-ѕоиск по дневнику

ѕоиск сообщений в Agastiar

 -ѕодписка по e-mail

 

 -—татистика

—татистика LiveInternet.ru: показано количество хитов и посетителей
—оздан: 20.09.2011
«аписей: 10
 омментариев: 1
Ќаписано: 20

Ќа пути к бессмертию

ƒневник

¬торник, 20 —ент€бр€ 2011 г. 22:56 + в цитатник

ќЅў≈Ѕ»ќЋќ√»„≈— »… ѕќƒ’ќƒ   »«”„≈Ќ»ё ѕ–»–ќƒџ —“ј–≈Ќ»я

                                          

                                    „ернилевский ¬. ≈.

ћосковский государственный медико-стоматологический университет

Ѕиологические проблемы старени€ и увеличени€ продолжительности жизни. ћ. Ќаука. 1988, с.21-32.

“√еронтологи€ и гериатри€”, јльманах, ¬ып.1. ћ. :Ќ»» геронтологии ћ« –‘. 2001. —.21-24.
 

     

       –ассмотрение старени€ и самообновлени€ с общебиологических позиций позвол€ет изучать общие закономерности этих процессов в природе. Ёти закономерности свод€тс€ к следующему. ѕроисхождение старени€ в эволюции св€зано с по€влением эукариотов, полового процесса и жизненных циклов (∆÷). —тарение универсально дл€ ∆÷ эукариотов; в ∆÷ старение про€вл€етс€ у половых особей и св€зано с половым созреванием (ѕ—). Ѕесполым поколени€м в ∆÷ старение не свойственно.
       ¬ процессе развити€ организма репродуктивные (тотипотентные) клетки дают начало половым и стволовым клеткам (— ); другие соматические клетки вступают на путь дифференцировки, заканчивают делени€ в терминальной фазе дл€ выполнени€ своих функций и затем гибнут. —  обеспечивают полное самообновление организма до полового созревани€ (ѕ—), необходимого дл€ созревани€ половых клеток; старение начинаетс€ с момента ѕ— и св€зано с переключением программы развити€ на репродуктивную функцию организма; далее вступают в действие механизмы старени€, различные у разных систематических групп.
        —корость старени€ существенно зависит от вида размножени€, однократного или многократного. ” большинства видов наблюдаетс€ резкое замедление старени€ и радикальное продление жизни при переживании в гипобиозе неблагопри€тных (сезонных и др.) условий.
»зложенный подход позвол€ет указать способы радикального продлени€ жизни организмов, воздейству€ на причины старени€. —пособы основаны на задержке развити€, бесполого размножени€ и ѕ— с помощью: понижени€ температуры тела, голодани€, изменени€ в среде концентрации ќ2 и —ќ2, снижени€ обмена веществ, удалени€ гонад и половых продуктов, воздействи€ на отделы головного мозга, ответственные за ѕ—.

 

 лючевые слова: общебиологический подход, старение, радикальное продление жизни
 

      насто€щему времени предложены всевозможные идеи и гипотезы старени€. ќбычно выдвигаетс€ постулат и привод€тс€ доказательства св€зи его с причиной ста­рени€. ќднако при воздействии на эти причины не удаетс€ существенно замедлить старение. ¬ыдвигаетс€ нова€ гипотеза и т.д. ¬ыход состоит в применении научной методологии к выбору самого подхода к изучению природы старени€. ясно, что старение – про€вление живого, снижение жизнеспособности. ѕоэтому старение следует выводить из определени€ жизнь. —огласно теоретической биологии, общеприн€того определени€ сущности жизни нет, но оно может быть получено переводом философской формулы (‘.Ёнгельса, 1878) на биологический €зык [5]. —огласно этому определению, жизнь есть способ существовани€ белковых тел, который по существу состоит в их самообновлении и осуществл€етс€ через такой обмен, когда они ими же создаютс€ и разрушаютс€; управл€ть жизненными процессами (самообновлением и старением) необходимо через обмен веществ. Ѕелковые тела в современном смысле – это система носителей жизни, состо€ща€ из 4-х уровней организации: молекул€рно -генетический, онтогенетический, видовой и биоценотический. ÷ентральным звеном жизни €вл€ютс€ организмы, способные к самообновлению. ќни объедин€ют в себе 4 уровн€, которые обеспечивают бессмертие жизни на «емле.
      «адача состоит в изучении причин старени€ и самообновлени€ в природе или с чем эти причины св€заны. ƒл€ изучени€ этих €влений мы примен€ем общебиологический подход: нахождение наиболее общей закономерности €влени€ путем обобщени€ и анализа фактов и отсечени€ избыточной информации; затем, сравнением наличи€ или отсутстви€ этой закономерности у разных организмов вы€сн€етс€ различие, причина, старени€ или нестарени€, или с чем она св€зана; далее анализируютс€ возможности воздействи€ на причину.  ритерием замедлени€ старени€ €вл€етс€ увеличение максимальной продолжительности жизни (ћѕ∆). Ётот подход не требует никаких гипотез, используютс€ данные сравнительной геронтологии, общей биологии и биологии старени€ организмов всех систематических групп. ƒл€ упрощени€ задачи не учитываютс€: факторы, вли€ющие на темп старени€; механизмы старени€, которые отличаютс€ у разных видов; смертность от внешних причин; заболевани€ и отклонени€ в развитии.
    

