8/ Старение организма человека: введение

Рассмотрены результаты фундаментальных исследований, выполненных, главным образом, в 90-х гг и посвященных выяснению природы и механизмов старения. Основное внимание уделено генетическим и молекулярным факторам старения, в частности, роли теломер и теломераз,свободных радикалов, соматическихмутацийирепарации ДНКв механизмах старения и непосредственной их связи с процессамидифференцировкии клеточной гибели ( апоптоз) излокачественного роста. Проанализированы современные сведения о возможности замедления старения животных (от нематод до приматов) ограничением калорийности питания. Представлены данные о важной ролишишковидной железыв механизмах старения и возможности увеличения продолжительности жизни животных разных видов при введении пептидных препаратов эпифиза имелатонина.

Существенное старение населения экономически развитых и развивающихся стран в конце XX века, т.е. увеличение в его структуре доли пожилых [ Доклад ВОЗ 1998,Epidemiology ea 1996,Schulz-Aellen ea 1997] вызвало закономерное и значительное возрастание интереса кгеронтологии, прежде всего, к изучению первичных механизмов старения организмов и популяций, а также факторов, определяющих продолжительность жизни.

В течение последних десятилетий наблюдается беспрецедентное внедрение методов молекулярной биологии и генной инженерии в изучение живой природы, определившее кардинальные изменения в представлениях о природе старения, ставящие на повестку дня вмешательство в генетическую программу развития и старения человека.

Существует большое число теорий и гипотез, претендующих на объяснение механизмов старения. Следует, однако, согласиться с мнением Соэла и Вейндрука [ SohalR.S., ea 1996], что любая теория должна отвечать по крайней мере на три вопроса:

1) почему организмы подвергаются прогрессирующему и необратимому уменьшению физиологических функций в последней части своей жизни?

2) почему ожидаемая продолжительность жизни или скорость старения различаются внутри одного вида и между видами?

3) почему экспериментальные воздействия, такие как ограничение калорийности питания, замедляют начало многих возрастных физиологических и патологических изменений и увеличивают среднюю и максимальную продолжительность жизни животных?

Не менее важно получить ответ и на четвертый вопрос - почему факторы, вызывающие бессмертие клеток(т.е. факторы, ведущие к развитию новообразований), ускоряют процесс старения организма [ Anisimov ea 1987,Anisimov ea 1998]?

В данной работе внимание будет уделено тем теориям и концепциям старения, которые определяют лицо современной экспериментальной геронтологии, основные тенденции ее развития в начале XXI в.

Статистические наблюдения показывают, что вероятность смерти (как следствия предшествующей ей заболеваемости) весьма быстро снижается после рождения, достигая минимума в период, близкий моменту полового созревания, а затем начинает неуклонно расти - в развитых странах практически по экспоненте в возрасте старше 28-30 лет ( Harman, 1991), Отдельные этапы жизни - и те, которые характеризуют период раннего развития и расцвета, и те, которым свойственно угасание функциональной деятельности по многим ее направлениям, проходят в соответствии с определенными закономерностями. Природа последних и механизмы, по которым они осуществляются, - предмет многолетних, а может быть, и многовековых споров.

Ученые, работающие над проблемой старения имеют своей целью объяснить, почему люди стареют - почему человеческий организм неизбежно изнашивается и умирает.

Участвующие в решении этой задачи ученые рассчитывают, что в результате их усилий могут быть найдены способы замедления процесса старения, который, по их мнению, управляется неким внутренним механизмом, непременно приводящим организм к смерти даже в отсутствие инфекции, несчастного случая или иной насильственной причины. Если такой естественный процесс действительно существует и может быть замедлен, то открывается возможность предотвращения многих раковых и сердечных заболеваний, а также других лишающих трудоспособности и вызывающих смерть болезней, которым взрослые люди по мере старения становятся все более подвержены. Многие исследователи постепенно приходят к убеждению, что исчерпывающее понимание процесса старения вполне достижимо. В 70х гг большинство полученных данных о старении носило описательный характер. Заметным исключением было доказательство того, что ограничение калорийности пищипродлевает жизнь грызунов и других животных. (Каким образом такая диета оказывает свое действие, остается неясным.)

