапазоне 100-120 лет. Старение населения - одна из основных проблем, тревожащих в настоящее время почти все без исключения страны мира. Пожилые люди становятся отдельной демографической, социальной и медикобиологической категорией, требующей специального подхода к решению своих проблем.

2.1 Клиническая геронтология через несколько десятилетий

Принимая во внимание прогресс нанотехнологии, а также то, что для противодействия старению необходима системная, массовая коррекция структуры организма на молекулярном уровне, можно предположить как будет выглядеть процесс лечения старения через несколько десятилетий.

Основными составными частями геронтологической клиники будущего будут устройство для синтеза молекулярных роботов, суперкомпьютер, прибор для организации взаимодействия между роботами и суперкомпьютером (типа магнитно- резонансного томографа). Безусловно, для управления ими будет необходим высококвалифицированный персонал. Процесс лечения будет происходить примерно следующим образом. Пациенту вводится инъекция молекулярных роботов, затем он помещается в "томограф", и в суперкомпьютере запускается программа для диагностики и лечения. По окончании лечения молекулярные роботы инактивируются и выводятся из организма. Пока трудно оценить длительность одной процедуры и их количество. Эти параметры будут зависеть от стадии процесса старения, от производительности и качества работы молекулярных роботов, от глубины познания механизмов старения и т.п.

Во время лечения молекулярные роботы будут выполнять следующие операции: узнавание определенных фрагментов молекул и клеток, разрыв или соединение частей молекул, добавление или удаление молекулярных фрагментов, полная разборка и сборка молекул и клеточных структур по определенной программе. В результате этих операций будет осуществлено полное восстановление всех повреждений, произошедших в клетке в процессе старения. Например, будут разобраны молекулярные сшивки в липидных мембранах и белках, произведена их "декарамелизация" (удаление неспецифически присоединившихся к ним молекул глюкозы), удалены накопившиеся вредные продукты обмена, восстановлена правильная последовательность нуклеотидов в ядерной и митохондриальной ДНК, восстановлена структура хроматина, характерная для здорового состояния клетки.

Дополнительно к такой процедуре лечения старения (молекулярной хирургии) можно будет производить молекулярное протезирование - долговременный ввод в клетку автономно функционирующих молекулярных роботов, которые будут предотвращать молекулярные повреждения или лечить их сразу после возникновения (например, инактивировать ускользнувшие от естественных защитных систем свободные радикалы).

Также молекулярные робот могут участвовать (как наряду с генной инженерией, так и вместо нее) в перепроектировке генома клетки - в изменении генов или добавлении новых для усовершенствования функций клетки. Причем в конечном счете может оказаться, что после такого усовершенствования старение замедлится настолько, что в его лечении уже не будет необходимости. Однако, значительная перепроектировка генома может привести к искусственной трансформации Homo sapiens в другой биологический вид, что может вызвать негативную общественную реакцию или оказаться нежелательным по иным причинам. В то время как описанное выше нанотехнологическое лечение старения не ведет к таким последствиям, и с этой стороны оно имеет преимущество перед генно-инженерными методами.

Помимо вышеописанных возможностей нанотехнология открывает еще один способ борьбы со старением. Если окажется, что по каким-либо причинам молекулярные роботы не смогут вылечить болезнь, связанную со старением (это достаточно вероятно на начальных этапах становления наногеронтологии), то тогда можно будет прибегнуть к анабиозу - обратимо заморозить человека для его длительного хранения при ультранизкой температуре с целью его лечения медицинскими методами еще более отдаленного будущего.

На сегодняшний день основная проблема здесь состоит в том, что существующие технологии замораживания позволяют осуществить полный цикл замораживания-размораживания только для биологических объектов небольших размеров (несколько миллиметров), так как их можно тщательно подготовить к замораживанию (в большинстве случаев такой подготовкой является перфузия раствором криопротектора). В более больших объектах качественную подготовку провести не удается (главным образом из-за неоднородности биологических тканей, входящих в состав организма), что ведет к неравномерным скоростям замерзания различных участков тканей и органов, к возникновению химических градиентов и механических напряжений. Результатом этого является образование многочисленных повреждений на клеточном (разрыв стенок клеток) и на тканевом (микротрещины) уровнях. Что делает простое размораживание, без предварительного исправления повреждений, невозможным.

