Jelenleg számos elmélet létezik az öregedésről, amelyek többsége az öregedés tényleges mechanizmusait veszi figyelembe - ez mindenekelőtt az oxidatív károsodás elmélete (Harman, 1987; Sohal, Weindruch, 1996) és a telomer elmélet - (Slovnikov A.M. , 1971, Hayflick, 1998). Az öregedés mögött meghúzódó mechanizmusokat feltárva azonban ezek az elméletek nem szabnak közvetlen korlátokat az élettartamnak (LS), hiszen nem határozzák meg, hogy ezek a mechanizmusok milyen ütemben bontakoznak ki, és így milyen gyorsan haladnak az öregedési folyamatok. Az elméletek másik részét az öregedés időbeli alakulásának szentelik, elsősorban az élettempó elméletét (TTZ - Pearl, 1928, Sohal, 1986; Lints, 1989).

Az utóbbi években az oxidatív károsodás elméletét egyre gyakrabban alkalmazzák olyan fogalomként, amely a legmegfelelőbben tükrözi az öregedés mechanizmusairól felhalmozott ismereteket (Harman, 1987; Fleming et ai, 1992; Sohal, Weindruch, 1996; Orr, 1996; Zhizhina és Blukhterova, 1999). Ez az elmélet azt állítja, hogy az öregedést olyan oxidánsok termelése okozza, amelyek károsítják a test szerkezetét, és hogy "az azonos anyagcsere sebességű szervezetek élettartamának korrelálnia kell az antioxidáns védelem szintjével" (Fleming et ai, 1992). Mostanra szoros kapcsolat jött létre a TAT és az oxidatív károsodás elmélete között: "Az élet sebességének elmélete az öregedésben szabadgyökelméletként fejezhető ki, amely azon alapul, hogy a szabad gyökök az anyagcsere normális termékeként fordulnak elő" (Parsons, 1996).

Az öregedés minden modern elmélete bizonyos mértékig összefügg a test homeosztázis fogalmával. A genetikai vizsgálatok mély összefüggéseket tártak fel a várható élettartam és a test képességei között (Tatar, 1999). Az elméleti gerontológiában a homeosztázis fogalmát tágabb kontextusban vizsgálják, mint annak klasszikus felfogásában (Arking, 1991; Holliday, 1995). A fiziológiában a homeosztázis a testfolyadékok kémiai összetételének állandóságának fenntartása (Cannon, 1932; Sarkisov, 1981; Novoszelcev, 1978). A homeosztázis élettani mechanizmusai ezt biztosítják az oxigén (vérkeringés, légzés) és a tápanyagok (emésztőrendszer) szállításáról, valamint a salakanyagok eltávolításáról (kiválasztó rendszerek). A gerontológia számára érdekes a sejtszerkezetek állandósága - a szomatikus homeosztázis, amelyet molekuláris genetikai és sejtes mechanizmusok tartanak fenn (Sohal, Weindruch, 1996; Tatar, 1999).

A homeosztázis fiziológiai mechanizmusai gyorsabb időskálán működnek, mint a szomatikusok, ami alapvető az elméleti gerontológiában. fontos tény. Emberben a gyors időskála néhány másodperctől több óráig terjed (például a keringési rendszerben a szekvenciális mechanizmusok ebben a tartományban kapcsolódnak be - Guyton, 1982). A lassú időskála a homeosztázis szomatikus mechanizmusainak életkorral összefüggő változásait tükrözi (Comfort, 1967; Frolkis és Muradyan, 1992).

Az öregedés homeosztatikus megközelítésének egyik fontos aspektusa a természetes halál „öregségi halál” fogalma. „A betegség orvosi modellje… azt feltételezi, hogy a halál mindig a betegség kialakulásának következménye; ha nem lenne betegség, nem lenne halál” (Fries, 1980; Hyflik, 1998). Valójában egy bizonyos életkortól csökken a szervezet homeosztázis-fenntartó képessége, és egy ponton az enyhe zavarok is lehetetlenné teszik a helyreállítást. „Az elkerülhetetlen eredmény a természetes halál, még betegség nélkül is” (Fries, 1980, 131. o.). A homeosztatikus erőforrások kimerülése miatti időskori természetes halál azonban csak akkor válik észrevehető halálokká, ha az egyed teljesen védett a környezeti hatásoktól. Ma ez csak a kísérleti állatpopulációkra, különösen a rovarokra igaz.

Az életritmus elméletének modern változata alapján kidolgozták az öregedés homeosztatikus modelljét, melyben a fiziológiás öregedést a szervezetben az oxidatív károsodások felhalmozódásával társítják az általános biológiai elképzelések keretein belül a test homeosztázisáról. test (Novoszelcev et al., 1997, Novoszeltsev és mtsai, 2000)

A kifejlett rovarok életciklusába homeosztatikus mechanizmusokkal lépnek be (erejüket tehát a genotípus határozza meg) és antioxidáns védekező mechanizmussal (a szervezet oxidánsok hatására való érzékenységét a genotípusa is meghatározza, ami meghatározza az „oxidatív hatásának” életkorát. sebezhetőség" B.

Az életfolyamatok az oxigénfogyasztáshoz kapcsolódnak (amelynek fogyasztási ütemét a Wz időminta írja le). A szervezet oxigénfogyasztásával arányosan oxidálószerek képződnek, és felhalmozódnak az oxidatív károsodások, ami az S értékének életkorral összefüggő csökkenéséhez vezet. Ennek eredményeként a szervezet oxigénszállítása fokozatosan csökken, és a jelenlegi kvázi-stacionárius Az X szimbólummal jelölt oxigénszint lassan csökken, egy bizonyos életkorban a megengedett maximális szintre esik. XD Ezt a szintet elérve halál következik be.

Így az öregedést a szervezet homeosztatikus képességeinek életkorral összefüggő csökkenéseként mutatják be, és az öregedés ütemét két tényező határozza meg - az oxigénfogyasztás mértéke (mellékhatással oxidáns termelés formájában) és az antioxidáns hatékonysága. védelem.

2 FŐ MODERN ELMÉLET AZ ÉLŐ SZERVEZET ÖREGEDÉSÉRE

Minden öregedéselmélet feltételesen két nagy csoportra osztható: az evolúciós elméletekre és a véletlen sejtkárosodáson alapuló elméletekre. Előbbiek úgy vélik, hogy az öregedés nem az élő szervezetek szükséges tulajdonsága, hanem programozott folyamat. Szerintük az öregedés az evolúció eredményeként alakult ki, bizonyos előnyök miatt, amelyeket az egész lakosság számára jelent. Ezzel szemben a károsodáselméletek azt sugallják, hogy az öregedés a károsodások természetes folyamatának eredménye, amely az idő múlásával felhalmozódik, amely ellen a szervezet megpróbál felvenni a harcot, és az öregedésben tapasztalható különbségek. különböző organizmusok e küzdelem változó hatékonyságának az eredménye. Ez utóbbi megközelítést ma már megalapozottnak tekintik az öregedés biológiájában. Egyes kutatók azonban továbbra is védik az evolúciós megközelítést, mások pedig teljesen figyelmen kívül hagyják az evolúciós elméletekre és a kárelméletekre való felosztást. Ez utóbbi kijelentés részben a terminológia megváltozásának az eredménye: néhány újabb írásban az "evolúciós elméletek" kifejezés nem a "programozott öregedés" elméletekre utal, amelyek az öregedés evolúciós előfordulását jótékony jelenségként sugallják, hanem egy olyan megközelítést, amely szerint az evolúciós elméletek evolúciós elméletek. leírja, miért kell a szervezeteknek öregedniük, szemben az öregedés biokémiai és fiziológiai alapjainak kérdésével. A hormonális-genetikai megközelítés abban áll, hogy az ember élete során a születéstől kezdve megemelkedik a hipotalamusz érzékenységi küszöbe, ami végül 40 év elteltével hormonális egyensúlyhiányhoz és minden típus progresszív zavarához vezet. Az anyagcsere, beleértve a hiperkoleszterinémiát is, ezért az időskori betegségek kezelését a hipotalamusz érzékenységének javításával kell kezdeni.