ѕроисхождение половых процессов в эволюции жизненных циклов

     јнализ данных по эволюции жизни показывает, что первые добиологические структуры возникали с малой веро€тностью на основе гиперциклов [13] и разрушались. Ќепрерывность жизни в эволюции возникла на основе систем прокариотов, способных воспроизводить достаточное число себе подобных на основе комплементарности нуклеиновых кислот и изолированные оболочкой, обеспечивающей ѕ∆ системы до делени€. ” прокариотов во врем€ роста и созревани€ преобладает самообновление и до делени€ старение не про€вл€етс€. ѕоловой процесс отсутствуют. ќднако у них наблюдаетс€ генетическа€ рекомбинаци€: трансформаци€, трансдукци€, конъюгаци€, которые происход€т случайно, неточно и нерегул€рно. —читаетс€, что эти процессы позднее стали основой дл€ по€влени€ полового процесса, а возникли они у прокариотов как репарации ƒЌ  в услови€х повышенного ”‘-облучени€ при отсутствии озонового сло€. ѕри достижении в атмосфере критического уровн€ концентрации ќ2, равной 1% от современной (точка ѕастера), 2 млрд лет назад по€вились эукариоты с диплоидным состо€нием хромосом, митоз как основа бесполого размножени€, на основе которого возник мейоз – основа половых процессов. Ќа основе митоза и мейоза возникли жизненные циклы (∆÷) одноклеточных и многоклеточных организмов с чередованием гапло- и диплофаз половых и бесполых поколений (длительность ∆÷ определ€етс€ числом поколений); ∆÷ с метаморфозом - совокупность фаз развити€ от зиготы (у насекомых, л€гушек и др.); ∆÷ с пр€мым развитием (у большинства позвоночных, пауков и др.) совпадает с онтогенезом.
     ¬едущим звеном ∆÷ €вл€етс€ половой процесс, который регул€рно восстанавливает ∆÷, т.е. делает ∆÷ устойчивой единицей развити€. ќн обнаружен почти у всех исследованных эукариотов.
—в€зь старени€ со способом размножени€
      »звестно, что необходимым условием существовани€ и выживани€ видов €вл€етс€ способность организмов к размножению. ¬ процессе эволюции виды создали множество форм размножени€, которые представл€ют 2 способа: бесполое и половое размножение.

   ¬ ∆÷ большинства видов беспозвоночных наблюдаетс€ чередование бесполых и половых поколений (производ€щих половые клетки).     ѕричины прекращени€ индивидуального развити€ этих поколений существенно различаютс€ и св€заны со способом размножени€.   Ѕесполые организмы посто€нно реорганизуют и обновл€ют свои структуры, обладают хорошей способностью к регенерации и росту. ѕрекращение их жизни наступает не вследствие старени€, а при активации жизненных процессов и даже омоложении организма, так как после их делени€ или почковани€ дочерние особи оказываютс€ всегда моложе родительских. ¬ ∆÷ после серии бесполого размножени€ обычно по€вл€етс€ половое, как правило последнее, поколение, у которого с наступлением ѕ— снижаетс€ способность к регенерации, росту и обновлению, по€вл€ютс€ возрастные изменени€, всегда привод€щие организм к старости и гибели с трупом. ¬ ∆÷ с метаморфозом или с пр€мым развитием старение организма наблюдаетс€ в половой стадии (имаго у насекомых).
     Ѕесполое размножение €вл€етс€ универсальным в ∆÷ организмов всех видов, в т.ч. и у человека. ќно происходит у разных видов на разных стади€х развити€ организмов. ” высших организмов на стадии делени€ бластомеров возможно разделение этих бластомеров, из которых развиваютс€ целые организмы, у человека одно€йцовые близнецы. ѕосле ѕ— у них происходит старение.

 

           —в€зь начала старени€ с половым созреванием

   —тарение одноклеточных в ∆÷ про€вл€етс€ на уровне клона. ѕосле определенного числа агамных делений они дифференцируютс€ на гаметоциты. ¬ период образовани€ половых особей (гамонтов) в среде по€вл€ютс€ т.н. ”половые вещества” – пептиды с ћћ 11-12 кƒа [19], наступает ѕ— клона и темп делени€ клеток замедл€етс€. ѕри задержке полового процесса (конъюгации) темп делений продолжает снижатьс€, происход€т изменени€ в €дерном аппарате, жизнеспособность клеток угнетаетс€, клон стареет и вырождаетс€. ѕри наличии полового процесса прежний ∆÷ заканчиваетс€ и начинаетс€ новый ∆÷ с другим генотипом. ѕоказано, что у разных видов инфузорий между периодом ѕ— и ѕ∆ клона наблюдаетс€ линейна€ зависимость[23].
—реди колоний наиболее изучены вольвоксовые. Ќизшие из них Gonium, Pandorina, Eudarina имеют 4,8,16 клеток, которые сначала дел€тс€ и образуют бесполые колонии, затем происходит ѕ— колоний, все клетки станов€тс€ гаметами и колониальный организм распадаетс€ [3], хот€ старени€ клеток здесь нет. ” 32-клеточных Pleudorina наблюдаетс€ дифференцировка на 4 соматических и 28 репродуктивных клеток. ѕоследние образуют сначала бесполые, а затем половые колонии, в которых в результате половой дифференцировки из репродуктивных клеток образуютс€ гаметы, они увеличиваютс€ в размерах за счет соматических клеток, которые тер€ют жизнеспособность и гибнут, колони€ распадаетс€. «десь впервые наблюдаетс€ старение соматических клеток. ќбычно колонии с 32 и более клетками устойчивы и у них впервые образуетс€ передне-задн€€ ось, как у многоклеточных. –епродуктивные клетки наход€тс€ в задней части. ѕредполагаетс€, что у многих вольвоксов репродуктивные клетки обособл€ютс€ от соматических вследствие наличи€ т.н. зародышевой плазмы [1] (см. ниже) в задней части колонии [21].  олонии Volvox carteri имеют 2000 мелких соматических клеток и 16 крупных репродуктивных. ƒифференцировка на эти типы клеток происходит на стадии 16-32 клеток. ”становлено, что эти типы клеток синтезируют различные виды полипептидов [18]. ¬ период половой дифференцировки колонии возникают изменени€ в синтезе этих пептидов, репродуктивные клетки дел€тс€ очередной раз и превращаютс€ в 32 гаметы, а соматические клетки дегенерируют, в них снижаетс€ число рибосом и клеточное дыхание, по€вл€ютс€ липидные тела, происходит сдвиг метаболических путей и колони€ распадаетс€. ”становлено, что полова€ дифференцировка у вольвоксов происходит под вли€нием гликопротеидов с ћћ 25-30 кƒа [20].
—в€зь старени€ с ѕ— закрепилась “раз и навсегда” в эволюции многоклеточных организмов.