Существвует много теорий старения [ Warner H.R., ea, 1987].

В настоящее время основным предметом этих споров является вопрос о том, подчиняются ли упомянутые закономерности преимущественно каким-либо локальным внутриклеточным сигналам, или регуляция осуществляется на общем (системном, или организменном) уровне. При всей схоластичности такой постановки проблемы выясняется, что, когда речь идет о возрастных изменениях, и в частности о процессе старения, в действительности имеются сторонники и той и другой точки зрения. "Клеточники", сталкиваясь с тем, что по мере старения происходит накопление соматических мутаций, увеличивается степень модификации и сшивки белков и возрастает риск заболеваемости и смерти, чаще всего ссылаются на роль свободнорадикальных процессов, разнообразных дефектов на уровне хромосом и на возможность существования специальных генов (один из недавних примеров - теломеразаи повреждение ее генетического контроля, -Shay, 1999).

"Системники" (по самому определению) являются апологетами утверждения, что без закономерных изменений в регуляторных системах организма не было бы ни самого старения, ни связанных с ним болезней, и подтверждают такое заключение (помимо использования традиционных подходов к решению данной проблемы в соответствии с современными требованиями к "высоким технологиям") указанием на существование генов, контролирующих процессы более общего порядка, например интенсивность метаболизма ( Wood, 1998). Логика и огромный фактический материал подсказывают, что многие механизмы возрастных изменений реализуются параллельно друг другу и, следовательно, комбинируются между собой ( Гаврилов, Гаврилова, 1991;Kirkwood, Kowald, 1997). Большинство исследоватеей сходятся в том, что старение не имеет единой причины. Накопившиеся сведения указывают на множество параллельных или часто взаимодействующих процессов, многие из которых находятся под генетическим контролем. В совокупности эти процессы приводят в итоге к одряхлению организма. См. такжеСтарение организма: эволюционный аспект