Az apoptózis (sejt-öngyilkosság) elmélete. akadémikus V.P. Skulachev elméletét a celluláris apoptózis elméletének nevezi. Az apoptózis (görögül „levélhullás”) a programozott sejthalál folyamata. Ahogyan a fák megválnak a részektől, hogy megőrizzék az egészet, úgy minden egyes sejtnek, miután lejárt az életciklusa, el kell pusztulnia, és újnak kell helyébe lépnie. Ha egy sejt megfertőződik egy vírussal, vagy rosszindulatú daganathoz vezető mutáció lép fel benne, vagy egyszerűen lejár, akkor ahhoz, hogy az egész szervezetet ne veszélyeztesse, el kell pusztulnia. Ellentétben a nekrózissal - a sejtek erőszakos halála trauma, égési sérülés, mérgezés, oxigénhiány következtében az erek elzáródása miatt stb., az apoptózis során a sejt szépen szétszedi magát, és a szomszédos sejtek épületként használják a töredékeit. anyag.
A mitokondriumok szintén önpusztuláson mennek keresztül - miután tanulmányozta ezt a folyamatot, Skulachev mitoptózisnak nevezte. Mitoptózis akkor fordul elő, amikor túl sok szabad gyök termelődik a mitokondriumban. Ha az elhalt mitokondriumok száma túl magas, bomlástermékeik megmérgezik a sejtet, és apoptózisához vezetnek. Skulachev szerint az öregedés annak a következménye, hogy több sejt pusztul el a szervezetben, mint amennyi megszületik, és a haldokló funkcionális sejteket kötőszövet veszi át. Munkásságának lényege, hogy olyan módszereket keressen, amelyek ellensúlyozzák a sejtszerkezetek szabad gyökök általi pusztítását. A tudós szerint az öregség olyan betegség, amelyet lehet és kell is kezelni, a szervezet öregedési programja letiltható, és ezzel kikapcsolható az életünket megrövidítő mechanizmus.

Skulachev szerint a fő reaktív oxigénfaj, amely a mitokondriumok és a sejtek halálához vezet, a hidrogén-peroxid. Jelenleg az ő vezetésével tesztelik az SKQ gyógyszert, amelyet az öregedés jeleinek megelőzésére terveztek.

A szabad gyökök elmélete. A D. Harman (1956) és N. M. Emanuel (1958) által szinte egyidejűleg előadott szabadgyök-elmélet nemcsak az öregedés mechanizmusát magyarázza meg, hanem az ezzel kapcsolatos kóros folyamatok széles skáláját is (szív- és érrendszeri betegségek, legyengült immunitás, agyi működési zavarok). , szürkehályog). , rák és néhány más). Ezen elmélet szerint a sejtműködési zavarok oka a számos biokémiai folyamathoz szükséges szabad gyökök - főként mitokondriumokban szintetizálódó reaktív oxigénfajták - a sejtek energiagyárai.

Ha egy nagyon agresszív, reakcióképes szabad gyök véletlenül elhagyja azt a helyet, ahol szükség van rá, károsíthatja a DNS-t, RNS-t, fehérjéket és lipideket. A természet biztosította a túlzott szabadgyökök elleni védekezés mechanizmusát: a szuperoxid-diszmutázon és néhány más, a mitokondriumokban és sejtekben szintetizálódó enzimeken kívül számos, a táplálékkal a szervezetbe kerülő anyag antioxidáns hatású, így pl. A-, C- és E-vitamin. Zöldségek és gyümölcsök rendszeres fogyasztása és akár napi néhány csésze tea vagy kávé is megfelelő adag polifenolhoz juttatja, amelyek egyben jó antioxidánsok is. Sajnos az antioxidánsok feleslege – például étrend-kiegészítők túladagolásával – nemhogy nem hasznos, de még fokozhatja is a sejtekben zajló oxidációs folyamatokat.

Alkalmazkodás-szabályozás elmélet. A kiváló ukrán fiziológus és gerontológus, V.V. által kidolgozott öregedési modell. Frolkis az 1960-as és 70-es években azon a széles körben elterjedt elképzelésen alapul, hogy az öregség és a halál genetikailag programozott. Frolkis elméletének „kiemelt pontja” az életkori fejlődés a várható élettartamot pedig két folyamat egyensúlya határozza meg: az öregedés destruktív folyamata mellett kibontakozik az „öregedésgátlás” folyamata, amelyre Frolkis a „vitaukt” (lat. vita – élet, auctum – növekedés) kifejezést javasolta. ). Ennek a folyamatnak a célja a szervezet életképességének megőrzése, alkalmazkodása és a várható élettartam növelése. Széles körben elterjedtek az öregedésgátlásról (vitaukte) kapcsolatos ötletek. Tehát 1995-ben az első nemzetközi kongresszusát ebben a kérdésben.

Frolkis elméletének lényeges eleme az általa kidolgozott génszabályozási hipotézis, amely szerint az öregedés elsődleges mechanizmusai a strukturális gének aktivitását szabályozó szabályozó gének működésének zavarai, és ebből adódóan a szintézis intenzitása. a bennük kódolt fehérjékről. A génszabályozás életkorral összefüggő megsértése nemcsak a szintetizált fehérjék arányának megváltozásához, hanem a korábban inaktív gének expressziójához, a korábban nem szintetizált fehérjék megjelenéséhez, és ennek következtében öregedéshez és sejthalálhoz is vezethet.