 

—тарение организмов с однократным и многократным половым размножением

     —равнительный анализ биологии многоклеточных организмов показывает, что старение у них наблюдаетс€ в ∆÷ у половых поколений после ѕ—. ѕо скорости старени€ все виды можно разделить на 2 группы: с однократным и многократным половым размножением.
      Ќаиболее €рко св€зь старени€ с ѕ— про€вл€етс€ у организмов с однократным размножением: после ѕ— и размножени€ они быстро стареют и умирают. Ёто наблюдаетс€ у многих видов животных почти всех систематических групп и у монокарпических растений.
Ќапример, гидры (тип кишечнополостные) при определенных услови€х могут почковатьс€ без признаков старени€ [2]. ѕереход к ѕ— у некоторых видов гидр происходит при повышении, у других – при понижении температуры среды или при изменении концентрации —ќ2. ѕосле образовани€ гамет гидры быстро стареют и погибают. ѕоказано, что развитие гонад у них контролируетс€ нейросекретом нервных клеток гипостома [8].
      ∆÷ морских гидрозоев (Obelia и др.) заканчиваетс€ также половым поколением (медузы), которые после ѕ— образуют половые продукты и отмирают.
    Ѕыстра€ гибель половых особей после ѕ— характерна дл€ червей (в классах волосатиков, коловраток, размножающихс€ партеногенетически, нематод род Heterodera, полихет, олигохет).     Ѕыстрое старение организмов происходит после ѕ— в период размножени€ и находитс€ под контролем нейросекретов гангли€ (по данным общей эндокринологии).
     ћногие из однолетних форм голожаберных моллюсков и осьминоги (Octopus) после ѕ— прекращают рост и умирают сразу после откладки €иц. √ибель животных вызывают гонадотропные гормоны головного мозга.
       ¬ ∆÷ колоний мшанок ( род Plumatella тип щупальцевые) и боченочников (тип хордовые) после бесполого размножени€ образуютс€ половые поколени€, которые после выработки гамет отмирают.
      —реди членистоногих быстра€ гибель после размножени€ имеет место у ракообразных (веслоногих, ветвистоусых, разноногих и др.), многоножек, паукообразных (Linphiidae, Licosidae) и насекомых (пчЄл, ос, муравьев, бабочек). »звестно, что ѕ— у членистоногих находитс€ под контролем различных нейрогормонов головного гангли€, например ювенильного гормона у насекомых.
    Ѕыстра€ гибель с признаками старени€ наблюдаетс€ после нереста у некоторых рыб (лососи, угри, пимефалес, сельдь черноспинка, голь€ны и др.) и круглоротых (миноги).
     —реди млекопитающих быстрое старение после однократного размножени€ известно у сумчатых мышей [15]
     —тарение монокарпических растений наступает сразу после цветени€ и плодоношени€ [6].
 

     —тарение организмов с многократным половым размножением, как правило, зависит от длительности ѕ—.
»звестно, что эволюционно молодые виды (дафнии, клещи, большинство насекомых) быстро созревают и имеют относительно короткую ѕ∆.
     ƒревние виды щитней, пауков, скорпионов, тараканов, иглокожих, моллюсков и рептилий созревают за несколько лет и имеют большую ѕ∆.
     ѕроведенный нами анализ данных по ѕ∆ и периоду ѕ— у 200 видов из 14 отр€дов млекопитающих, у некоторых членистоногих и рыб показал, что между этими параметрами имеетс€ линейна€ зависимость.
ќбработка многочисленных таблиц и кривых смертности людей, лошадей, овец, крыс, мышей, рыб, дрозофил и коловраток указывает на то, что минимум смертности у этих видов наблюдаетс€ в возрасте ѕ—, затем происходит старение.
” поликарпических растений, по данным [6], цветение и плодоношение оказывает существенное вли€ние на их старение. ѕри этом, в зависимости от срока начала плодоношени€, т.е. периода ѕ—, измен€етс€ и ѕ∆. ¬егетативный рост, как правило, исключает наступление цветени€, а последнее замедл€ет вегетативное развитие.