Эти повреждения, а также последствия частичного разрушения клеток во время нахождения пациента в терминальном состоянии могут быть ликвидированы посредством применения молекулярных роботов . Причем операции, производимые ими, будут примерно такими же как и для борьбы со старением. Помимо помощи в оживлении пациентов, замороженных сегодняшними методами, в будущем при использовании молекулярных роботов можно достичь и замораживания без повреждения организма за счет придания клетке свойств, делающих ее устойчивой к воздействию сверхнизких температур .

Надежда на оживление будущими медицинскими технологиями привела к экспериментам по замораживанию терминальных пациентов, проводимых рядом частных американских клиник (на сегодняшний день заморожено и хранится около ста человек [24]). Причем если до недавнего времени общественное отношение к такой практике было скорее ироничным, то после обоснования реальности оживления замороженных пациентов при помощи нанотехнологии это отношение стало меняться к серьезному. В этом смысле показательна статья в известном американском журнале "Тайм" посвященном проблеме достижения "вечной молодости" . В ней медицинский анабиоз (называемый в Америке крионика) и нанотехнология названы наиболее перспективными средствами продления жизни ближайшего будущего. Стоит заметить, что ведущие американские специалисты по молекулярной нанотехнологии имеют контракт на замораживание и участвуют в исследованиях по этой проблеме.

Тут может возникнуть закономерный вопрос: будет ли лечение в геронтологической клинике будущего доступно для любого человека? Для ответа на этот вопрос нужно рассмотреть прогнозы относительно немедицинских аспектов применения нанотехнологии. Предполагается, что нанотехнологические устройства смогут полностью заменить существующие промышленные и сельскохозяйственные технологии, во много раз увеличив их производительность и снизив затраты [16]. Все операции будут сведены к перестройке расположения атомов в исходных материалах, получаемых из воды, воздуха и песка. Причем поскольку молекулярные роботы, производящие эти операции, будут использовать солнечную энергию и изготовлять самих себя, затраты на обеспечение всех людей пищей, одеждой, жильем, средствами передвижения и энергией (топливом) будут ничтожными. Среди всего прочего это будет означать дешевизну медицинского оборудования и легкость организации его массового производства. Это позволяет предположить, что и в целом стоимость медицинского обслуживания будет невелика, и оно будет доступно практически каждому человеку. Следует также отметить, что применение нанотехнологии в космонавтике и планетной инженерии позволит решить проблему перенаселения Земли, которая часто приводится в качестве аргумента против исследований по проблеме продления жизни.

2.2 Реалии, возможности и надежды геронтологии

Задача геронтологии - увеличение индивидуальной, а может быть и видовой продолжительности жизни, улучшение качества жизни - предупреждение старческой дряхлости, возрастной патологии. Пятнадцать лет назад, по данным института геронтологии, 37,1% опрошенных экспертов из разных стран полагало, что темп старения человека с помощью препаратов - геропротекторов, удастся замедлить к концу XX века, а сейчас 21,7% полагают, что это удастся сделать к 2010 году.

Пятнадцать лет назад 17,9% экспертов считало, что прорыв видового барьера продолжительности жизни произойдет к 2040 году, а сейчас 39,0% полагают, что это случится позже, а 61,0% считает это вообще нереальным. Прогнозы не сбываются. Вместе с тем, следует признать реальной принципиальную биологически обоснованную возможность разработки средств продления жизни. Вот три группы факторов, подтверждающих это:

v сама природа создала видовое разнообразие в продолжительности жизни от нескольких часов до сотен лет;

v внутри любого вида и, в том числе и человеческой популяции, есть удивительные примеры долголетия, т. е. возможности особого пути возрастного развития;

v экспериментальная геронтология уже сегодня знает подходы к увеличению индивидуальной продолжительности жизни на 30-50%.