VV Frolkis úgy vélte, hogy az öregedés génszabályozó mechanizmusai képezik az alapját az életkorral összefüggő patológiák gyakori típusainak - érelmeszesedés, rák, cukorbetegség, Parkinson- és Alzheimer-kór - kialakulásának. Egyes gének funkcióinak aktiválódásától vagy elnyomásától függően ez vagy az öregedési szindróma, ez vagy az a patológia alakul ki. Ezen elképzelések alapján született meg a génszabályozó terápia ötlete, amely az életkorral összefüggő patológia kialakulásának hátterében álló eltolódásokat hivatott megelőzni.

telomerikus elmélet. 1961-ben L. Hayflick amerikai gerontológus megállapította, hogy az emberi fibroblasztok – osztódásra képes bőrsejtek – „in vitro” legfeljebb 50-szer osztódnak. A felfedező tiszteletére ezt a jelenséget "Hayflick-határnak" nevezték. Hayflick azonban nem adott magyarázatot erre a jelenségre. 1971-ben az Orosz Tudományos Akadémia Biokémiai Fizikai Intézetének kutatója A.M. Olovnikov a sejtekben a DNS-szintézis elveire vonatkozó adatok felhasználásával egy hipotézist javasolt, amely szerint a „Hayflick-határ” azzal magyarázható, hogy minden sejtosztódáskor a kromoszómák kissé lerövidülnek. A kromoszómák speciális végszakaszok vannak - telomerek, amelyek a kromoszómák minden megkétszerezése után kissé rövidülnek, és egy bizonyos ponton annyira lerövidülnek, hogy a sejt már nem tud osztódni. Aztán fokozatosan elveszíti életképességét – ez a telomerikus elmélet szerint a sejtek öregedése. A telomeráz enzim 1985-ös felfedezése, amely befejezi a csírasejtekben és a tumorsejtekben a rövidített telomerek felépítését, biztosítva azok halhatatlanságát, ragyogóan igazolta Olovnikov elméletét. Igaz, az 50-60 osztódás határa korántsem igaz minden sejtre: a rák és az őssejtek elméletileg korlátlanul osztódhatnak, élő szervezetben az őssejtek nem tízszer, hanem több ezerszer osztódhatnak, de a sejtek öregedésének és a telomerek rövidülése általánosan elismert. Érdekes, hogy a szerző nemrégiben úgy döntött, hogy a telomer hipotézis nem magyarázza meg az öregedés okait, és először egy másikat, a redusomot, majd egy második, nem kevésbé fantasztikus, hold-gravitációs hipotézist terjesztett elő. Mindkettő nem kapott sem kísérleti megerősítést, sem kollégák jóváhagyását.

Az öregedés emelkedési (ontogenetikai) elmélete. Az 1950-es évek elején a híres hazai gerontológus V.M. Dilman felvetette és alátámasztotta az egyetlen szabályozási mechanizmus létezésének gondolatát, amely meghatározza az életkorral összefüggő változások mintázatait a különböző homeosztatikus (állandóság megőrzése) belső környezet) testrendszerek. Dilman hipotézise szerint mind a fejlődés (lat. elevatio – emelkedés, átvitt értelemben – fejlődés), mind pedig a szervezet későbbi öregedésének mechanizmusában a fő láncszem a hipotalamusz – az endokrin rendszer „vezetője”. fő ok Az öregedés a hipotalamusz érzékenységének életkorral összefüggő csökkenése az innen érkező szabályozó jelekre idegrendszerés endokrin mirigyek. Az 1960-80-as években. kísérleti tanulmányok és klinikai megfigyelések segítségével megállapították, hogy ez a folyamat az életkorral összefüggő funkciók megváltozásához vezet. szaporító rendszer valamint a hipotalamusz-hipofízis-mellékvese rendszer, amely biztosítja a mellékvesekéreg által termelt glükokortikoidok - "stresszhormonok" - szükséges szintjét, koncentrációjuk napi ingadozását és stressz alatti fokozott szekrécióját, és végső soron az agy állapotának kialakulását. úgynevezett „hiperadaptózis”.

Dilman koncepciója szerint az öregedés és a kapcsolódó betegségek az ontogenezis – a szervezet fejlődése – genetikai programjának megvalósításának melléktermékei. Az életkorral összefüggő patológia ontogenetikai modellje új megközelítéseket nyitott a korai öregedés és az életkorral összefüggő betegségek megelőzésében, amelyek az emberi halál fő okai: szívbetegségek, rosszindulatú daganatok, stroke, metabolikus immunszuppresszió, érelmeszesedés, cukorbetegség idősek és elhízás, mentális depresszió, autoimmun és néhány egyéb betegség. Az ontogenetikai modellből az következik, hogy a betegségek kialakulása és a természetes időskori elváltozások lassíthatók, ha a homeosztázis állapotát a szervezet fejlődésének végére elért szinten stabilizáljuk. Ha az öregedés üteme lelassul, akkor, mint V.M. Dilman, lehetséges növelni az emberi élet faji határait.

A mutációk felhalmozódásának elmélete(Eng. Mutations accumulation theory) egy evolúciós genetikai elmélet az öregedés eredetéről, amelyet Peter Medawar javasolt 1952-ben. Ez az elmélet a természetes szelekció melléktermékének tekinti az öregedést (valamint például a barlangi és földalatti állatok vakságának kialakulásának evolúciós magyarázatát).

Az egyed szaporodási valószínűsége életkorától függ, a születéskor nulláról növekszik, és fiatal felnőtteknél eléri a csúcsot (közvetlenül a pubertás elérése után), majd csökken a külső (ragadozók, ragadozók) okozta halálozás valószínűségének növekedése miatt. betegségek, balesetek) és belső (öregedés) okok. Ugyanakkor természetes körülmények között az élőlények nagyon ritkán élnek meg olyan kort, amikor az öregedés észrevehetővé válik, vagyis a mortalitás szinte kizárólag külső okoktól függ, amelyekre az öregedésnek nincs hatása. Az allélok fiatal korban megjelenő káros mutációi tehát nagyon erős evolúciós nyomásnak vannak kitéve, mivel erősen befolyásolják a szaporodás valószínűségét. Másrészt a káros mutációk, amelyek az élet végén, olyan életkorban jelentkeznek, amelyet a lakosság nagy része nem él meg, sokkal kisebb evolúciós nyomást fognak gyakorolni, mivel hordozóik már továbbadták génjeiket a következő generációnak, és csökken a az örökösök száma ezeknek a mutációknak köszönhetően kissé.

A mutációk közvetlenül és közvetve is befolyásolhatják a szervezet sikerét. Például egy feltételezett mutáció, amely a csökkent kalciumrögzítés miatt növeli a törések kockázatát, kevésbé káros, mint az a mutáció, amely a méhben lévő tojásokat érinti. Az evolúció szempontjából nem mindegy, hogy miért csökken egy szervezet szaporodási képessége. Fontos, hogy a káros mutációt hordozó egyedek kisebb valószínűséggel szaporodnak, ha a mutáció káros hatása korábban jelentkezik. Például a progériában (korai öregedés tüneteivel járó genetikai betegség) szenvedők mindössze 15-20 évig élnek, és gyakorlatilag nem adhatják át mutáns génjeit a következő generációnak (tekintve a mutáció domináns szerepét). Ilyen körülmények között a progéria csak új mutációk eredményeként jön létre, nem pedig a szülők génjeiből. Ezzel szemben egy másik genetikai betegségben, az Alzheimer-kórban szenvedőknek, akik későn jelentkeznek, van idejük elhagyni az utódokat, mielőtt megnyilvánulnának. Így a betegséget az új generációk továbbítják, és véletlenszerű. Más szóval, a mutációk felhalmozódásának elmélete előírja a genetikai mutációk gyakoriságának növekedését az életkorral, amelyek a génállományban maradnak.