 

ѕолова€ дифференцировка–возможна€ причина старени€

   “аким образом, есть основани€ полагать, что процесс старени€ св€зан с состо€нием половой зрелости. ƒл€ этого состо€ни€ характерно созревание не только половой системы, но и полова€ дифференцировка всего организма. ѕериод ѕ— начинаетс€ с отделени€ половых клеток от соматических и дальнейшее развитие сомы происходит независимо от наличи€ или отсутстви€ половых клеток. ¬ процессе морфогенеза соматические клетки дифференцируютс€ и гибнут, однако старени€ организма до ѕ— не наблюдаетс€. —ледовательно старение организма св€зано с особенностью сомы не стареть до ѕ— и стареть после ѕ—. ¬ажно определить первичные факторы, вызывающие эту особенность. ¬ последние годы получили подтверждение идеи “.ћоргана (1937) об ооплазматической сегрегации - наличии в разных зонах цитоплазмы €йца и зиготы специфических морфогенов или факторов, которые при делении зиготы попадают в разные бластомеры и детерминируют развитие различных типов стволовых клеток (— ). ¬ частности, у всех изученных видов было доказано наличие в цитоплазме €йца и зиготы т.н. зародышевой плазмы («ѕ) – совокупности цитоплазматических факторов (половых детерминант), определ€ющих обособление и развитие половых клеток [1]. ѕрирода этих факторов изучаетс€. ¬ насто€щее врем€ «ѕ не рассматриваетс€ как наследственное вещество €дра (по ј.¬ейсману). »меютс€ данные о времени обособлени€ первичных половых клеток (ѕѕ ) от соматических у всех типов многоклеточных.
       ќбобща€ эти данные, можно сделать следующие выводы:
   ” организмов с половым размножением, например у млекопитающих, это обособление, т.е. начало половой дифференцировки организма, происходит в эмбриональном периоде развити€ [1]. ѕри делении зиготы одно €дро попадает в зону «ѕ. Ѕластомеры с таким €дром €вл€ютс€ тотипотентными — . ѕѕ  образуютс€ на стадии гаструлы при делении этих клеток и содержат «ѕ. ѕоказано, что за обособление ѕѕ  ответственна только «ѕ, а не €дро зиготы. ƒругие —  лишаютс€ «ѕ, однако в них присутствуют факторы, детерминирующие их развитие в определенный тип —  и способность к неограниченной пролиферации. ѕотомки этих —  вступают на путь соматической дифференцировки и в процессе морфогенеза гибнут (как и при старении), однако организм до ѕ— не стареет, а самообновл€етс€ за счет —  и его жизнеспособность повышаетс€. —нижение самообновлени€ (начало старени€) после ѕ— можно объ€снить тем, что —  начинают активно участвовать в репродуктивной функции организма, снижа€ функции обновлени€ других тканей. ќсобеннно это выражено у всех организмов с однократным половым размножением.
       ¬ ∆÷ с чередованием поколений у бесполых животных полное обновление (нестарение) осуществл€етс€ за счет полипотентных — .   ѕри переходе взрослых бесполых особей в половое (последнее) поколение из части — , содержащих «ѕ, образуютс€ ѕѕ , другие —  активно участвуют в ѕ— организма и гаметогенезе, а роль их в обновлении других тканей снижаетс€ [1,14]. ѕри этом, у губок обнаружены деструктивные процессы в зоне гаметогенеза с разрушением соматических клеток. ¬ определенных услови€х у некоторых животных (гидр, олигохет, полихет) возможен обратный переход от полового (стареющего) организма к бесполому [2,14]. ѕри этом состо€ние ѕ— подавл€етс€, гаметы лизируютс€, а —  полностью обновл€ют организм. ¬ этих услови€х можно продлевать жизнь организма неограниченно долго [2,11]. ѕричина снижени€ самообновлени€ св€зана с изменением функции —  после ѕ—. «а последние 30 лет получено много данных о наличии в ткан€х млекопитающих и человека несколько сот типов — . «а счет —  значительно обновл€ютс€ многие ткани: эпителиальна€ система, желудочно-кишечный тракт, печень, почки и др. ¬ насто€щее врем€ исследуютс€ механизмы ”пробуждени€” —  к пролиферации. ”становлено, что клоны —  могут увеличиватьс€, уменьшатьс€, исчезать, переходить в резерв и вновь по€вл€тьс€ после периода поко€. “аким образом, небольшое число (5-20) самоподдерживающихс€ —  могут обеспечить обновление всего клона клеток. »нтенсивно изучаютс€ молекул€рно-генетические механизмы самоподдержани€ и дифференцировки — , а также гуморальные факторы регул€ции микроокружени€ и делени€ — . Ќами изучаетс€ роль упаковки клеток в процессах морфогенеза, самообновлени€ и старени€. ћодельные эксперименты показывают, что деление —  можно активизировать уменьшением плотности упаковки окружающих их клеток. ¬о многих опытах на беспозвоночных было показано, что с помощью голодани€, снижени€ температуры тела или повышени€ в среде концентрации —ќ2 удаетс€ снизить обмен веществ, задержать ѕ— и старение организма [2,11]. ѕри этом происходит редукци€ тела, рассасывание старых тканей и разблокировка — . ѕри отмене воздействи€ организм обновл€етс€ за счет — . “акое воздействие позвол€ет увеличить ѕ∆ животных в дес€тки раз [11]. ” зимосп€щих млекопитающих в состо€нии гипобиоза также происходит редукци€ всех органов и тканей, в т.ч. скелета, резко снижаетс€ обмен веществ и процесс старени€ независимо от его причин и механизмов. ¬есной рост органов возобновл€етс€ за счет —  с признаками омоложени€ организма.
¬ыводы. ѕроисхождение старени€ в эволюции св€зано с по€влением эукариотов, полового процесса и ∆÷-ов. —тарение универсально дл€ ∆÷ эукариотов. ¬ ∆÷ старение про€вл€етс€ у половых особей, а бесполые организмы не стареют. Ќеобходимым условием старени€ организма €вл€етс€ состо€ние половой зрелости. ѕолова€ дифференцировка организма начинаетс€ с разделени€ половых и соматических клеток. –азделение соматических и репродуктивных клеток происходит у организмов с числом клеток 32 и более. –епродуктивные клетки, содержащие «ѕ, дают начало половым клеткам. —  получают от зиготы факторы, детерминирующие их развитие в определенный тип — . ƒругие соматические клетки вступают на путь дифференцировки и затем гибнут в процессе морфогенеза и старени€. —  обеспечивают полное самообновление организма до ѕ—, необходимого дл€ созревани€ половых клеток.   —тарение начинаетс€ с момента ѕ—. —нижение самообновлени€ св€зано с переключением —  на репродуктивную функцию организма. ƒалее вступают в действие механизмы старени€, различные у разных систематических групп (млекопитающие, насекомые, растени€ и т.д.).     ∆изнеспособность организма до окончани€ жизни определ€етс€ согласованной работой органов и систем и способностью их сохран€тс€ за счет самообновлени€.

