Многие воспринимают данный процесс как совершенно естественный, логичный фазам всего живого на земле. Но на самом деле старение организма остается загадкой для ученых всего мира, которые ломают голову, пытаясь разобраться в механизмах и найти эликсир молодости.
Существует целая масса теорий, пытающихся объяснить механизм старения. Рассмотрим некоторые теории старения организма.
Катастрофа ошибок. Гипотеза «старения по ошибке» Старение – это ошибка. Эта гипотеза была выдвинута в 1954 г. американским физиком М. Сциллардом. Из своих наблюдений он сделал вывод, что мутации являются непосредственной причиной старения живых организмов. Все, что происходит в природе или в процессе жизнедеятельности человека, так или иначе связано с ошибками, которые приводят к браку. В природе существуют специальные механизмы, которые стараются избавиться от последствий таких ошибок. В человеческом организме этой цели служат клетки‑макрофаги и иммунная система, нацеленные на избавление организма от «неправильных» или чужих клеток.
На наш организм действует множество разрушительных внешних факторов, например травмы, ионизирующая радиация, токсические продукты. Чем их больше, тем сильнее протекают процессы восстановления и сопротивления этим воздействиям. В результате происходит накопление ошибок регенерации.
Последователь Сцилларда - ученый Лесли Оргель в 1963 г. изучил разные образцы патологий и количество их появлений в разные возрасты и изложил теорию, согласно которой мутации в генетическом аппарате клетки могут быть либо спонтанными, либо возникать в ответ на воздействие агрессивных факторов. Внешние и внутренние факторы становятся причиной появления ошибок в генетическом коде человека. Функции клетки нарушаются, а в организме начинает синтезироваться аномальный протеин. Чем быстрее происходит накопление ошибок, тем быстрее клетки перестают функционировать. С течением времени система репарации ДНК изнашивается, в результате чего происходит старение организма.
Биологические часы (Элевационная теория старения) - эта теория выдвинута и обоснована в начале 50-х годов прошлого века ленинградским ученым Владимиром Дильманом. Согласно этой теории, механизм старения начинает свою работу с постоянного возрастания порога чувствительности гипоталамуса к уровню гормонов в крови. В итоге увеличивается концентрация циркулирующих гормонов. Как результат, возникают различные формы патологических состояний, в том числе характерные для старческого возраста: ожирение, диабет, атеросклероз, депрессия, гипертония, гиперадаптоз, аутоиммунные заболевания и климакс. Эти болезни ведут к старению и в конечном итоге к смерти.
Многие ученые считают, что продолжительность жизни заложена в генах каждого вида. У кошки, например, она составляет 20 лет, у землеройки – всего 2 года. Человек в состоянии прожить 120 лет. В нашем организме существуют своего рода большие биологические часы, которые отсчитывают определенное время жизни от рождения до смерти. Эти часы в определенный момент запускают деструктивные процессы в организме, которые принято называть старением.
Свободнорадикальная теория была выдвинута в 1956 г. Дэнхеном Харманом. Теория была впервые опубликована 14.07.1955 г. как отчет радиационной лаборатории Калифорнийского университета и называлась «Старение: теория, основанная на химии свободных радикалов и радиационной химии».
Свободнорадикальная теория объясняет не только механизм старения, но и широкий круг связанных с ним патологических процессов (сердечно-сосудистых заболеваний, ослабления иммунитета, нарушений функции мозга, катаракты, рака и некоторых других). Согласно этой теории, причиной нарушения функционирования клеток являются необходимые для многих биохимических процессов свободные радикалы – активные формы кислорода, синтезируемые главным образом в митохондриях – энергетических фабриках клеток.