С позиции биолога и медика - в конечном итоге, продолжительность жизни человека определяется триадой: вид, наследственность, образ и условия жизни. Средняя продолжительность жизни человека в разные века была разной. В Древнем Риме, к примеру, средняя продолжительность жизни была равна 20-25 годам. Виной, конечно, - болезни, среда, образ жизни. Крупнейшие геронтологи полагают, что видовая продолжительность жизни (как бы потенциальная продолжительность жизни) человека с веками не меняется. Однако, многое изменилось в биологии человека за сотни лет - и длительность периода роста и репродуктивного периода, и физическое развитие (рыцарские доспехи не налезут на усредненного современного юношу); и количество информации, перерабатываемой мозгом. Это и многое другое позволяет рискнуть утверждать, что видовая продолжительность жизни (ПЖ) также возросла и человеку сейчас больше ассигновано, чем раньше.

Для механизмов увеличения продолжительности жизни важно иметь хорошую наследственность, долголетних родителей. Конечно, лучше иметь, чем не иметь, и доказательств этому много. Однако, только у 30-50% долгожителей в роду были долголетние родители. Наследование окажется еще меньше, если учесть, что в семьях долгожителей, а они часто многодетны, только немногие потомки живут долго. Некоторые исследователи полагают, что если продолжительность жизни родителей превышает среднюю ПЖ населения на 20 лет, то потомки выиграют из этого “наследства” только 3-5 лет дополнительной жизни. Следует иметь в виду, что при слиянии половых клеток происходит не простая суммация их генетического аппарата, а его перекомбинация, которая приводит к изменению характера генной регуляции, к иному уровню течения биологических процессов.

Ряд крупных демографов в СССР еще в 70-х годах прогнозировали, что к 2000 году средняя продолжительность предстоящей жизни (это показатель того, сколько проживет родившийся в данное время человек при данном уровне смертности) будет равен 80-85 годам. Однако, средняя продолжительность жизни не нарастает, а падает. В 1996 г. для мужчин она составляла 61,2 года, для женщин - 72,7, общая - 67,2 года. Вместе с тем, одним из основных резервов для повышения средней продолжительности жизни в экономически развитых странах являлось уменьшение разрыва между смертностью мужчин и женщин. Следует признать, что определенный разрыв в продолжительности жизни в 3-5 лет предопределен биологически - особенности генетического аппарата (у женщин две Х-хромосомы), соотношение половых гормонов, эволюционно закрепившийся более высокий уровень адаптационных механизмов в связи с предстоящей нагрузкой при беременности, более растянутый во времени климактерический период у мужчин и др. Ведь именно климактерические нарушения часто становятся причиной развития патологии.

По расчетам исследователей в разных странах мира здоровье народа на 45-55% определяется образом жизни, на 17-20% - внешней средой, природно-климатическими условиями; на 8-10% - генетической биологией человека; на 8-10% - здравоохранением. Существует прямая связь между национальным доходом на душу населения, его рациональным распределением и продолжительностью жизни народа. В Украине многое - и экология, и материальные факторы, и доход на душу населения, и здравоохранение - становятся причиной низкой продолжительности жизни. Медицинская помощь пожилым при стремительно нарастающей ее платности становится более важной причиной смертности у нас в сравнении с другими странами. Еще в XVIII веке французский философ Ш.Л.Монтескье писал: “Человек не имеет более страшного врага, чем болезнь, а что такое нищета, как не непрерывная болезнь?”