 

                               ѕолова€ дифференцировка мозга

     ѕоследние данные нейороэндокринологии указывают на ведущую роль ÷Ќ— в половой дифференцировке организма млекопитающих [9].   ¬ критическом периоде раннего развити€ у них предопредел€етс€ полова€ дифференцировка различных областей мозга, главным образом гипоталамо-лимбических структур, эндокринной и некоторых биохимических систем таким образом, что после ѕ— они функционируют по женскому или по мужскому типу и в комплексе определ€ют состо€ние половозрелости. ѕолова€ дифференцировка затрагивает и другие органы, которые, по классическим представлени€м, не св€заны с половой функцией. Ќапример, половые различи€ метаболизма стероидных гормонов крыс мало св€заны с уровнем половых гормонов зрелой особи и с генетических полом.  »звестны и другие критические периоды наибольшей чувствительности эмбриона к воздействию материнского организма. ѕроведенный нами анализ показал, что в этих периодах определ€ютс€ и закрепл€ютс€ пути дифференцировки, которые про€вл€ютс€ у взрослых особей и могут оказывать существенное вли€ние на ѕ— и темп старени€.   началу ѕ— резко повышаетс€ активность многих биохимических систем и эндокринных органов, происходит созревание основных структур мозга и образуетс€ устойчива€ св€зь этих структур с эндокринной системой. ѕосле ѕ— функции большинства органов и систем нарушаютс€. “ак как возрастные изменени€ имеют типичный дл€ всех особей вида характер, можно заключить, что они вызваны нарушением органов центральной регул€ции, ответственных за контроль многих функций. ≈сть основани€ полагать, что такими органами €вл€ютс€ гипоталамо- лимбические структуры, функции которых существенно ослабевают с возрастом. ћеханизм этих нарушений и их св€зь с процессом старени€ изучены недостаточно.
ћожно предложить рабочую гипотезу о механизме старени€ как следствии изменени€ биоритмов после ѕ—. »меетс€ много данных о том, что формирование и согласование биоритмов практически всех показателей жизнеде€тельности млекопитающих наход€тс€ под контролем главного водител€ ритма, расположенного в супрахиазматических €драх (—’я) гипоталамуса, и других €драх, ответственных за ѕ— организма [4]. ѕри этом циркадные ритмы многих физиологических процессов, концентрации гормонов в крови и нейромедиаторов в мозгу достигают оптимума и синхронности в возрасте ѕ—. ≈сть основани€ полагать, что усиление функций различных органов а начале ѕ— млекопитающих возникает вследствие €влени€ резонанса при совпадении частот импульсов —’я с частотой осцилл€торов органов. Ќапример, такой резонанс, вследствие которого возрастает выброс люлиберина и Ћ√, установлен у крыс и людей между —’я и аркуатным €драми гипоталамуса [22]. ѕоказано, что сам главный водитель ритма у мышей и хом€ков измен€етс€ с возрастом, начина€ с ѕ—. јмплитуда большинства биоритмов у млекопитающих снижаетс€ после ѕ— и измен€ютс€ фазовые отношени€ между ритмами. ƒесинхронизаци€ биоритмов постепенно охватывает весь организм и может играть важную роль в возрастной патологии. ” старых крыс и людей установлены нарушени€ ритмов уровн€ гормонов в крови и активности ферментов в печени, эстрального цикла и цикла ритма сна, св€занные с расстройством функции —’я вследствие изменени€ обмена моноаминов в ÷Ќ—. ¬озрастное распределение десинхронизации биоритмов асимметрично и отклон€етс€ в сторону пожилого возраста. »звестно, что и большинство других биологических процессов €вл€ютс€ асимметричными и неравновесными. Ёто про€вл€етс€ в неравномерных вариаци€х параметров этих процессов относительно нормы в течение суток и года.  ак показывают простые расчеты, с возрастом в распределении этих процессов должен происходить самопроизвольный сдвиг и, следовательно, разнонаправленна€ десинхронизаци€ биоритмов.

