Продолжительность жизни и старость

В специальных статьях будут проанализированы механизмы видовой продолжительности жизни (ВНЖ), изменение старения в филогенезе.

Как отметил еще Бэкон, в оценке долголетия и недолголетия животных наши данные скудны, наблюдения небрежны, а традиции баснословны.

Во всяком случае долголетие, очевидно, редкий феномен в животном мире.

В естественных условиях обитания добыча пищи, необходимой для существования, бегство от хищника, приближение врага или добычи, смена времени года и т. д. требуют от животных значительной мышечной активности, скоростных ответов, высокой чувствительности анализаторных систем, большого диапазона реакций сердечно-сосудистой системы и др.

Развитие старения
Развитие старения, возникновение даже недалеко зашедших изменений адаптационных возможностей сказываются на скоростных реакциях, работоспособности, четкости анализа окружающей среды.

Невозможность, как прежде, догнать жертву, удрать от хищника, увидеть или услышать опасность, мигрировать на большие расстояния и т. п. — все это, являясь в конечном итоге проявлением возрастного снижения приспособления, делает животное безоружным, голодным, умирающим.

Иными словами, образ жизни большинства животных способствует тому, что уже первые проявления старения, ограничения приспособительных возможностей становятся причиной их гибели в условиях действия окружающей среды.

Труд изменил взаимоотношение человека и среды и тем самым повлиял на его продолжительность жизни (ПЖ). Возрастные изменения, ранние проявления снижения адаптационных возможностей, благодаря психике человека, помощи семьи и общества перестали столь губительно влиять на человека. Все это сделало возможным долголетие человека, привело к тому, что он продолжает жить при такой степени возрастных изменений, до которых не доживают животные в естественных условиях обитания.

Уже тот факт, что пределы видовой продолжительности жизни генетически детерминированы, дает основание для предположения о существовании корреляции между величиной продолжительности жизни и структурой и функцией генетического аппарата.

Выраженность этой связи, очевидно, должна быть тем выше, чем важнее роль исследуемого показателя в старении, в определении видовой продолжительности жизни.

К сожалению, к настоящему времени сравнительно-геронтологические исследования находятся только на стадии становления. Было высказано предположение, что существует связь между видовой продолжительностью жизни и числом повторов отдельных генов. Вместе с тем не было найдено зависимости между длительностью продолжительности жизни и размером генома (Clark, Cole, 1967; Переверзев, Николаева, 1974).

Очевидно, характер этой связи значительно сложнее и проявляется только при сопоставлении крупных таксономических групп животных и растений, т. е. при рассмотрении этого вопроса в процессе эволюции в целом.

Так, число генов рибосомной рибонуклеиновой кислоты (рРНК) увеличивается в ходе филогенеза по мере увеличения ПЖ от 1 — у плазмиды, до 5—10 — у бактериальной клетки, 100—130 — у плодовой мушки и 250—600 — у позвоночных (Cutler, 1978).

В то же время при сравнении числа повторов генов рРНК внутри одного класса или при сопоставлении родственных классов не удается выявить сколько-нибудь существенной корреляции с ВПЖ.

Подобная связь не существовала не только для многократно повторяющихся локусов дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК), но и для уникальных повторов (Finch, 1976).

По мнению Катлера (Cutler, 1978), видовая продолжительность жизни определяется разной степенью экспрессии повреждающих и антистарческих процессов, интенсивность и направленность которых также находятся под определенным генетическим контролем. В подтверждение этой гипотезы Катлер приводит известные данные о существовании положительной корреляции между ВПЖ и репарацией ДНК, обратной корреляции между скоростью накопления хромосомных аберраций и ВПЖ жизни морских свинок и собак, образования аддуктов хромосом печени и др.

Продолжительность жизни
Было высказано предположение, что для существенного увеличения видовой продолжительности жизни, очевидно, достаточны модификации сравнительно немногочисленных генов, выполняющих регуляторные функции.

Можно полагать, что важным молекулярным фактором, определяющим динамику возрастной ПЖ, является эволюция регулирования генома.

Ее особенности, темп и последовательность определили становление и смену всех этапов онтогенеза и тем самым не могли не повлиять на длительность всего индивидуального развития.

Одна из важнейших закономерностей онтогенеза состоит в существовании бесспорной, однако не всегда жесткой, математически постоянной связи между длительностью периода становления организма, прогрессивного его развития и ВПЖ. Связь эта настолько существенна, что наиболее значительное увеличение ПЖ удается достичь, используя сдерживающие рост организма воздействия.

Взаимосвязь отдельных периодов возрастного развития, механизмы, определяющие ПЖ, могут быть поняты на основе тенорегуляторной гипотезы (Фролькис, 1970). Длительность периода становления организма, его прогрессивного развития, рост определяются регулированием генома, ритмом, темпом включения генорегуляторных механизмов.