A mutációk felhalmozódásának elmélete lehetővé teszi a kutatók számára, hogy számos tesztelhető előrejelzést készítsenek. Ez az elmélet különösen azt írja elő, hogy az utódpopuláció maximális élettartamának az anyai szervezet maximális élettartamától való függése nem lehet lineáris, amint azt szinte minden más, az öröklődés által tanúsított mennyiségi tulajdonság esetében megfigyelték (például a testmagasság). Ez azt jelenti, hogy ennek a kapcsolatnak szokatlan, nem lineáris alakja kell, hogy legyen, és a hosszabb életű szülők esetében növekvő lejtővel kell rendelkeznie az utódok élettartama és az anyai élettartam tekintetében. Ez az előrejelzés közvetlenül következik az elmélet azon kulcsfontosságú kijelentéséből, miszerint azon gének egyensúlyi gyakoriságának, ahol lehetséges káros mutáció, növekednie kell az életkorral a mutációkkal szembeni gyenge evolúciós nyomás miatt. mutációk előfordulása és a velük szembeni evolúciós nyomás).

A mutációk felhalmozódásának elmélete szerint az életkor előrehaladtával a maximális várható élettartamban a genetikai változások növekedése várható. Így egy heterogén populációban ugyanaz a fenotípus-változás a genotípus nagyszámú változásának felel meg. Az additív genetikai variáció előre jelzett növekedése kimutatható a genetikai változások arányának tanulmányozásával hasonló fenotípusos változások esetén. Ez az arány, a szűk értelemben vett hosszú élet úgynevezett örökölhetősége a regressziós egyenes meredekségének kétszeresére becsülhető az utódok anyai élettartamától függően. Ezért, ha a halálozási életkort valóban a káros, lassan ható mutációk felhalmozódása határozza meg, ez a lejtő várhatóan meredekebb lesz az anya halálozási életkorának növekedésével. Ezt a jóslatot az európai királyi és öröklődési genealógiai adatok elemzése igazolta nemesi családok amelyek nagyon jól dokumentáltak. Megállapítást nyert, hogy a leszármazott regressziós egyenes meredeksége valójában az ősök maximális életkorával növekszik, amint azt a mutáció-felhalmozási elmélet megjósolja. Hasonló eredményeket kaptak más modellszervezetekkel is, például a Drosophila melanogaster gyümölcsléggyel.

Mára azonban a mutációk felhalmozódásának elmélete konkrét gének példáján nem nyert megerősítést, és továbbra is további megerősítést igénylő hipotézis marad.

Eldobható szóma elmélet, néha az eldobható szóma elmélet egy evolúciós-fiziológiai modell, amely megpróbálja megmagyarázni az öregedési folyamat evolúciós eredetét. Az elméletet 1977-ben Thomas Kirkwood, a Brit Nemzeti Biológiai Szabványügyi és Ellenőrzési Intézet akkori munkatársa javasolta 1977-ben. áttekintő cikk. Ez az elmélet azt kérdezi, hogyan kell a szervezetnek gazdálkodnia erőforrásaival (az elmélet első változatában csak az energiáról volt szó) a szóma fenntartása és javítása, valamint a túléléshez szükséges egyéb funkciók között. Ezeknek az erőforrásoknak a felhasználásában a kompromisszum igénye az erőforrások szűkössége és a legjobb felhasználási mód megválasztása kapcsán merül fel.

Ezt az elméletet azzal a céllal javasolták, hogy evolúciós keretet adjon az öregedési folyamat létezésének és változásának megértéséhez, amely minden élő szervezet számára egyetemes. Azt javasolja, hogy az egyének fektessenek be a szómáik (perifériás testrészeik) karbantartásába és javításába, összhangban a jövőbeli élettartammal és a szaporodási lehetőségekkel kapcsolatos elvárásaikkal. Az egyén jövőbeli életfenntartási kilátásaival és a szaporodás valószínűségével kapcsolatos elvárásai azonban nem állandóak. Mert különböző típusok, sőt esetenként a fajok határain belül különböző egyedekre is, ezért szükséges a szóma különböző időtartamú fenntartása. Az eldobható harcsa-elmélet kimondja, hogy azoknak a fajoknak és populációknak, amelyek átlagosan kevés külső fenyegetést és alacsony szaporodási arányt mutatnak, sokkal többet kell befektetni harcsáik védelmébe, mint azoknak a fajoknak és populációknak, amelyek rövid élettartamra és gyors szaporodásra számítanak. Amikor az organizmusokat védett környezetbe helyezik, és megszabadítják a természetes szelekciótól, a szóma helyreállításában és fenntartásában mutatkozó különbségek fajok és populációk közötti különbségekként jelennek meg az öregedési rátákban és a maximális élettartamban.

Az elméletet alátámasztja a vadon élő állatpopulációk természetbeni megfigyelése, amely azt mutatja, hogy a ragadozók száma és aktivitása befolyásolja a populáció túlélési stratégiáját. Például a guppi populációkkal végzett tanulmányok az élettartam változását mutatták ki, amely nagyon gyorsan megy végbe a mortalitás változásaira válaszul. A megnövekedett mortalitás körülményei között növekvő guppi populáció tagjai kisebbek, gyorsabban nőnek, többen szaporodnak. fiatalonés több tenyésztési erőforrást kell elkülöníteni, mint a guppik, amelyek alacsony külső mortalitással élnek. Ezen túlmenően felvetették, hogy a madarak és a denevérek tovább élnek, mint a hasonló méretű szárazföldi állatok, mert mivel képesek repülni, megszabadultak a szárazföldi állatok evolúciós ragadozói nyomásától. Egy másik vizsgálatot, amely megerősítette az elmélet egyes alapjait, a virginiai oposszumok két populációján végezték el. A georgiai Sapelo-szigeten található oposszumpopuláció egyikében nincsenek természetes szárazföldi ragadozók, míg a szárazföldön talált másik populációt pumák, rókák és bobmacskák zsákmányolják. Ennek eredményeként azt találták, hogy a szigeti populáció kevesebb fiókát hoz világra, mint a kontinentális csoport, és általában a második szaporodási időszakig túléli a második szaporodási lehetőséget. Ennek a csoportnak a tagjai kisebb méretűek, átlagosan 25%-kal hosszabb átlagos élettartammal és 50%-kal hosszabb maximális élettartammal rendelkeznek, mint a kontinentális csoporté.