 

                —езонные ритмы изменени€ скорости старени€

     ћногие факты о механизмах старени€ получены в лаборатории без учета условий обитани€ животных. ќднако известно, что жизненные циклы многих видов в природе св€заны с годовыми биоритмами, которые наблюдаютс€ у животных, живущих дольше года; если ѕ∆ меньше года, то на сезонные изменени€ реагируют попул€ции [4].
      “ак, у шмелей, некоторых видов пчел, бабочек, комаров и других насекомых с ѕ∆ меньше года самцы осенью умирают, а самки перезимовывают, при этом стареют они медленнее и живут намного дольше самок летних генераций.
      Ѕольшинство беспозвоночных, пресмыкающихс€, земноводных, некоторые виды рыб, птиц (козодои), многие виды грызунов, насекомо€дных, рукокрылых, неполнозубых, медведи, лемуры (низшие приматы) впадают в состо€ние гипобиоза во врем€ оцепенени€ или сп€чки зимой или во врем€ летней засухи [7]. ¬ этом состо€нии происходит перестройка многих физиологических процессов, подавл€етс€ функци€ гонад и замедл€етс€ старение.

 

                               —пособы продлени€ жизни

      »зложенный подход позвол€ет указать способы существенного продлени€ жизни организмов, воздейству€ на причины старени€. ¬о многих опытах на беспозвоночных эти способы позволили в дес€тки раз увеличить ѕ∆ одноклеточных, гидр, планарий, олигохет, полихет, насекомых и др. [2,11].
    —пособы продлени€ жизни этих организмов основаны на понижении обмена веществ с помощью изменени€ температуры тела, концентрации —ќ2 и ќ2 в среде, голодани€, удалени€ гонад и половых продуктов, воздействи€ на отделы головного мозга, ответственные за ѕ—.
     ѕути продлени€ жизни видов, имеющих в жизненном цикле бесполые, а затем половое поколение, заключаетс€ в задержке полового размножени€ и ѕ—, а при по€влении полового поколени€ – переводе его в бесполое состо€ние.   этой группе можно отнести и организмы с однократным половым размножением.
      ”становлено, что у Paramecium caudatum состо€ние незрелости молодых дел€щихс€ клеток контролируетс€ цитоплазматическим пептидом с ћћ 10 кƒа, названным имматурин (незрелый) [17]. —пособность к конъюгации начинаетс€ после 150 делений, далее их активность снижаетс€ и начинаетс€ старение. ћикроинъекции имматурина от незрелых клеток (50-60 делений) в цитоплазму старых восстанавливало их способность вновь делитьс€ и вступать в конъюгацию.
      ” губок обнаружены пептидные факторы, ответственные за гаметогенез. Ќа стадии ѕ— этот процесс и старение удавалось блокировать, восстановить бесполое состо€ние и самообновление.
      √идры Hydra fusca и H.pirardi при температуре 190— неограниченно долго почкуютс€ (наблюдение 14 лет), а при 80— все полипы вступают на путь гаметогенеза, происходит их быстрое старение и гибель [2]. ≈сли стареющих гидр вновь перенести в среду с 190, то гаметогенез немедленно прекращаетс€, начинаетс€ гистолиз гамет и возобновл€етс€ почкование.
      ¬ опытах на планари€х Dugesia tigrina, сдержива€ бесполое размножение и ѕ— с помощью голодани€, удавалось продлить им жизнь в 25 раз и более [11].
       ∆изнь лососей после кастрации продлевалась в 4 раза.
       ќтрезание цветков и удаление плодовых тел у монокарпических растений в несколько (иногда в дес€тки) раз увеличивает их ѕ∆.
 

ѕути продлени€ жизни организмов с многократным половым размножением

1. »зменение половой дифференцировки мозга

     ќдин из путей заключаетс€ в воздействии на отделы головного мозга, ответственные за ѕ—.
     ѕоказано, что удаление у сверчков прилежащих тел, вырабатывающих ювенильный гормон, ответственный за ѕ—, а также изменение половой дифференцировки у крыс кастрацией их в молодом возрасте, приводило к двукратному увеличению ѕ∆ животных [9,12].

 