Более 30 лет назад выдвинули адаптационно-регуляторную теорию возрастного развития. Адаптационной (приспособительной) она называется потому, что объясняет главное: почему развивается старение, почему при старении сокращаются приспособительные возможности организма - основа снижения качества жизни, развития болезней, увеличения вероятности смерти. Регуляторной она называется потому, что объясняет наступающие с возрастом изменения, нарушения регуляции, вернее саморегуляции. В организме все регулируется, однако, в возрастных изменениях особое значение имеют сдвиги на двух уровнях: а) изменения в регуляции работы генов, в которых заключен код построения белков, б) изменения в нервной и гормональной регуляции. Именно на этом пути анализа фундаментальных механизмов старения нам с большой группой сотрудников Института геронтологии АМН Украины удалось доказать, что наряду с процессом старения существует и процесс антистарения или, как мы его еще называем, витаукт (от лат. вита - жизнь, ауктум - увеличивать). Антистарение яснее и понятней; витаукт - правильнее. Антистарение потому и является витауктом, что не только противодействует старению, но и приводит к новым формам функциональной организации, способствующим увеличению адаптационных возможностей организма в эволюции. Иными словами, старение и антистарение являются важными факторами эволюции организма. Раньше и теперь обсуждается одна сторона проблемы: влияет ли эволюция на старение. Сейчас следует обсуждать и другую сторону проблемы: старение и антистарение влияют на эволюцию, приводя к закреплению по наследственности определенных адаптивных механизмов. Проявление процесса антистарения удалось выявить на разных уровнях жизнедеятельности организма. Причем часть механизмов антистарения закреплена наследственно. К примеру, система “репарации” генетического аппарата; система обезвреживания так называемых свободных радикалов, повреждающих белки, нуклеиновые кислоты, мембраны клеток (система антиоксидантов) и др. Другие механизмы антистарения активируются в ходе старения благодаря саморегуляции живого (активация ряда ферментов, повышение чувствительности ряда клеток к гормонам при ослаблении функции некоторых желез внутренней секреции, гипертрофия и многоядерность клеток и др.). Одни механизмы антистарения направлены на создание более надежных, менее разрушаемых, менее подверженных старению систем; другие на компенсацию, ликвидацию последствий старения. Баланс процессов старения и антистарения определяет продолжительность жизни, долговечность организма.

Биологи и медики всегда и везде искали, что ослабляется, нарушается в процессе старения, и не фиксировали внимание на не менее важном - что мобилизуется, активируется с возрастом - на процессе антистарения. В конечном итоге, баланс процессов старения и антистарения, витаукта определит продолжительность жизни и все возрастное развитие. До сих пор нет единства мнений о термине “онтогенез”, предложенном Э.Геккелем в 1866 г. Одни понимают под этим период становления организма (так понимал и сам Геккель), другие говорят даже о позднем онтогенезе, включая сюда старость. Наши представления о балансе старения и антистарения, витаукта позволяют предложить новую возрастную классификацию. Все возрастное развитие можно назвать этагенезом (от греч. этас - возраст). Мы предлагаем все возрастное развитие, весь этагенез разделить на три периода: онтогенез в его классическом понимании, как период реализации генетической программы, период роста и становления репродуктивной способности, мезогенез - относительно стабильный период, период баланса процессов старения и антистарения, витаукта; геронтогенез - период преобладания процессов старения над витауктом, период неуклонного снижения жизнеспособности, приспособительных возможностей организма. Между этими периодами нет резких переходов. На основании всего этого можно предложить следующую биологическую формулу: этагенез = онтогенез + мезогенез + геронтогенез. Продление периода мезогенеза привело бы к оптимальному изменению не только количества, но и качества жизни. Мы полагаем, что геронтология - это наука о долговечности организма, и воздействия на повышение надежности, долговечность организма должны быть направлены на все этапы этагенеза. Геронтология в будущем все больше и больше внимания будет обращать на процессы антистарения, витаукта. Это будет не просто оптимистическая тенденция в развитии геронтологии, но и новая идеология науки.