9/Характеристика геронтологического знания

Количество сообщений: 2419

Проанализиру¬ем гипотезы и идеи, существовавшие в разное время, по поводу ме¬ханизмов старения и усилий, направленных на отдаление времени старости, а также закономерности эволюции представлений и сме¬ны одних идей другими, продиктованные общим развитием науки. Вместе с тем проследим преемственность в развитии теории старе¬ния /геронтологии/. Геронтология - одна из древнейших наук, родившаяся на стыке философии и медицины. Её возникновение связано с имена¬ми основателей медицины Гиппократа и Ибн-Сины /Авиценна/, философов Цицерона и Сенеки. В прочем, и Гиппократ, и Авицен¬на своими философскими трудами занимают достойное место в ис¬тории философии. Человек со времени возникновения цивилизации, на протя¬жении всей её истории стремился продлить жизнь, отодвинуть смерть, вернуть молодость - "повернуть реку времени вспять" Он постоянно искал средства для осуществления этой мечты. Но толь¬ко в XX веке /большей частью во второй его половине/ эти поиски приобрели характер конкретных экспериментальных воздействий и их результаты стали практически использоваться. По сути дела, геронтология - ровесница культуры, она одинаково самая древняя из молодых и самая молодая из древних наук. Важнейшей характеристикой геронтологии является её ком¬плексность, развивающаяся на основе междисциплинарных иссле¬дований. Во все времена наука о старении вбирала в себя новые знания, создаваемые учеными самых различных отраслей: медици¬ны и физиологии, философии и биологии, психологии и социоло¬гии, демографии и этнографии, истории и правоведения. В XX веке геронтология обогатилась достижениями новых, более молодых и тонких наук: биохимии, биофизики, психоаналитики, психофизио¬логии. Этапы развития геронтологического знания. Методы и тех¬нологии. С древних времен (Цицерон и Авиценна) развитие герон¬тологии шло под влиянием медицины и философии. Первыми зна¬чительными трактами, посвященными этой теме следует назвать: "Катон старший о старости" Марка Туллия Цицерона (106-43 гг. до н.э.) и "Медицинский канон" или "Поэма о медицине" Абу Али Ибн Сина /Авиценна/ (980-1037 гг.). Названные произведения раз¬делены веками, но их объединяет то, что это первые фундаментальные, специально посвященные проблемам старения труды. /Прав¬да, еще до того был Аристотель с "крошечным сочинением" (выра¬жение Ф.Бэкона) "О долгой и короткой жизни'/. И что еще важнее, оба мыслителя писали о старости как об определенном этапе жиз¬ни, способном быть таким же полноценным, творчески плодотвор¬ным, как и предыдущие. Медицинские рекомендации Авиценны в течение многих веков служили руководством для врачей и кое чем полезны и поныне. Средневековая наука сделала крутой вираж в сторону мис¬тики и алхимии, этим влияниям подверглись и геронтологические знания. Авиценна порицал веру в астрологические предсказания здоровья и болезней. Тогда как оригинальный философ, оксфордс¬кий выпускник и преподаватель, борец с невежеством и проповед¬ник светского образования Роджер Бэкон уверял, что с помощью "сокровенных средств и магии можно человеческое тело освобо¬дить от всех неправильностей и продлить жизнь на многие столе¬тия" ("Opus majus" /"Большой труд"/). Действительный статус науки геронтология приобретает в XVIII веке. Её успехи вселяли уверенность в том, что "должно на¬ступить время, когда смерть будет только следствием либо необык¬новенных случайностей, либо все более и более медленного разру¬шения жизненных сил". Так заявлял в работе о прогрессе челове¬ческого разума французский ученый Жан-Антуан Кондорсе (1743-1794). Примечательно, что Кондорсе был не врачом, а социологом. Но еще задолго до Кондорсе Френсис Бэкон (1561-1626), которого называют отцом научной геронтологии, в фундаментальном тру¬де, посвященном классификации наук ("Великое восстановление наук") писал о новой науке, которая еще только должна быть со¬здана, её делом станет учение о продлении жизни. Там же Ф.Бэкон высказывает свои советы и рекомендации социально-гигиеничес¬кого характера, способствующие, по его мнению, продлению жиз¬ни. Философ утверждал, что работы по продлению жизни должны идти тремя путями: замедление процесса изнашивания, надежное поддержание существования и обновление того, что уже начало стареть. То есть можно утверждать, что медицина никогда не обла¬дала "монополией" на решение проблем долголетия, ими всегда в неменьшей мере интересовались философы. Вклад российской науки в создание геронтологии обозна¬чен выдающимися трудами научных школ С.