Виталий Донцов – Карманный справочник врача. Основы геронтологии (страница 8)

Среди генов при увеличении продолжительности жизни не было обнаружено никаких мутаций, которые могли бы отменить старение. «Непрограммисты» выдвигают этот факт в качестве главного возражения против теорий запрограммированного старения. Триплоидные мухи-дрозофилы живут не дольше диплоидных. Диплоидные и гаплоидные самцы ос имеют одинаковый срок жизни.

Еще один аргумент в дискуссиях о происхождении старения – это существование эпигенетических часов. Возрастзависимые изменения метилирования ДНК в неслучайных участках генома демонстрируют линейное увеличение на протяжении всей жизни и используются в теориях об эпигенетических часах, которые могут указывать на хронологический возраст у различных видов. В настоящее время этот механизм является, видимо, наиболее точным для предсказания биологического возраста; при этом важны изменения некоторых генов, вернее, групп генов, что также интересно и перспективно для исследований.

Еще одной фундаментальной ошибкой некоторых критиков идеи запрограммированного старения является их вера в то, что старение требует наличия генов, ответственных за процессы разрушения. Никаких уникальных генов специально для старения обнаружено не было. По крайней мере, в случае теории развития и старения такие гены не нужны: если одни и те же генетические факторы используются для развития и старения, мутации, устраняющие старение, не могут сохраняться в эволюции. Такие мутации уничтожили бы само развитие.

Сторонники стохастического старения более пессимистичны в отношении надежды на значительное замедление старения по сравнению с «программистами», поскольку лавину случайных ошибок труднее обуздать, чем саму программу.

Сторонники накопительных теорий старения игнорируют тот факт, что все попытки и многочисленные техники «очистки» организма, практикуемые поборниками здорового образа жизни, мало влияют на ПЖ, как и исследование таких средств в эксперименте.

Основной закон старения

Первая математическая модель старения была создана почти 200 лет тому назад Б. Гомперцем (B. Gompertz, 1825) и до сих пор наиболее точно описывает возрастную динамику смертности человека и, видимо, большинства других организмов. Являясь специалистом по страхованию жизни, Гомперц вывел практически необходимую для его профессии закономерность повышения интенсивности смертности с возрастом по экспоненте, что до настоящего времени является наиболее общим и важным количественным проявлением старения как такового.

Смертность как «количественную характеристику неспособности противостоять разрушению» в настоящее время можно рассматривать как величину, обратную жизнеспособности – способности противостоять всей совокупности разрушительных процессов. Для получения основной формулы старения достаточно простого предположения о стохастичности процессов старения, о том, что жизнеспособность во времени снижается пропорционально ей самой в каждый момент времени:

dХ/d t = –k Х,

где k – коэффициент, Х – жизнеспособность, t – время.

Основной закон старения утверждает: жизнеспособность снижается с возрастом по экспоненте.

Рассматривая смертность (μ) как обратную жизнеспособности величину (μ = 1/X), из предыдущей формулы получают основную формулу старения Гомперца-Мейкема – с возрастом общая смертность растет экспоненциально:

μ = Ro exp (k t) + A,

где Ro – начальный уровень смертности, k – скорость нарастания смертности, A – коэффициент, характеризующий вклад в смертность внешних влияний, эффект которых слабо зависит от возраста.

Такое неспецифическое повышение уязвимости организма с возрастом мы называем старением как таковым. Так как изменение смертности с возрастом идет по экспоненте, то экспоненциальное увеличение общей уязвимости (смертности) является основным законом старения.

Сам подход к написанию формулы в настоящее время теоретически понятен: это элементарное дифференциальное уравнение, описывающее, например, радиоактивный распад в физике и иные простые вероятностные процессы. Это принципиально вероятностные (стохастические) закономерности, связанные с конечной устойчивостью любых отграниченных от внешней среды элементов; тогда сложный организм, состоящий из таких элементарных единиц, может со временем их только утрачивать.

Сам Гомперц отмечал сходство кривых изменения смертности и энтропии, а В. Перкс (1932) прямо писал, что «неспособность противостоять разрушению имеет ту же природу, что и рассеяние энергии» (то есть старение эквивалентно увеличению энтропии, которая служит мерой неупорядоченности любой системы). Ведущий геронтолог А. Комфорт (1967) писал, что жизнеспособность может быть сведена к достаточно конкретному, хотя и невещественному субстрату – информации в клетках, которая как раз «и есть биологическая энергия».