Именно они и определяют связь начальных периодов онтогенеза и всей продолжительности жизни.

Во-первых, чем быстрее развертываются гено-регуляторные механизмы на ранних этапах онтогенеза, тем раньше наступает исчерпывание программы развития, способствующее старению;

во-вторых, чем более напряжен ритм работы гено-регуляторного аппарата, тем больше возможность нарушения его деятельности под влиянием повреждающих факторов;

в-третьих, чем быстрее смена работы гено-регуляторных механизмов, тем меньше времени уходит на становление процессов витаукта, их надежности, определяющих способность длительно поддерживать высокий уровень жизнедеятельности организма.

Видовая продолжительность жизни определяется множеством экологических, конституциональных факторов и др., которые специально будут проанализированы в последующих главах. Важно и то, что существуют внутривидовые различия в продолжительности индивидуальной жизни.

Долголетие
Войтенко (1976) показал, что различные параметры в возрасте 60—74 лет характеризуются асимметрией, двухвыраженностью.

К 80—90 годам это раздвоение исчезает, распределение становится одновыраженным.

Такая динамика позволяет предположить, что люди, принадлежащие к одной группе, умирают раньше 80—90 лет, в то время как индивидуумы второй группы — потенциальные долгожители.

Следовательно, долголетие формируется в виде определенного типа старения, определенного типа течения всего индивидуального развития. Долголетие — это прежде всего итог надежности унаследованных и тренируемых в ходе онтогенеза адаптационно-регуляторных механизмов.

Существуют отчетливые половые различия в ПЖ. В России в 1896—1897 гг. ПЖ у женщин была на 2 года больше, чем у мужчин, в 1926—1927 гг.— на 5 лет, в 1955—1956 гг. — на 6 лет, в 1962—1963 гг. — на 8 лет, в 1970—1971 гг. — на 9 лет.

Это преимущество женщин в продолжительности жизни отмечается в подавляющем большинстве стран.

Если принять коэффициент смертности женщин за 100, то для мужчин в возрасте 20— 24 лет он будет равен 287, 30—34 лет — 307, 50—54 лет — 240. У большинства животных число рождающихся самцов больше, чем самок.

Однако уже в первый период жизни смертность среди самцов больше, чем среди самок.

По данным Рокштейн (Rockstein, 1977), самки живут дольше самцов у большого количества видов животных.

Следует указать, что есть и исключения из этой закономерности.

Так, жеребцы живут дольше кобыл (Comfort, 1967), самцы сирийских хомячков — дольше самок (Kirkman, Jan, 1972). Предполагается существование многих механизмов, определяющих «женское преимущество» в ПЖ.

Среди них — различия в хромосомном аппарате (ХХ-хромосомы у самок и XY- или ХО-хромосомы у самцов, причем дублирование хромосом создает большую надежность сохранения и передачи генетической информации); различия в функции гипоталамо-гипофизарной системы и, следовательно, других желез внутренней секреции, связанные с циклической деятельностью, тренирующей систему нейрогормональной регуляции; различия в содержании эстрогенов и андрогенов и др.

Факторы влияющие на продолжительность жизни
Предполагается существенное влияние на продолжительность жизни многих средовых факторов.

Большое значение придается изменениям температуры.

Личинка морского ежа при температуре 32° живет в 3000 раз, больше, чем при 70°, а при температуре 16° — в 15 000 раз больше.

Цикл развития дрозофил при температуре 10° равен 117.5 дня, а при 30° — только 15.2 дня. Многие представители одного и того же вида рыб, амфибий в северных морях живут дольше, чем в южных (Bourliere, 1960). Лиу и Велфорд (Liu, Walford, 1970) на трех видах южноамериканских рыб показали, что при температуре 15—16° они живут дольше, чем при 20—22°.

Вместе с тем все эти данные не могут быть перенесены на теплокровных.

Низкая температура среды вызывает усиление метаболизма, процессов теплопродукции и, кроме того, действует как стрессорный раздражитель. Рокштейн (Rockstein, 1977) указывает, что животные, погружающиеся при холодных зимах в состояние спячки, живут меньше. Крысы при низкой температуре жили меньше, чем при обычной (Kibler, Johnson, 1966).

Существенное влияние на индивидуальную продолжительность жизни оказывает диета.

Мак-Кей и соавт. (МсСау et al., 1939) показали, что если самцов крыс перевести на ограниченную диету, то продолжительность их жизни может возрасти почти вдвое. Бурлиер (Bourliere, 1960) полагал, что результаты, полуденные на грызунах, характеризующихся постоянным ростом, не могут быть перенесены на другие виды животных.

Однако, Рокштейн и соавт. (Rockstein et al., 1971) наблюдали увеличение продолжительности жизни насекомых при ограниченной диете.

По данным Никитина (1977), при сдерживающей рост диете наступают существенные сдвиги в биосинтезе белка, в нейрогормональных влияниях, которые он характеризует как «мягкий» стресс.