П. Боткина, И.И. Меч¬никова, И.П. Павлова. Ученый и клиницист С.П.Боткин (1832-1889) выдвинул идею о разграничении старости на физиологическую и патологическую или преждевременную, когда человек не доживает до видового пре¬дела. Он утверждал, что патологические старость и смертность в России - результат условий жизни, что в России не принимается "со¬ответствующих предупредительных мер, указанных наукой, и польза которых доказана опытом многочисленных городов и стран". На рубеже веков более других проблемами геронтологии занимался И.И.Мечников /он же дал название этой науке/. Ученый посвятил этим проблемам две работы: "Этюды о природе челове¬ка" и "Этюды оптимизма", где первым предпринял научный ана¬лиз старости и смерти, и изложил созданную им собственную тео¬рию об ортобиозе - оптимистическом понимании жизни и смерти. Сама логика исследования привела великого биолога к философс¬ким проблемам геронтологии, к пониманию социальной сущности человека вообще, и проблемы долголетия в частности. Он писал: "Недостаточно заниматься одним только выдумыванием способов лечения; нужно взяться за изучение общего вопроса о судьбе чело¬веческой: почему человек неуклонно стареет и в конце концов умирает, когда в нем еще так велико желание жить" /"Этюды оптимизма"/. Неоценимо значение работ школы И.П.Павлова (1849-1936) в развитии исследований возрастных изменений, создавшей совре¬менные представления о высшей нервной деятельности, об адапта¬ционных возможностях организма. В трудах И.П.Павлова, как и в трудах его учителя И.М.Сеченова, одно из центральных положе¬ний заключается в том, что формирование сложнейших актов пси¬хической (по тогдашней терминологии - "душевной") деятельнос¬ти ведущее место принадлежит, как писал Сеченов в работе "Эле¬менты мысли", условиям существования. И.П.Павлов, изучая высшую нервную деятельность живот¬ных, основной целью своей работы ставил вскрытие закономерно¬стей психической деятельности человека, но он не считал возмож¬ным перенесение закономерностей высшей нервной деятельности, открытые при изучении собаки, на человека. Он указывал, что осо¬бенности высшей нервной деятельности человека "поражающе резко выделяют его из ряда животных". И условия существования чело¬века и особенности его высшей нервной деятельности делают бес¬смысленными и некорректными расчеты видовой (предельной) про¬должительности жизни по животному типу. /О характере таких рас¬четов мы писали в предыдущей главе./ Основатели отечественной геронтологии сформировались как ученые в прошлом веке. Тогда же ими были выдвинуты идеи, которые стали фундаментальными в строящемся здании геронто¬логии, что особенно важно для данного исследования, вплотную приблизились к пониманию социальных проблем геронтологии. Кроме названных ученых в этом ряду: А.А.Богомолец, А.В.Нагор¬ный, А.Н. и С.А. Северцевы, И.Р.Тарханов, И.И.Шмальгаузен. Дальнейшая разработка этих идей привела к образованию теории, созданию её экспериментальной базы, практическому использова¬нию и возникновению новой отрасли науки - социальной геронто¬логии. Но это произошло уже в XX столетии. Говоря о развитии геронтологии в XX веке, следует хотя бы назвать предпосылки, созданные учеными смежных дисциплин ми¬рового сообщества и Наукой в целом, которые способствовали об¬ретению геронтологией статуса науки. Этому способствовали пред¬посылки, созданные учеными смежных отраслей. Стремительное приобретение биологией приоритетных позиций в науке, исполь¬зование ею достижений химии и физики и как результат: создание двух новых наук - биохимии и биофизики. Вместе с этим открытие пенициллина, витаминов, гормонов, применение методов антисеп¬тики Луи Пастера значительно продвинуло медицину. Большое влияние на сохранение здоровья и увеличение сроков жизни оказа¬ло рождение новой науки - диетологии. Значительным успехом было открытие того, что работу всех внутренних органов регулирует осо¬бый участок головного мозга - гипоталамус, который определяет такие процессы, как сон и бодрствование, эмоциональные проявле¬ния и артериальное давление, терморегуляцию и обмен веществ, ассимиляцию и диссимиляцию. В советское время возникли новые научные школы герон¬тологии Д.Ф.Чеботарева, З.Г. Френкеля, В.