В организме человека здоровые клетки борются со свободными радикалами, которыми становятся молекулы кислорода, за электроны. Свободные радикалы – это химические частицы, которые могут повреждать здоровые клетки. Они появляются в ходе естественного обмена веществ, а также поступают в организм с пищей, загрязненным воздухом, сигаретным дымом. Все вещества состоят из атомов – мельчайших частиц. Каждый атом состоит из ядра и окружающих его электроны. Обычно каждый атом обладает парными электронами, что позволяет образовывать прочные химические связи. Но если электроны непарные, то атом становится нестабильным и его называют свободным радикалом. Свободные радикалы постоянно стремятся к стабильности, потому могут «отнимать» электроны у других атомов и молекул. В таком случае последняя молекула также становится свободным радикалом.
Причиной появления свободных радикалов в организме человека являются как естественные внутренние процессы, так и неблагоприятные причины внешней среды. Более всего от негативного воздействия свободных радикалов страдает основной белок кожи – коллаген, отвечающий за ее упругость и эластичность. При этом борьба коллагеновых волокон и свободных радикалов приводит к тому, что последние препятствуют свободному перемещению молекул коллагена, в результате чего они срастаются в пучки, теряют мягкость, упругость и гибкость, а кожа начинает стареть.
Теория апоптоза. Биохимик Владимир Скулачев называет свою теорию теорией клеточного апоптоза. Апоптоз – процесс запрограммированной гибели клетки. Скулачев считает, что старение – это не столько накопление поломок в организме, ведущих к смерти, сколько запускаемая программа апоптоза (самоубийства клеток), которую в принципе можно отменить.
Как деревья избавляются от частей, чтобы сохранить целое, так и каждая отдельная клетка, пройдя свой жизненный цикл, должна отмереть и ее место должна занять новая. Если клетка заразится вирусом, или в ней произойдет мутация, ведущая к озлокачествлению, или просто истечет срок ее существования, то, чтобы не подвергать опасности весь организм, она должна умереть.
Апоптирующая клетка отмирает аккуратно, будто сама разбирает себя на фрагменты, которые соседние клетки впоследствии используют в качестве строительного материала.
Самоликвидации подвергаются и митохондрии – изучив этот процесс, Скулачев назвал его митоптозом. Митоптоз происходит, если в митохондриях образуется слишком много свободных радикалов. Когда количество погибших митохондрий слишком велико, продукты их распада отравляют клетку и приводят к ее апоптозу.
Старение, с точки зрения Скулачева, – результат того, что в организме гибнет больше клеток, чем рождается, а отмирающие функциональные клетки заменяются соединительной тканью. Суть его работы – поиск методов противодействия разрушению клеточных структур свободными радикалами. По мнению ученого, старость – это болезнь, которую можно и нужно лечить, программу старения организма можно вывести из строя и тем самым выключить механизм, сокращающий нашу жизнь.
Это не все теории, и основного объяснения причины старения до настоящего времени нет. Работая над вопросом старения, учеными также разрабатываются способы хотя бы замедлить данный процесс.
Так, например, предложен «Ремонт» ДНК, согласно которому вместо того, чтоб помогать старым клеткам умирать, ученые придумали помогать им ремонтировать свою ДНК. Ремонт клеток будет осуществляться с помощью определенного белка, которого не хватает в ДНК и который помогает ремонтировать ДНК.
Еще один маневр против старости – это удаление состарившихся клеток. Состарившиеся клетки, которые из-за накопленных повреждений ДНК не могут самоуничтожиться, считаются одним из основных факторов старения организма. ученые подробно разобрались в том, какие мутации ДНК и белков мешают старым клеткам самоуничтожиться и создали препарат, который умеет внедряться в состарившиеся клетки (даже в нейроны мозга) и запускать механизм самоуничтожения.
И еще один способ – это перепрограммирование клеток. Гипотетически, чтобы омолодить какой-то орган нужно очистить его от старых клеток и доставить в него стволовые клетки, которые будут способны к дифференцированию и делению, но что, если перепрограммировать старые клетки, чтобы они стали стволовыми.
Что ж тема действительно прелюбопытнейшая, кто знает может через какие-нибудь 20-40 лет мы перестанем стареть? Невообразимое сейчас, станет обыденностью завтра? Что думаете?