2. ќсобенности старени€ поколений зимосп€щих и незимосп€щих видов

     ѕроведенный нами анализ известных способов продлени€ жизни млекопитающих показал, что эффективными из них €вл€ютс€ ограничение питани€, снижение температуры тела и энтеросорбци€.
    Ѕолее перспективный путь основан на задержке развити€ животных до и после ѕ— с помощью периодического создани€ у них сниженного обмена веществ в гипобиозе. Ётот эффективный способ демонстрируют многие млекопитающие в природе. ѕри разработке способа гипобиоза особое внимание заслуживает изучение зимосп€щих и незимосп€щих, имеющих резкое различие в скорости старени€ сезонных поколений, ѕ∆ которых может различатьс€ в несколько раз. ќсновное отличие между этими поколени€ми состоит в том, что долгоживущие особи значительное врем€ в году наход€тс€ в состо€нии гипобиоза. ѕродление жизни теплокровных животных может быть основано на искусственном гипобиозе.
    —ущественные различи€ в скорости старени€ наблюдаютс€ у сезонных поколений незимосп€щих: грызунов (мыши, полЄвки) и насекомо€дных (землеройки). ƒл€ попул€ций этих видов характерно чередование весенних и осенних поколений.
     ∆ивотные, родившиес€ весной, имеют очень высокий уровень обмена, быстро растут и созревают и после размножени€ умирают с признаками старости в возрасте 4-6 мес.
    ѕоколени€, родившиес€ к осени, переживают зиму в активном состо€нии, впада€ в оцепенение во врем€ многократных периодов сна в течение суток. «имой у них замедл€етс€ рост тела и большинства органов, в гипобиозе снижаетс€ температура тела и обмен веществ, задерживаетс€ ѕ— и резко замедл€етс€ старение, а весной возобновл€етс€ рост органов (в том числе и тимуса), происходит самоактиваци€ организма с признаками омоложени€. ќсенние бурозубки живут до 12 мес, то есть в 2-3 раза дольше, сохран€€ молодость до 10-11 мес. Ќекоторые полевки могут пережить вторую зиму и прожить в 6 раз дольше весенних.
     Ёти данные указывают на то, что старение не фиксировано наследственно и имеетс€ принципиальна€ возможность увеличени€ видовой ѕ∆ животных в несколько раз за счет задержки периода ѕ— и продлени€ периода юности с помощью снижени€ обмена веществ, т.е. гипобиоза.
«имосп€щие. ƒл€ разработки искусственного способа гипобиоза дл€ человека нами проведен анализ состо€ни€ гипобиоза гетеротермных зимосп€щих млекопитающих.
   ћногие виды более крупных животных с ѕ∆ дольше года впадают в сп€чку зимой или во врем€ жары летом [7]. ”становлено, что в основе гипобиоза зимосп€щих лежит перестройка нейрогуморальной регул€ции [9,10]. ѕеред сп€чкой у них накапливаетс€ бурый жир, в котором преобладают ненасыщенные жирные кислоты (линолева€, линоленова€, олеинова€). “акой жир застывает у сурков при -18о—. ¬ жировой ткани и в печени накапливаетс€ токоферол, способствующий впадению грызунов в сп€чку. Ѕурый жир вызывает снижение обмена веществ и функции щитовидной железы, что приводит к ещЄ большему накоплению жира и перестройке терморегул€ции.  ак показали опыты на ежах, хом€ках и сусликах, впадение их в сп€чку св€зано с повышением в мозгу уровн€ серотонина.  оличество его в гипоталамусе возрастало почти в 2 раза. —еротонин, облада€ мощным сосудосуживающим действием, резко подавл€ет функцию ÷Ќ—, эндокринных и других органов, замедл€ет теплообразование, что приводит к понижению температуры тела и снижению обмена в 20-40 раз (у сони-полчка в 73 раза). ¬ норах зимосп€щих снижаетс€ содержание ќ2 и повышаетс€ концентраци€ —ќ2 , понижаетс€ температура.  аждое из этих воздействий способствует впадению животных в сп€чку. ”становлено, что сурки в сп€чке потребл€ют ќ2 в 41 раз меньше, чем в активном состо€нии, а —ќ2 выдел€ют в 75 раз меньше. Ёто приводит к повышению концентрации углекислоты в крови почти в 2 раза. ”величение кислотности крови в сочетании с другими факторами вызывает замедление частоты дыхани€ и сердцебиени€ в 10-20 раз. ѕод вли€нием гипоксии и гипотермии происходит полное мышечное расслабление.
       Ѕолее подробный анализ показывает, что гипобиоз св€зан с угнетением гипоталамических терморегул€торных центров. ¬ основе термогенеза лежат окислительные процессы.  лючевым звеном в терморегул€ции €вл€ютс€ катехоламины. ”становлено, что в сп€чке у сусликов и хом€ков выключаютс€ адренергические механизмы, почти прекращаетс€ обмен норадреналина в мозгу, а уровень депонированного серотонина возрастает в гипоталамусе и периферических ткан€х. »звестно, что серотонин €вл€етс€ регул€тором сна у всех млекопитающих.
     ≈сть основани€ полагать, что аналогичные изменени€ происход€т и у незимосп€щих млекопитающих (полевки, мыши, лемуры и др.). ƒл€ них характерно понижение обмена веществ и температуры тела (до 16-340—) во врем€ многократных периодов сна (оцепенени€) в течение суток при сохранении активной жизни зимой. »звестно, что многие виды млекопитающих и птиц в течение суток снижают обмен веществ и температуру тела (например, у лори до 330—).
     ѕроведенный нами анализ показал, что снижение температуры тела, голодание, энтеросорбци€, повышенна€ концентраци€ —ќ2 в среде, сон, расслабление мускулатуры и антиоксиданты €вл€ютс€ компонентами гипобиоза и действуют они как синергисты. ¬ результате происходит резкое снижение обмена веществ и процесса старени€.
     ¬ опытах на хом€ках показано, что сп€чка, вызванна€ снижением температуры среды, способствовала двукратному увеличению ѕ∆ животных [7].

 