Fontos megjegyezni, hogy mivel az eldobható szóma elmélet csak az öregedés evolúciós vonatkozásait veszi figyelembe, a fogyasztás, a szaporodás és az öregedés közötti összefüggést nem a konkrét mechanizmusok, hanem a végeredmény szempontjából veszik figyelembe. Ha az egyed szaporodási képességgel rendelkezik, nem számíthat biológiai halhatatlanságra, hiszen csak olyan szinten kell tartania a szomáját, hogy a populáción belüli átlagos egyed a szükséges számú utód megszületéséhez szükséges ideig fennmaradjon. A szaporodási lehetőségek hiánya azonban kedvezően befolyásolhatja az öregedést és az élettartamot. Ez nem jelenti azt, hogy összefüggés van az életfenntartás, a szaporodás, a szomatámogatás és a hosszú élettartam között, az eldobható szóma elmélet csak kompromisszumot biztosít a szóma támogatása és a reprodukció között, amelyet az erőforrás-allokációs folyamat közvetít. Az elmélet két okot javasol az élőlények változásának. Először is, a felnőttkori halandósággal kapcsolatos elvárások növekedése a szomatámogatás csökkenéséhez kell, hogy vezessen. Ha egy szervezet nem várja el, hogy sokáig éljen, kevésbé kell megvédenie magát. Másodszor, a szaporodási rátára vonatkozó várakozás növekedésének a szóma támogatásának csökkenéséhez kell vezetnie, mivel az egyének előre látják a szaporodáshoz szükséges erőforrások hiányát.

Az eldobható szóma elmélet nem feltételez semmit specifikus mechanizmusok a szóma támogatása, ezért kompatibilis az öregedés legtöbb mechanikus modelljével, mint például a szomatikus mutációk felhalmozódása, a megváltozott fehérjék, a mitokondriális elmélet, a szabadgyökök elmélete stb. Ezen túlmenően, azokkal a fajokkal, amelyeknél a legalacsonyabb a külső okok miatti mortalitás és az alacsony szaporodási arány a legjobb védelmet nyújtja az oxidatív stressz és ennek eredményeként a fehérjemutációk és károsodások ellen is. Például a DNS-javulás sokkal rosszabb a rágcsálókban, mint a főemlősökben, és az egér szomatikus sejtjei sokkal érzékenyebbek a kémiailag indukált oxidatív stresszre, mint a hosszú életű emlőssejtek. A viszonylag tartós madarak veséjének hámsejtjei is jobban ellenállnak a vegyi és sugárkárosodásnak, mint az egerek megfelelő sejtjei.

Összességében az eldobható szóma elmélet hasznos evolúciós keretet biztosít az öregedési folyamat megértéséhez. Számos közvetett bizonyíték támasztja alá ezt az elméletet, de hiányoznak a részletes kísérleti tanulmányok.

mitokondriális elmélet. A molekuláris stressz és az öregedés közötti kapcsolat fontosságát a mitokondriális DNS-ben (mtDNS) felhalmozódó mutációk hatásának megfigyelései alapján feltételezték. Ezeket az adatokat megerősítette az a megfigyelés, hogy az életkor előrehaladtával megnövekszik a citokróm c oxidázt (COX) hiányzó sejtek száma, ami az mtDNS mutációkkal jár. Az ilyen sejtek gyakran zavarják az ATP-termelést és a sejtek energiaegyensúlyát.

A szomatikus mutációk elmélete. Számos tanulmány kimutatta a szomatikus mutációk és a DNS-károsodás egyéb formáinak számának növekedését az életkor előrehaladtával, ami arra utal, hogy a DNS-javítás fontos tényező a sejtek élettartamának fenntartásában. A DNS-károsodás jellemző a sejtekre, és olyan tényezők okozzák, mint az erős sugárzás és a reaktív oxigénfajták, ezért a DNS integritását csak javító mechanizmusokkal lehet fenntartani. Valójában kapcsolat van a hosszú élettartam és a DNS-javítás között, amint azt a poli-ADP-ribóz polimeráz-1 (PARP-1) enzim is bizonyítja, amely fontos szereplő a stressz által kiváltott DNS-károsodásra adott sejtválaszban. A PARP-1 magasabb szintje hosszabb élettartammal jár.

Gompertz halandósági törvénye – Meikham(néha egyszerűen Gompertz-törvény, Gompertz-eloszlás) egy statisztikai eloszlás, amely leírja az emberek és a legtöbb többszülő állat mortalitását. A Gompertz - Meikham törvény szerint a mortalitás egy életkortól független komponens (Meikham-kifejezés) és egy korfüggő komponens (Gompertz-függvény) összege, amely az életkorral exponenciálisan növekszik, és leírja a szervezet öregedését. Biztonságos környezetben, ahol külső okok hiányoznak az elhullások (laboratóriumi körülmények között, állatkertekben vagy a fejlett országokban élő embereknél), az életkortól független komponens gyakran kicsi lesz, és a képlet a Gompertz-függvényre egyszerűsödik. A terjesztést Benjamin Gompertz aktuárius és matematikus szerezte meg és tette közzé 1832-ben.

A Gompertz-Makham törvény szerint az x életkor elérése után meghatározott rövid időn belüli halálozás valószínűsége:

p = a + bx,

ahol x - életkor,

p - a halálozás relatív valószínűsége egy bizonyos ideig,

a és b együtthatók.

Így a populáció mérete az életkor előrehaladtával duplázó exponenssel csökken:

s(x) = exp[ − m(bx + c)].

A Gompertz-Meikham halandósági törvény írja le legjobban az emberi halandóság dinamikáját a 30-80 éves korosztályban. Az idősebb kor régiójában a halandóság nem növekszik olyan gyorsan, mint ahogy ezt a halandóság törvénye előírja.

Történelmileg az 1950-es évek előtti emberi halandóság nagyrészt a halandóság törvényének időtől független összetevőjének (a Meikham-kifejezésnek vagy paraméternek) volt köszönhető, míg az életkortól függő komponens (a Gompertz-függvény) szinte változatlan maradt. Az 1950-es évek után a kép megváltozott, ami a halálozás csökkenéséhez vezetett késői korés a túlélési görbe úgynevezett "derectangularizálása" (simítása).

A megbízhatóságelmélet szempontjából a Gompertz-Makham mortalitási törvény a meghibásodás törvénye, ahol a kockázati arány az életkortól független és az öregedéssel összefüggő meghibásodások kombinációja, e meghibásodások arányának exponenciális növekedésével.

A Gompertz-törvény a Fisher-Tippett eloszlás egy speciális esete a negatív életkorra.

Az öregedés epigenetikai elmélete. A sejtek idővel lassan elveszítik az elnyomott kromatin markereket, ami összefüggésbe hozható a szervezet sejtdifferenciálódásával. A repressziós markerek elvesztése előbb-utóbb az alvó transzpozonok derepressziójához, illetve az általuk okozott DNS-károsodások számának növekedéséhez, majd aktiválódáshoz kell, hogy vezessen. sejtrendszerek DNS javítás. Ez utóbbiak amellett, hogy részt vesznek a DNS-javításban, jogosulatlan rekombinációkat is okoznak a telomerekben. Az is lehetséges, hogy a transzpozon rekombinázok közvetlenül indíthatnak ilyen rekombinációkat. Ennek eredményeként a telomer DNS kiterjesztett szakaszai gyűrűkké alakulnak és elvesznek, a telomerek pedig lerövidülnek az elveszett körkörös DNS hosszával. Ez a folyamat tízszeresére gyorsítja a telomer DNS elvesztését, és a legtöbb sejt ezt követő apoptózisa előre meghatározza az öregedést, mint biológiai jelenséget. A javasolt elmélet alternatívája a genetikailag programozott öregedés hipotézisének, valamint a hibák és károsodások felhalmozódása következtében fellépő öregedés hipotézisének, megmagyarázza a telomerek felgyorsult elvesztésének mechanizmusát oxidatív stressz és DNS-károsodás esetén, valamint az öregedés és a daganatok előfordulása közötti kapcsolat.