Все мы стареем одинаково и каждый из нас стареет по-своему. Для старения характерна гетерохронность - различие во времени наступления выраженных проявлений старения. Так, к примеру, атрофия вилочковой железы у человека начинается в период полового созревания, а некоторые функции гипофиза сохраняются до глубокой старости. Гетеротропность - неодинаковая выраженность процесса старения в различных структурах организма. Так, например, возрастные изменения в пучковой зоне коры надпочечников выражены меньше, чем в клубочковой и сетчатой зонах.

Одни параметры организма прогрессивно снижаются после достижения зрелого возраста; другие существенно не изменяются с возрастом; третьи возрастают). Существуют общие фундаментальные механизмы и проявления старения и их индивидуальная вариабельность. Все это позволило нам сформулировать положение о существовании синдромов старения. Это синдромы, характеризующиеся более выраженными проявлениями со стороны той или иной системы: нейрогенной, эндокринной, гемодинамической и др. Особенно важны синдромы, выделяемые по темпу старения,- ускоренное и замедленное старение. Ускоренное старение характерно сейчас для нашей популяции. Оно является основой более раннего развития возрастной патологии (атеросклероз и его последствия, рак, диабет и др.) и тем самым - одной из ведущих причин сокращения продолжительности жизни. Ускоренное старение снижает работоспособность, репродуктивную способность, сказывается на памяти, эмоциях, поведении, вегетативных реакциях человека и др.

Ускоренное старение развивается в результате действия комплекса внешних и внутренних факторов (болезнь, наследственный груз, образ жизни, экология). Пожалуй, ничто так не моделирует ускоренное старение, как ионизирующее облучение. Все это делает понятным, что предупреждение ускоренного старения будет наиболее эффективным подходом к профилактике основных болезней человека, увеличению продолжительности его жизни.

Синдром замедленного старения ведет к долголетию, к увеличению продолжительности жизни. При замедленном старении уровень многих функциональных и метаболических показателей у 80-90-летних людей такой, как в общей популяции у 60-70-летних. Главная задача всей системы профилактики в будущем - перевести ускоренное старение в замедленное. Для характеристики темпа старения, типа его течения важно определение биологического возраста. В Институте геронтологии АМН Украины разработан ряд батарей тестов для определения как общего биологического возраста, так и парциального (биологический возраст отдельных систем). Их сопоставление друг с другом позволяет установить за счет какой системы в большей мере изменяется общий биологический возраст. В основе как ускоренного, так и замедленного старения у разных людей может лежать разный баланс процессов старения и антистарения.

Генетический аппарат можно назвать “клавиатурой жизни”. Если жизнь на Землю была перенесена из космоса или создана Всевышним Молекулярным Биологом, то сделано это было в виде молекулы ДНК. Конечно, во Вселенной где-то существует живое, если не сказать разумное. Оно должно быть основано на двух принципах - информации и самовоспроизведении. Трудно придумать более подходящее и универсальное для этого, чем ДНК и генетическая информация. Благодаря этим принципам они могут создавать живое, хотя и несходное с земным. В каждом из генов расположен код, программа построения отдельного белка. Геном имеет мощный регуляторный аппарат. Кто-то правильно сказал, что в геноме одной клетки находится больше информации, чем в Британской энциклопедии. В каждой клетке “работают” только 4-5% генов. В зависимости от регуляции генов будет реализовываться генетическая информация, происходит дифференцировка клетки.

Есть давний спор о возрасте и творчестве, о возрасте и качестве жизни. Л.Н.Толстой в возрасте 82 лет писал в своей записной книжке: “В глубокой старости думают, что доживают свой век, а, напротив, тут-то идет самая драгоценная нужная работа жизни и для себя и для других. Ценность жизни обратно пропорциональна квадрату расстояния от смерти”. Все это - не только философское утверждение, а почти математическая формула. Действительно, чем раньше человек задумывается о смерти, тем раньше все второстепенное уходит на задний план и остается главное, во имя чего стоит жить. Действительно, нет молодых и старых ученых, писателей, художников и т.д. Есть талантливые и бесталанные.