                     ћетоды искусственного гипобиоза

    —пособы создани€ гипобиоза у пойкилотермных млекопитающих и человека основаны на методах искусственного гипобиоза.
      ¬ насто€щее врем€ разработан р€д методов получени€ искусственного гипобиоза, несколько отличающихс€ по механизмам от естественного, но основанных на том же принципе – перестройке гормонально-медиаторной активности моноаминовых систем и поддержании теплообменного гомеостаза на сниженном уровне при умеренном угнетении ÷Ќ— [10].
ќксикапнический метод заключаетс€ в создании гипобиоза с помощью гипоксических и гиперкапнических (повышенное содержание —ќ2 ) газовых сред. ћеханизм действи€ основан на снижении (до 50%) уровн€ оксигенации крови и повышении в ней концентрации углекислоты.
ћоноаминовый метод заключаетс€ в замедлении выхода катехоламинов из депонированного состо€ни€ с помощью рауседила (резерпина) и подобных средств; возникший дефицит серотонина компенсируетс€ введением 5-окситриптофана.
 омбинированный метод основан на сочетании обоих методов.
      ѕеречисленные методы гипобиоза эффективны при снижении температуры тела, поэтому дл€ продлени€ жизни теплокровных животных не примен€лись.
        ак показал анализ, снижение температуры тела не €вл€етс€ основным компонентом гипобиоза. —нижение обмена веществ у теплокровных возможно без охлаждени€ тела.
      Ќами проведены опыты по продлению жизни на животных, не впадающих в гипобиоз (мыши самки линии CD2 F1). —пособ основан на периодическом создании искусственного гипобиоза без охлаждени€ с помощью фармакологических средств, газовых сред с повышенным содержанием —ќ2 и пониженным ќ2 и комбинации этих воздействий. ќпыты показали, что гипобиоз у животных наблюдаетс€ при 8-час воздействии газовой среды с содержанием —ќ2 7,4% и ќ2 13%, а также после введени€ мышам 1,2 мг резерпина и 20 мг триптофана. ѕри этом температура тела животных немного снижалась, наблюдалось угнетение ÷Ќ—.
         “аким образом, дл€ создани€ периодического состо€ни€ искусственного гипобиоза с целью продлени€ жизни теплокровных млекопитающих можно предложить следующий способ: замедление выхода норадреналина из депонированного состо€ни€ с помощью рауседила (резерпина) и других нейролептиков, введение 5-окситриптофана дл€ повышени€ уровн€ серотонина, применение гипокси-гиперкапнических газовых сред.
      ƒругими воздействи€ми, способствующими гипобиозу, €вл€ютс€: антиоксиданты, ограниченное питание, потребление растительной пищи и жидких жиров, естественный сон, при котором достигаетс€ расслабление мускулатуры, устран€ютс€ внешние раздражители и немного снижаетс€ температура тела.
‘акты, приведенные выше, указывают на то, что компоненты гипобиоза €вл€ютс€ синергистами и значительный эффект продлени€ жизни может быть достигнут при их сочетании, хот€, как известно, отдельные из этих компонентов способствуют увеличению ѕ∆ животных.
       ќжидаемый эффект продлени€ жизни от такого воздействи€ подтверждаетс€ многочисленными наблюдени€ми за животными в природе [7] и в опытах при воздействии на животных отдельных компонентов гипобиоза (ограничение питани€, энтеросорбци€, антиоксиданты, сон и др.).
      ¬ насто€щее врем€ нами изучаютс€ возможности применени€ гипобиоза дл€ продлени€ жизни человека.

                                       Ћитература

јйзенштадт “.Ѕ. ÷итологи€ оогенеза. - ћ. : Ќаука, 1984. 248 с.
Ѕриан ѕ. ѕроисхождение и развитие половых клеток в онтогенезе позвоночных и некоторых беспозвоночных. - Ћ. : ћедицина. 1968. 350 с.
√орбунова Ќ.ѕ. јльгологи€. - ћ. :¬ысш. шк., 1991. 256 с.
ƒевис ‘. //Ѕиологические ритмы. -ћ. :ћир. 1984. —.292-314.
«аренков Ќ.ј. “еоретическа€ биологи€. - ћ. :ћ√”, 1988. 216 с.
 азар€н ¬.». —тарение высших растений. -ћ. :Ќаука. 1969. 316 с.
 алабухов Ќ.». —п€чка млекопитающих. -ћ. :Ќаука. 1985. 264 с.
Ќикитина —.ћ. —тероидные гормоны беспозвоночных. -Ћ. :»зд-во Ћ√”. 1982.172с.
–езников ј.√. ѕоловые гормоны и дифференциаци€ мозга. - . :Ќаукова думка. 1982. 252 с.
“имофеев Ќ.Ќ. »скусственный гипобиоз. -ћ. :ћедицина. 1983. 192 с.
“окин Ѕ.ѕ., Ѕорисова “.ѕ. ‘ормообразовательные процессы у голодающих планарий // ¬естник Ћ√”, 1975, є21. —.24-28.
„удакова ».¬. //ƒјЌ ———–. “. 164, є3.-—. 469-472.
Ёйген ћ., Ўустер ѕ. √иперцикл. -ћ. : ћир, 1982. 218 с.
Bell G. The masterpiece of nature. The evolution and genetic of sexuality. N.-Y. -1982. 635p.
Diamond J.M. //Nature. 1982. Vol. 298, No.1. P.115-116.
Dorner G., Hinz G. Androgen dependent brain differentiation and life span // Endocrinol., 1975. V.65. P. 378-380.
Haga N., Karino S. Microinjection of immaturin rejuvenates sexual activity of old Paramecium // J. cell. sci. 1986. V.86. P. 263-271.
Hagen G., Kochert G. Protein synthesis in a new system for the study of senescence // Exp. cell. res. 1980. V.127, є 2. P. 452-457.
Kitamura A. Mating-tipe substances // Paramecium. Ed. by Gortz H. - Berlin. 1988. P.85-96.
Kirk D.L. Heat shock elicits production of sexual inducer in Volvox // Science. 1986. V.231. P. 51-54.
Kochert G., Yates I. UV-labile morphogenetic substance in Volvox carteri //Develop. biol. 1970. V. 23 P. 128-135.
Lehrer S. //Mount. Sinai Journ. Med. 1983. Vol. 50, No.1. P.39-43.
Smith-Sonneborn J. Genetic and aging in protozoa // Intern. review of cytology. 1981. V.2, є 3. P. 319-354.


ѕримечание автора. ћногие работы автора по общебиологическому подходу к изучению старени€, самообновлени€ и продлени€ жизни опубликованы с 1980 по 2008 гг.


ћетки:  

 —траницы: [1]