Evolúciós-genetikai megközelítés. A genetikai megközelítés alapját képező hipotézist Peter Medawar vetette fel 1952-ben, és ma a mutációk felhalmozódási elméleteként ismerték. Medawar észrevette, hogy az állatok a természetben nagyon ritkán élnek olyan kort, amikor az öregedés észrevehetővé válik. Elképzelése szerint az élet későbbi szakaszaiban megjelenő, csírasejt-mutációk következtében létrejövő allélek meglehetősen gyenge evolúciós nyomásnak vannak kitéve, még akkor is, ha hatásuk következtében olyan tulajdonságok szenvednek, mint a túlélés és a szaporodás. Így ezek a mutációk sok generáción keresztül felhalmozódhatnak a genomban. Azonban minden egyén, akinek sikerült hosszú ideig elkerülnie a halált, megtapasztalja hatásukat, ami öregedésben nyilvánul meg. Ugyanez igaz a védett körülmények között élő állatokra is.

Később, 1957-ben D. Williams felvetette olyan pleiotróp gének létezését, amelyek eltérő hatást gyakorolnak a szervezetek túlélésére az élet különböző időszakaiban, vagyis fiatal korban hasznosak, amikor a természetes szelekció hatása erős, de káros később, amikor a természetes szelekció hatása gyenge. Ezt az elképzelést ma „antagonisztikus pleiotrópiának” (ang. Antagonistic pleiotrópiának) nevezik.

Ez a két elmélet együttesen alkotja az öregedés genetikájával kapcsolatos modern elképzelések alapját. A felelős gének azonosítása azonban csak korlátozott sikerrel járt. A mutációk felhalmozódására vonatkozó bizonyítékok továbbra is ellentmondásosak, míg a pleiotróp génekre vonatkozó bizonyítékok erősebbek, de nem is kellően alátámasztottak. A pleiotróp gének példái közé tartozik a telomeráz gén eukariótákban és a szigma faktor-70 baktériumokban. Bár ismert, hogy számos gén befolyásolja a különböző organizmusok élettartamát, a pleiotróp génekre még nem találtak egyértelmű példát.

Evolúciós-fiziológiai megközelítés. Az antagonista pleiotrópia elmélete előrevetíti, hogy létezniük kell pleiotróp hatású géneknek, amelyek természetes szelekciója az öregedés megindulásához vezet. Valóban több, különböző életszakaszokban pleiotróp hatású gént találtak - E. coliban a sigma-70, eukariótákban a telomerázt, de az öregedéssel való közvetlen összefüggést nem mutatták ki, főleg, hogy nem mutatták ki, hogy ez egy tipikus gén. jelenség minden szervezet számára, mindenért felelős.öregedési hatások. Vagyis ezek a gének csak jelöltekként tekinthetők az elmélet által megjósolt gének szerepére. Másrészt egy sor élettani hatások anélkül mutatják be, hogy azonosítanák a értük felelős géneket. Gyakran beszélhetünk az antagonista pleiotrópia elmélete által megjósoltokhoz hasonló kompromisszumokról, anélkül, hogy egyértelműen meghatároznánk azokat a géneket, amelyektől függenek. Az ilyen kompromisszumok élettani alapja az úgynevezett eldobható szóma elméletben rejlik. Ez az elmélet azt kérdezi, hogyan kell a szervezetnek gazdálkodnia erőforrásaival (az elmélet első változatában csak az energiáról volt szó) a szóma fenntartása és javítása, valamint a túléléshez szükséges egyéb funkciók között. A kompromisszum igénye az erőforrások szűkösségéből, vagy azok felhasználásának legjobb módjából fakad.

A test karbantartását csak annyit szabad elvégezni, amennyi a természetben való normál túlélési idő alatt szükséges. Például, mivel a vadon élő egerek 90%-a elpusztul élete első évében, főként a hideg hatására, a populációnak csak 10%-a fektet be az idő múlásával a túlélésbe. Az egerek három éves élettartama tehát a természetben minden igényre teljesen elegendő, az evolúció szempontjából pedig az időskor elleni küzdelem helyett érdemes például a hőmegőrzés vagy a szaporodás javítására fordítani az erőforrásokat. Így az egér élettartama a legjobban megfelel életének ökológiai feltételeinek.

Az eldobható test elmélete számos feltételezést fogalmaz meg az öregedési folyamat fiziológiájával kapcsolatban. Ezen elmélet szerint az öregedés a szomatikus sejtek tökéletlen javítási és karbantartási funkcióinak eredménye, amelyek alkalmazkodnak a környezeti igényekhez. A károsodás pedig a sejtek létfontosságú tevékenységéhez kapcsolódó sztochasztikus folyamatok eredménye. A hosszú élettartamot az e funkciókért felelős gének szabályozása szabályozza, és a generatív sejtek halhatatlansága – a szomatikus sejtekkel ellentétben – a nagy erőforrás-ráfordítás és esetleg bizonyos károsodási források hiányának az eredménye. AZ OPARIN-HAILDEN ELMÉLET AZ ÉLETTERMÉSZET RENDSZERSZERVEZÉSÉNEK ÉS ÖNSZERVEZÉSÉNEK EREDETÉRŐL Szénhidrátok

Bevezetés

1. Az öregedés elméletei

2.2 Werner-szindróma

2.3 Rothmund-Thomson szindróma

2.4 Cockayne-szindróma

2.5 Down-szindróma

5. Az emberi élettartam génjei

Következtetés

Bevezetés

A várható élettartam összetett mennyiségi jellemző. Kialakulásának genetikai mechanizmusainak feltárása alapvető probléma a fejlődésbiológiában, az evolúciós genetikában és a molekuláris gerontológiában.

Az öregedés a biológiában a szervezet fő funkcióinak fokozatos gátlásának folyamata, ideértve a regeneratív és szaporodási funkciókat is, aminek következtében a szervezet kevésbé alkalmazkodik a körülményekhez. környezet(elveszíti a stressz-, betegség- és sérüléstűrő képességét), ami elkerülhetetlenné teszi a szervezet halálát. Még kedvező laboratóriumi körülmények között is az állatfajok túlnyomó többségénél megnyilvánul az öregedés.

Az öregedés különböző ütemben megy végbe a különböző fajoknál, ami nyilvánvalóan azt jelzi, hogy az öregedés oka nem csak a mechanikai kopás, hanem a genetikai kondicionálás is. Az öregedés a gének és a környezet közötti kölcsönhatás összetett folyamata, amelyet a stressz, az anyagcsere-tényezők és a szaporodás, valamint a sejt, a szövet és a szervezet szintjén működő védekezési rendszerek szabályoznak. A genomi szabályozás még nem bizonyítja, hogy az öregedés „beprogramozott”. Egyes gének aktivitásában (kifejeződésében) az öregedés során megfigyelt változások véletlenszerű károsodásra (molekuláris hibák, oxidatív stressz) adott válaszok lehetnek, vagy a növekedést, fejlődést és anyagcserét szabályozó gének pleiotróp (többszörös) mellékhatásait tükrözhetik.