В. Фролькиса, которые добились значительных успехов в развитии биологического и ме¬дицинского направлений, тогда как социальный аспект старения ограничивался разработкой форм организации медико-социальной помощи пожилым и старикам и составлением гериатрических про¬грамм обучения медицинских работников. Однако, именно эти уче¬ные заложили основы социальной геронтологии. Характерным, качественным моментом развития геронто¬логии в XX в. является действие двух равновеликих тенденций: диф¬ференциация и интеграция научного знания. С одной стороны, ге¬ронтология включает в свой теоретический и практический инст¬рументарий результаты и методы других наук, с другой - расщепля¬ется на отдельные отрасли знания. С 30-х годов в геронтологии выделились самостоятельные исследовательские проблемы: герон¬тология человека, геронтология животных, геронтология растений, обособились молекулярная, биологическая, экологическая и эво¬люционная геронтологии. Несколько позже произошла дифферен¬циация исследований процессов старения на теоретические и при¬кладные, а самой науки - на теоретическую и прикладную. С 50-х годов начинается резкий рост числа людей пожилого возраста в развитых странах, а вместе с тем и проблем, связанных с их обеспечением, что заставило общество обратить внимание на положение престарелых граждан, их нужды и социальную защищен¬ность. Исследователи многих стран утверждают, что здоровье на¬селения только на 8-10% зависит от здравоохранения и на 60-65% оно определяется образом жизни, питанием, условиями внешней среды. Можно сомневаться в точности процентных соотношений, но то, что самые весомые факторы - это образ жизни и среда обита¬ния, то есть совокупность социальных факторов, - безусловно. Сле¬довательно, развитие геронтологии лишь по пути решения меди¬цинских проблем выглядит тупиковым вариантом. Примечательно, что в России социально-геронтологические идеи и гипотезы намного опередили вхождение в научный обиход самого названия этой области знания. В работах А.А. Богомольца о продолжительности жизни медицинские проблемы рассматрива¬ются наряду с социальными. Богомолец давал аргументированные рекомендации о правилах поведения и общения пожилых людей и с пожилыми людьми. Малоизвестно, что Д.И. Менделеев занимался проблемами старения, долголетия и смерти. В начале века была опубликована интереснейшая во всех отношениях работа ученого "Заветные мысли" (М., 1995), где говорилось о необходимости изу¬чения проблем, связанных с продолжительностью жизни и рассмат¬ривался социальный аспект геронтологии. В частности, Менделеев писал, что "с увеличением процента бодрых стариков человечество должно будет улучшиться, потому что такие старики, умудренные опытом жизни, благотворно будут влиять на молодежь, каким бы самомнением она ни заразилась". Если в США и других западных странах сторонниками са¬мостоятельности социальной геронтологии были социологи и пси¬хологи, то в России этим занимались гигиенисты, что, в общем-то, и неудивительно. В России до последних десятилетий уровень раз¬вития и социологии, и психологии был таков, что немногочислен¬ным специалистам этих отраслей едва хватало сил, чтобы сопро¬тивляться полному вымиранию той и другой науки. Но и в это время были опубликованы серьезные исследовательские работы: М.Д.Александровой "Проблемы социальной и психологической геронтологии"; Б.Г.Ананьева "Человек как предмет познания"; А.В. Дмитриева "Социальные проблемы людей пожилого возраста"; Ю.К.Дупленко "Старение: очерки развития проблемы"; Т.В. Кар-саевской и А.Т.Шаталова "Философские аспекты геронтологии"; В.Д. Шапиро "Человек на пенсии"; труды Д.Ф.Чеботарева, а также А.А.Дыскина, Н.Н.Сачук, М.Э.Елютиной, Е.В.Якимовой. Среди зарубежных авторов наиболее известны работы С. де Бовуар и Л .Би-не (Франция), А.Комфорт (Великобритания), Тиббитс (США). Решение практических, а затем и теоретических вопросов положения стариков в обществе вызвало появление новой отрасли геронтологии - социальной геронтологии. При развитии этого на¬учного направления на первый план вышли разработки социоло¬гических, социально-психологических, экономических, этических проблем старения. Социальная геронтология изучает человека как социобиологическое существо и потому интегрирует гуманитарный и медико-биологический подходы к решению собственных проблем. Социальная геронтология к настоящему времени перерос¬ла рамки узко академических исследований, приобрела статус са¬мостоятельной науки и учебной дисциплины. Её девиз: "Не только добавить годы к жизни, но и жизнь к годам".

