Теории старения. 
Молекулярно-генетические механизмы старения

Современная геронтология имеет несколько теорий, которые дают возможность понять, почему человек стареет и умирает. Все они имеют право на существование, но самой признанной остается молекулярно-генетическая теория старения.

В ее основе лежит гипотеза, утверждающая, что причина старения кроется в первичных изменениях аппарата клетки. Но вот что касается процесса, тут мнения ученых не сходятся, так как может быть два варианта, как именно он происходит и чем он обусловлен.

Если смотреть на эти два варианта процесса, то опровергнуть их просто невозможно.

По первой теории механизм старения генетически заложен в самой клетке, проявления старости — закономерность установленная природой.

Во втором случае это всего лишь результат накопления ошибок в генетической памяти, которые накопились за период эволюции живых существ. Пока предпочтение за молекулярно-генетической теорией с первым вариантом процесса старения.

Считается, что молекулярно-генетическая теория старения была создана А. Вейсманом, который выдвинул гипотезу разделения функций между соматическими и половыми носителями генетического материала. В основе этой гипотезы лежит отсутствие старения в одноклеточных организмах.

Как утверждает теория Вайсмана, именно соотношение между половыми и соматическими клетками определяет продолжительность жизни. Половые или зародышевые клетки не умирают, так как несут в себе основную генетическую информацию, а вот соматические дифференцируются и умирают.

Первые отвечают за передачу информации в популяции, а вторые обеспечивают их жизнедеятельность. После того как организм выполнил свое предназначение, передав популяции информацию он становится бесполезным и соматические клетки прекращают свое деление. Чем дольше продолжительность функции размножения, тем больше поколений соматических клеток, соответственно дольше продолжительность жизни. Это можно считать естественным отбором, предусмотренным природой.

Для того чтобы теория Вайсмана была подтверждена либо опровергнута, уже проведено множество научных исследований. В ходе этих исследований была установлена закономерность между ограничением питания и ростом, а соответственно и старением организма.

При ограничении питания молодой организм замедляет свой рост, вследствие чего задерживается половое созревание, это в свою очередь замедляет и старение.

Эти опыты дали возможность установить, что старение контролируется генами, как и другие этапы онтогенеза. При ограничении питания организму требуется больше времени для того что бы достигнуть окончательных размеров, выполнить свое предназначение в размножении и запустить обратный отсчет, то есть начать стареть.

Первое опровержение этой теории дали опыты А. Карреля. Этот французский хирург и патофизиолог разработал технику выращивания культуры тканей с использованием плазмы крови и эмбриональной жидкости.

Его эксперимент с клетками тканей миокарда помещенных в питательную среду доказал, что молекулярно-генетическая теория старения далеко не всегда верна, так как слой клеток делился неограниченное число раз.

Молекулярно-генетическая теория старения Вейсмана, нашла свое продолжение в теории Хейлика. Опыты этого ученого доказали что нормальная соматическая клетка имеет строгое количество делений, это число, в честь ученого, назвали число Хейлика. По этой теории соматические клетки имеют лимитированный митотический потенциал и определенную продолжительность жизни.

Пример такого опыта можно наблюдать при помещении фибробласты в питательную среду. Соединительная ткань, взятая из организма, делится определенное количество раз и погибает. Но как же опыты А. Карреля? Отличие между этими исследованиями заключалось в самом материале. Каррель помещал в питательную смесь кусочки тканей, а Хейлик одиночные клетки, что дало более точные результаты.

Разница состояла и в питательной смеси. В опытах Карреля вместе с кровью и эмбриональной жидкостью к образцам попадали новые клетки. Хейлик в свою очередь использовал раствор аминокислот, солей и других низкомолекулярных компонентов.

Таким образом, молекулярно-генетическая теория старения вновь была подтверждена, но это не дало ответа как связано число деления и дифференциация во всех поколениях клеток. Ответ на этот вопрос не дала теломерная теория, она только позволила установить что структура, отвечающая за количество делений — концевые участки хромосом, или теломеры.

В конце ХХ-го века была выдвинута новая теория старения, в процессе доказательства которой была опровергнута теломерная теория.

По новой гипотезе за старение организма отвечают структуры вне ядра клетки, это белковые структуры которые участвуют в делении клеток и являются счетчиком деления — центриоли. Так родилась центриолярная теория Ткемаладзе.

Центриолярная теория Ткемаладзе поставила под вопрос предыдущие гипотезы, приводя неоспоримый факт. Из ядра соматической клетки, возможно, вырастить клонированное животное, значит, она также несет в себе генетическую информацию. Тогда логичнее допустить, что за старение отвечает не ядро, а структуры в цитоплазме.

Исследования клеток привели к выводам, что именно центриоли отвечают за этот процесс. Перед каждым делением они удваиваются, а также руководят формированием каркаса клетки — цитоскелета, который играет важнейшую роль в жизни клетки.

Цитоскелет координирует объединение клеток в ткань и метаболизм клеток, отвечает за начальные этапы эмбрионального развития. Он же отвечает за прохождение внешних сигналов в ядро, вплоть до сигнала на уничтожение клетки. Когда число делений клетки исчерпано, центриоли погибают, прекращается поддержка цитоскелета, а значит, клетка стареет и гибнет. Исключение составляют только клетки способные к регенерации, как, к примеру, клетки печени взрослых животных.

По центриолярной теории Ткемаладзе существуют бессмертные клетки, такими считают клетки высших растений, оплодотворенная яйцеклетка и еще несколько видов изначально лишенных центриолей и цитоскелета. К этому перечню относятся и злокачественные раковые клетки, у которых резко нарушена ориентация центриолей и изменена структура цитоскелета.

Старение организма начинается тогда, когда клетки исчерпали свой лимит делений. Такие клетки становятся дифференцированными, или специализироваными.

В организме человека первыми дифференцированные становятся стволовые клетки. Их большинство имеет подавленный механизм деления, оно формируют запас, все другие идут на формирование организма. Постепенно запас расходуется, для возобновления клеток тканей, когда он исчерпается, стволовые клетки не возобновляют его.

Как альтернатива всем вышеперечисленным гипотезам выдвинута теория случайных мутаций, или ошибок в геноме человека.

Исследования клеток долгожителей старше 100 лет показали преобладаниеаллеля апоЕ2, над аллелем апоЕ4, а ведь последний предрасполагает к некоторым заболеваниям к примеру к гиперходестеринемии и болезни Альцгеймера. Преобладание одних аллелей над другими можно считать мутациями. Именно изменение аполипопротеина, гена отвечающего за долгожительство человека, и может приводить к тому, что организм стареет.

Молекулы ДНК это основа генетического аппарата, они могут повреждаться физическими или химическими агентами, или так называемыми свободными радикалами, что нарушает процесс их деления и может привести к их видоизменению. Такое влияние на генетический материал в ходе эволюции и привело к старению организма.

На сегодняшний день проводятся тысячи исследований, но это только очередные попытки в долгой чреде поисков вечной молодости. Все предыдущие теории старения еще не изучены до конца.

Современные генетики добились потрясающего результата — клонировав животное. Результатом труда многих ученых стали такие достижения как увеличение числа Хейлика на 20−30 делений, выделен маркер опухолевого процесса, что может помочь победит рак и другие выдающиеся достижения. Но впереди еще очень много работы генетиков, прежде чем человек обретет вечную молодость и бессмертие.