1. Az öregedés elméletei

· Molekuláris genetikai elmélet (Az elmélet, amely szerint az öregedés fő oka a sejt genetikai apparátusának öregedése. Napjaink egyik fő elmélete)

· Telomer elmélet (Amerikában 1961-ben a tudós - L. Hayflick gerontológus - megállapította, hogy az emberi fibroblasztok - osztódásra képes bőrsejtek - "in vitro" legfeljebb 50-szer osztódhatnak. Az elméletet nem dolgozták ki és nem hagyták jóvá a kollégák.)

· Az öregedés emelkedési (ontogenetikai) elmélete (Az öregedés fő oka a hipotalamusz idővel összefüggő csökkenése az idegrendszer és a belső elválasztású mirigyek szabályozó jeleire.

· Adaptív-szabályozási elmélet(Az öregedés elmélete, amelyet a híres ukrán fiziológus és gerontológus, V. V. Frolkis dolgozott ki az 1960-as és 70-es években, azon az elterjedt elképzelésen alapul, hogy a halál és az öregség genetikailag programozott)

· Szabadgyök elmélet(Az elmélet szerint a sejtműködési zavarok oka a számos biokémiai folyamathoz szükséges szabad gyökök - főleg mitokondriumokban szintetizálódó reaktív oxigénfajták - a sejtek energiagyárai.)

· Az öregedés hiba(Az elmélet alapja az volt, hogy a sugárzás sejtmutációt okoz, ami a szervezet egészének öregedéséhez vezet)

· Az apoptózis elmélete (sejt-öngyilkosság)akadémikus V.P. Skulachev elméletét a celluláris apoptózis elméletének nevezi. Az apoptózis a programozott sejthalál folyamata.

öregedés hosszú élettartam gén elmélet

2. Örökletes korai öregedés

2.1 Hutchinson-Gilford szindróma

Rendkívül ritka betegség. Gyakorisága 1 000 000 emberből 1. A betegek fenotípusa rendkívül jellegzetes: alacsony termet, csőrszerű profilú "madárarc", a koponya agyi részének méretének túlsúlya a fronton, az agyrész bőrén kiálló vénás hálózat, mint általában meztelenül az alopecia miatt, gyakran teljes, a szemöldök és a szempillák elvesztésével. A kulcscsontok éles hipopláziája, a fogak alakjának és számának hibái, száraz elvékonyodott bőr, a bőr alatti zsírszövet szinte teljes hiánya, fejlődési késés, különösen fizikai. A betegek terméketlenek, bár a szakirodalom leírja azt az esetet, amikor egy Hutchinson-Gilford-szindrómás beteg gyermeke születik. A szindróma leírt hordozóinak átlagos várható élettartama 13 év (egyetlen 45 éves beteget ritka megfigyelésként írnak le). A halál oka általában a szívizominfarktus, ahol a boncolás során generalizált ateroszklerózist és szívizom fibrózist, valamint zsíros anyag lerakódásokat észlelnek az agy és a parenchymalis szervek szöveteiben.

A Hutchinson-Gilford-szindróma DNS-javítása károsodott: megállapították, hogy hordozóinak sejtjei nem képesek megszabadulni a kémiai ágensek okozta DNS-fehérje keresztkötésektől. De az ebben a szindrómában szenvedő betegek sejtjeinek fő diagnosztikai jellemzője az, hogy a tenyészetben lévő sejtek osztódásainak száma a normához képest jelentősen csökken (az úgynevezett határérték vagy Hayflick-szám). 1971-ben A.M. Olovnikov azt javasolta, hogy a kromoszómális telomerek lerövidülnek a sejtfejlődés során. 1992-ben pedig kimutatták, hogy a Hutchinson-Gilford-szindrómás betegek sejtjeit a telomerek veleszületett lerövidülése jellemzi. A Hayflick-határ, a telomerhossz és a telomeráz-aktivitás (a telomer DNS végének meghosszabbítására képes enzim) közötti kapcsolat elemzése lehetővé teszi a természetes öregedés és a Hutchinson-Gilford-szindróma klinikai képének kialakulásának folyamatának összefüggését.

Rendkívül alacsony frekvenciaju A progéria ezen formájának előfordulása csak feltételezéseket tesz lehetővé az öröklődés típusával kapcsolatban. Az autoszomális recesszív típus az idő előtti öregedés sajátos jellemzője.

2.2 Werner-szindróma

Ennek a betegségnek az oka az agyalapi mirigy hibás fejlődése (a fő belső elválasztású mirigy, az agy alján található; szabályozza a hormonrendszer működését) még a születés előtti időszakban is várandós nő által elszenvedett fertőzés, mérgezés, trauma következtében. Lehetséges az agyalapi mirigy hibás fejlődésére való örökletes hajlam is

Tünetek és jelek:

§ bőrpatológiában nyilvánul meg - kimerült, sorvadás, fekélyes vagy megvastagodott bőrterületek

§ a haj korai kopaszodása és őszülése

§ ciszták néha az agyalapi mirigyben találhatók

§ a betegek alulméretezettek (törpe növekedésűek), sorvadt nemi szervekkel

§ esetenként gynecomastia (az emlőmirigyek női típusának megfelelő fejlődése a férfiaknál, néhány endokrin betegségek)

§ gyakran kidülledő szemek és szürkehályog (a szemlencse elhomályosodása)

§ fáradtságra vonatkozó panaszok

§ a röntgenvizsgálat gyakran feltárja az artériák meszesedését, csontritkulást (csontsűrűség-csökkenéssel jellemezhető betegség, a csont kémiai összetétele nem változik, de sűrűsége csökken, szilárdsága csökken, és a törések valószínűsége nő)

§ nál nél laboratóriumi diagnosztika emelkedett vércukorszintet és a 17-ketoszteroidok szintjének csökkenését észlelik a vizeletben (olvassa el a "17-ketoszteroidok" című cikket a weboldalon)

A Werner-szindróma (VS) (felnőtt progéria) egy ritka örökletes, autoszomális recesszív kötőszöveti betegség (M1M 272 700). A bőr idő előtti öregedésében, az idegrendszeri, endokrin, csont- és egyéb testrendszerek károsodásában, valamint a rosszindulatú daganatok kialakulásának kockázatának növekedésében nyilvánul meg. belső szervekés bőr: szarkómák, melanómák, nem melanotikus bőrrákok, bőrlimfómák stb. A 20-30 éves férfiak nagyobb valószínűséggel betegszenek meg. A VS molekuláris alapja a DNS-helikázt kódoló WRN gén mutációihoz kapcsolódik. A VS-ben szenvedő betegeknél a természetes gyilkosok aktivitásának csökkenését figyelték meg, ami a daganatok előfordulási gyakoriságának növekedését okozhatja. A VS összefüggését azonban más korai öregedési szindrómákkal, mint például a metageria, acrogeria és a progéria nem határozták meg.