10/Половые различия в онтогенезе человека

Каждая клетка организма содержит некую информационную программу, в соответствии с которой она функционирует. Эта программа заложена в хромосомах, которые находятся в клеточном ядре. Благодаря особому виду клеточного деления, каждая из гамет, будь то яйцеклетка или сперматозоид, содержит всего лишь 23 единичные хромосомы. Поэтому после их соединения новая оплодотворенная клетка, от которой в дальнейшем пойдет потомство, будет содержать 23 пары хромосом — по половине от каждого из родителей.

Одна пара хромосом определяет пол дочернего организма. Яйцеклетка всегда несет Х-хромосому, тогда как сперматозоид — либо X, либо Y-хромосому. Поэтому пол ребенка определяется хромосомами, переносимыми сперматозоидами: комбинация XX — девочка, XY — мальчик.

Вплоть до 8 недель после зачатия мужские и женские эмбрионы выглядят практически одинаково. Но всего через неделю, когда длина зародыша еще не превышает 3 см, а его вес — 2 г, наружная мембрана, покрывающая гениталии женского организма, исчезает, образуя вход в примитивное влагалище. У мужского зародыша один конец генитальных складок начинает удлиняться до рудиментарного пениса. К 11 -й неделе устанавливаются характерные очертания наружных половых органов.

Процесс, происходящий внутри зародышевого организма, намного сложнее. У недифференцированного зародыша имеется два вида трубчатых образований — мюллеровы и вольфовы протоки. У женщин между 7-й и 9-й неделями внутриутробного развития вольфовы протоки практически исчезают, а нижние части мюллеровых объединяются, образуя влагалище. Затем, довольно медленно, вплоть до 34-й недели, недифференцированные половые железы (гонады) превращаются в примитивные яичники, а верхние части мюллеровых протоков становятся фаллопиевыми трубами.

У мужчин, напротив, исчезают мюллеровы трубы, гонады мигрируют в мошонку, становясь яичками, а вольфовы протоки дифференцируются в семевыносящие.

В самом общем виде можно выделить следующие уровни поло-иой дифференциации у человека:

) пол хромосомный — зависит от состава половых хромосом;

2) пол гонадный — зависит от типа сформировавшихся гонад;

3) пол гормональный — зависит от качества и количества продуцируемых половых гормонов;

4) пол соматический, или фенотипический, — зависит от наружных половых органов, вторичных половых признаков, пропорций тела и т.д.;

5) пол психический — зависит от психосексуальной ориен-;щии индивида и осознания им/ей своей гендерной принадлежности.

Пол — это биологический статус личности, а гендер — соци-пньно-психологический статус, формирование которого находится под воздействием разнообразных социокультурных факторов.

Вернемся к особенностям индивидуального развития человека: средний вес новорожденных девочек несколько ниже, чем мальчиков: 3,17 и 3,4 кг соответственно. Размеры сердца и легких у цепочек при рождении также чуть ниже. Дети, вес которых сильно тличается от средних значений, имеют меньше шансов на выживание.

Девочки и мальчики в раннем детстве растут с примерно одинаковой скоростью, хотя девочки и обгоняют мальчиков в отношении скелетного созревания и прорезывания зубов (один из по-кнчателей так называемого биологического возраста).

В процессе постнатального онтогенеза особое значение для формирования внешних различий, свойственных мужчинам и жен-шпнам, имеет пубертатный период. В это время молодой организм преобретает способность к деторождению. У девочек в яичниках начинают созревать яйцеклетки и появляется менструация — вероятии, самый важный из признаков наступающего пубертаса. У мальчиков яички приступают к продуцированию спермы. Это всего лишь один из показателей в длинном списке физических изменений, которые происходят почти во всех частях тела.

У представителей двух полов существуют важные различия в ш шертывании процесса полового созревания. Девочки достигают половозрелое в течение сравнительно короткого времени и после достижения ими взрослой физической формы, а мальчики достигают взрослой физической формы значительно позднее, фактически после наступления половозрелости. Можно сказать, что девочки вначале реализуют программу роста, а потом — программу созревания, а мальчики — наоборот. Иными словами, мальчики становятся половозрелыми задолго до обретения ими внешнего облика взрослых мужчин, а девочки выглядят взрослыми и достигают определенных размеров тела до окончательного становления репродуктивной функции. Это дало повод американскому антропологу Б. Богину (1999) выступить с оригинальной гипотезой, касающейся сути процесса взросления у представителей двух полов. По мнению этого исследователя, подобные половые различия во временной приуроченности событий полового созревания отражают в первую очередь эволюционный опыт человечества, а именно, ведущую роль самок гоминид в выращивании и воспитании детенышей.

У девочек пубертатный период начинается между 9 и 14 года ми, а заканчивается — между 14 и 18. Мальчики обычно развиваются и созревают позже и медленнее девочек.