Таким образом, содержательная интерпретация понятия «жизнеспособность» с самого начала сводилась и сводится в настоящее время не столько к вещественному наполнению, сколько к информационному содержанию общей жизнеспособности, как это трактуется в настоящее время.

Вид кривых выживаемости, смертности и дожития, соответствующий представленным выше формулам, соответствует реальным кривым выживаемости как различных популяций человека, так и ряда других видов. Однако формула Гомперца-Мейкема описывает только среднюю часть кривой интенсивности смертности, тогда как начальная часть кривой (процессы роста и развития – до 15–20 лет) и конечная часть (старше 90–95 лет) не могут быть учтены по ряду причин (в частности, на сегодня среди супердолгожителей – лиц старше 110 лет – есть люди с завышенным возрастом в паспорте).

Глобальной причиной старения является дискретность существования жизни в виде индивидуальных форм – живых организмов, их принципиальная ограниченность пределов адаптации видовых механизмов гомеостаза. Количественная и качественная бесконечность изменяющихся влияний среды на дискретный организм лишь частично может компенсироваться гомеостазом, что приводит к накоплению некомпенсированных повреждений – это наиболее общий механизм старения.

Интересны некоторые очевидные и экспериментально и демографически подтверждаемые выводы, однако иногда звучащие парадоксально. Так, из вышесказанного очевидно, что наибольшее абсолютное снижение жизнеспособности можно наблюдать в раннем возрасте. Это означает, что профилактика старения должна начинаться в самых ранних возрастах. Это подтверждает факторный анализ: внешние влияния на смертность важны для молодого возраста, а для пожилых важен сам процесс старения, вносящий основной вклад в показатели смертности.

В то же время в старости даже небольшие абсолютные изменения жизнеспособности ведут к выраженным изменениям смертности, поэтому в старших возрастах удобно изучать влияния адаптогенов и биостимуляторов, хотя малый жизненный ресурс может и не приводить при этом к значимому повышению длительности жизни в целом.

Количественное вычисление скорости старения человека проводят методами демографии, что рассмотрено в специальном разделе ниже.

Другим подходом к количественной оценке старения, основанным на том же определении – снижении с возрастом общей жизнеспособности, – является рассмотрение общей жизнеспособности системы как интеграла жизнеспособности ее частей, что в применении к организму означает: общая жизнеспособность организма складывается из сохранения жизнеспособности (функционального ресурса) основных его органов и систем:

Х(t) = S k1 · х1 + k2 · х2 +….+ kn · хn,

где k – коэффициент, x1… n – жизнеспособность органов и систем (их остаточный функциональный ресурс для данного возраста), Х(t) – общая жизнеспособность в возрасте (t).

На этом основано количественное определение индивидуального старения (точечное измерение) как показателя биологического возраста.

Биологический возраст можно рассматривать как степень снижения с возрастом физиологических функций организма. Его можно измерять в годах и сравнивать с календарным возрастом.

В основе количественного измерения индивидуального биологического возраста лежит сравнение уровня наличных физиологических функций со средними возрастными стандартами для данного возраста.

Основные механизмы старения

Существующие гипотезы и теории старения акцентируются на нескольких сотнях конкретных механизмов старения. Однако внимательный анализ этих механизмов, как и рассмотрение самого феномена старения, позволяют сгруппировать данные механизмы в небольшое число классов – общих механизмов старения. В итоге они могут быть теоретически сведены к стохастическому и регуляторному типам старения, при этом для биологических систем стохастический тип проявляется как вероятностная гибель необновляющихся элементов, а также как «загрязнение» системы внешними и внутренними факторами (накопительный механизм старения).

Полностью сформировавшийся организм имеет обычно множество необновляющихся элементов на всех его иерархических уровнях. Потеря этих элементов с возрастом носит вероятностный характер и поэтому в простейшем случае описывается той же по виду формулой, что и потеря общей жизнеспособности, как показано выше:

dX/dt = k · X,

где Х – количество необновляющихся элементов организма.

Графики общего старения (смертности) по Гомперцу и графики смертности, связанной со снижением жизнеспособности за счет потери необновляющихся элементов, таким образом, совпадают и для обратной величины – смертности, представляют собой экспоненциальное нарастание смертности организма с возрастом.