Существуют данные о том, что высокая двигательная активность увеличивает сроки жизни кроликов и крыс, а гиподинамия их ограничивает (Аршавский, 1976). Нет единого мнения о влиянии возраста родителей на ПЖ потомства. Лансинг (Lansing, 1954) показал, что потомство старых ротифер обладает меньшей ПЖ, чем молодых.

В опытах на насекомых и мышах были получены противоположные результаты.

Связь между продолжительностью жизни и скоростью возрастных изменений отдельных показателей клетки и организма нередко трудно оценить, так как в работах разных авторов количественные, а иногда и качественные различия весьма существенны.

Более или менее бесспорными представляются данные о существовании отрицательной зависимости между ПЖ и скоростью наступления таких старческих признаков, как снижение физической и половой активности, ослабление иммунной и ряда других функциональных систем, развитие болезней старости и др. (Cutler, 1979).

Для крыс, морских свинок и собак была обнаружена отчетливая обратная зависимость ВПЖ от скорости увеличения хромосомных аберраций печени (Curtis, Miller, 1971).

Измеряя потребление кислорода у 7—8 линий мышей, значительно отличающихся по ПЖ, Захер и Дюффи (Sacher, Duffy, 1979) обнаружили, что скорость возрастных изменений этого показателя была в 2.5 раза, а скорость старения примерно в 2 раза выше у краткоживущей линии.

У этих линий мышей положительная корреляция была обнаружена и при сравнении ПЖ со скоростью накопления аддуктов хроматина печени и мозга (Cutler, 1975). Сопоставление ПЖ разных линий плодовых мушек со скоростью накопления липофусцина в нервных клетках показало отсутствие корреляции (Biscard, Webster, 1977).

С помощью метода мультивариационной статистики была изучена связь продолжительности жизни с более 300 переменными факторами.

Оказалось, что коэффициент корреляции для курения сигарет составляет -0.47, сигар или трубки +0.47, потребления пива -0.20, физической активности после работы +0.20, а для таких важных генетических факторов, как ПЖ матери, только +0.16, отца +0.07 (Brown, 1979).

Изучение влияния различных факторов на индивидуальную ПЖ важно для определения поиска средств, пролонгирующих жизнь. Следует соблюдать большую осторожность при перенесении данных, полученных на низко организованных животных, на высшие. Чем выше организовано животное, тем совершеннее оно удерживает гомеостаз и гомеорез, тем труднее повлиять на его ПЖ.

В соответствии с адаптационно-регуляторной теорией старения (Фролькис, 1970, 1979) первичные механизмы старения связаны с изменением регулирования генома.

Теоретически это может привести к трем возможным последствиям:

а) открытию ранее репрессированных генов, появлению ранее не синтезированных белков;
б) полной репрессии ранее активных генов и в случае уникальности гена — выпадению синтеза определенного белка;
в) изменению соотношения активности отдельных генов, соотношения синтеза различных белков.

Конечно, теоретически могут существовать все эти три возможности.

Быть может, первая из них играет большую роль в активном включении механизмов гибели клетки, животного организма. С этих позиций рассматривается гибель однолетних растений или же мексиканской агавы, которая живет десятки лет, пока не зацветет. Жизнь крылатой поденки длится несколько часов. За это время она взлетает, спаривается в воздухе, откладывает яйца и погибает. Комфорт (Comfort, 1967) приводит данные о значительном различии в продолжительности жизни бабочек Fumea crassiorell оплодотворенных и неоплодотворенных особей.

Известна гибель тихоокеанских лососей после нереста, который представляет для них гибельный стресс.

Овариэктомия и адреналэктомия, предупреждая этот стресс, приводили к удлинению жизни животных.

В хорошем обзоре Рокштейна (Rockstein, 1977) показано, что все эти примеры представляют собой исключительный феномен. Подавляющее большинство видов животных продолжает жить после рождения потомства, кладки яиц и др.

Они не потому стареют, что снижается репродуктивная способность, а потому снижается репродуктивная способность, что они стареют. Нарастающие возрастные изменения приводят к их элиминации из популяции.

Наиболее реальна, доказана большим фактическим материалом третья возможность. Именно этот тип изменения — регулирование генома — является основой сложной последовательности старения клетки.

Очень важно, что эти сдвиги регулирования генома приводят к изменению состояния клеточной мембраны: падению числа рецепторов, снижению механизма активного транспорта веществ, уменьшению числа ионных каналов, нарушению регуляторных влияний на синтез белка и в конце концов к нарушению функции клеток и их гибели. Все эти мембранно-генетические сдвиги нарушают функцию клетки, межклеточные взаимоотношения.

Развитие их в нервных клетках приводит к ограничению приспособления организма к внешней среде, к сокращению надежности регуляции гомеостаза, к развитию вторичных возрастных изменений в органах и тканях, к старению целостного организма.

medbe.ru