Mindkét szindrómára jellemző a természetes öregedés szokásos jeleinek felgyorsult kifejlődése, de az első esetben már születésüktől kezdve kialakulnak, és a betegek ritkán élik meg a 20 éves kort. A második esetben a felgyorsult öregedés a pubertáskor kezdődik, és a várható élettartam elérheti a 30-40 évet. Meg kell jegyezni, hogy a halál az extrém időskorra jellemző funkciók kihalásával vagy egy tipikus korral összefüggő kórkép következtében következik be, beleértve a rákot, a szívelégtelenséget, az agyi rendellenességeket és más betegségeket. Nemrég klónozták a Werner-szindróma (WRN) gént.

2.3 Rothmund-Thomson szindróma

ritka örökletes tünetegyüttes, amelyet specifikus bőrelváltozások (poikiloderma, hyperkeratosis), szürkehályog, fényérzékenység, haj, köröm, fogak, alacsony termet, hipogonadizmus, csontosodási zavar és rosszindulatú daganatok kialakulásának fokozott kockázata jellemeznek. Ritka esetekben mentális retardáció lehetséges. Tartomány és kifejezés klinikai tünetek a betegek nagyon eltérőek lehetnek.

Ezt a szindrómát először August von Rothmund Jr. német szemész írta le 1868-ban, aki egy elszigetelt, degenerált alpesi faluból származó gyermekben a kétoldali szürkehályog és egy sajátos bőrelváltozás (dyschromia, telangiectasia) kombinációját jegyezte fel.

Jóval később, 1923-ban a brit bőrgyógyász, M. S. Thomson leírta "egy eddig leíratlan örökletes betegség"és "poikiloderma congenita"-nak nevezték el, amelynek klinikai képének jellemzői azonosak voltak bőr megnyilvánulásai, amelyet korábban Rothmund is megjegyez (úgy tűnik, a szerző nem tudott a német szemész publikációjáról). Ugyanakkor Thomson nem észlelt szemkárosodást a betegen, ez indokolta a róla elnevezett önálló nozológia kijelölését.

Ugyanakkor számos szerző tagadja a Thomson-szindróma létezését, rámutatva az úgynevezett „nem teljes” Rothmund-szindróma kialakulásának lehetőségére, klinikai kép betegség, nincs szürkehályog. P. Wodniansky kísérletet tett az eltérő nézetek összeegyeztetésére, aki azt javasolta, hogy ezekre a tünetekre egyetlen megnevezést alkalmazzanak - "veleszületett poikiloderma".

Az elmúlt három évtizedben a szindrómák azonosságáról alkotott vélemény uralkodott, ami ahhoz vezetett, hogy a betegség nozológiai megnevezésében mindkét szerző neve szerepel - Rothmund-Thomson szindróma. Végül O. Braun-Falco a „Rothmund-Thomson-szindróma” kifejezés mellett döntött, hangsúlyozva, hogy a szürkehályog a betegek körülbelül 50%-ánál alakul ki.

2.4 Cockayne-szindróma

Autoszomális recesszív módon öröklődik, a férfiak és a nők azonos gyakorisággal betegszenek meg. Ennek a patológiának a kialakulása esetén a bőrben és a bőr alatti zsírszövetben atrófiás elváltozások észlelhetők, amelyek vastagsága észrevehetően csökken, fokozott érzékenység a napfényre, a fej mérete túl kicsi, ahogy nő, az aránytalan törpeség egyre jobban kirajzolódik, megjelennek a jelek mentális retardáció. Egy speciális kórházban végzett alaposabb vizsgálat kóros elváltozásokat tár fel a látószervben ( degeneratív változások retina, látóideg atrófia). Az ilyen emberek gyakran szenvednek halláskárosodástól egészen a süketségig. Ezenkívül gyakran észlelik az idegrendszer rendellenességeit (ataxia, perifériás neuropátia).

Az ezzel az örökletes patológiával rendelkező gyermekek teljesen normálisnak születnek, egyáltalán nem különböznek az egészségesektől. A betegség jelei nagyon korán, 6 hónapos korban jelentkezhetnek, de a legtöbb esetben a 2-3. életévben kezdenek megjelenni. A Cockayne-szindróma első megnyilvánulása a napfényre való fokozott érzékenység a test nyílt területein, amely az insoláció utáni duzzanat és bőrpír megjelenésében fejeződik ki, amelyek pillangó formájában helyezkednek el az arcon. Néha bullosus kiütések is megjelenhetnek. Ezenkívül a gyermek növekedésében észrevehetően lemarad társaitól, tömegében is lemarad, mentális fejlődés, érzelmi instabilitás, járás-, beszédzavar jellemzi. A betegek jellegzetes megjelenése: lesoványodott, alacsony termetű, kis fej, szenilis megjelenés, "madár" orr, beesett szemek, nagy fülek, felső állkapocs túlzottan előrenyúlik, az elülső fogak erősen előre dőltek, a végtagok aránytalanul hosszúak, a kezek és a lábak nagyok, az orrhegy, a fülek, az ujjak és az ajkak bőre cianotikus, az ízületek deformáltak, a gerinc görbülete, a mellkas keskeny. Vezetéskor röntgen vizsgálat a koponya csontjainak megvastagodását, a koponyaüregben lévő kalcium-sók lerakódását és a kérdéses szindróma néhány egyéb jellegzetes jelét mutatják. A mirigyek veleszületett fejletlensége következtében a verejtékezés és a könnyezés intenzitása csökken, a szőr vékony, ritka, korán őszül. A retina változásai mellett megfigyelhető a fotofóbia, a szaruhártya homályosodása, a szürkehályog megjelenése. Az idegrendszeri rendellenességek általában dadogással és rendellenes mozgásokkal jelentkeznek szemgolyók. A szexuális fejlődés a legtöbb esetben zavart szenved. Ennek a szindrómának a prognózisa kedvezőtlen, a betegség folyamatosan halad előre, a legtöbb esetben 20-30 év közötti halállal végződik az érelmeszesedés következményei miatt.

2.5 Down-szindróma

Genetikai anomália eredményeként alakul ki. Először 1866-ban írta le a Down-szindrómás emberek tüneteit John Langdon Down angol orvos, akinek a neve szolgált ennek a szindrómának a neveként.

A Down-szindróma genetikai rendellenesség következtében alakul ki. Először 1866-ban írta le a Down-szindrómás emberek tüneteit John Langdon Down angol orvos, akinek a neve szolgált ennek a szindrómának a neveként. A szindróma okát csak 1959-ben fedezte fel Jerome Lejeune francia tudós.

A szindróma az ivarsejtek (peték és hímivarsejtek) képződése során fellépő kromoszóma-szegregáció következtében alakul ki, melynek eredményeként a gyermek az anyától (az esetek 90%-ában) vagy az apától (az esetek 10%-ában) kap egy extra 21. kromoszóma. A legtöbb Down-szindrómás embernek kettő helyett három 21. kromoszómája van; az esetek 5-8%-ában az anomália nem egy teljes extra kromoszóma, hanem annak töredékeinek jelenlétével jár.

A jellemzőből külső jelek szindróma, lapos arc ferde szemekkel (mint a mongoloid faj, így korábban ezt a betegséget mongolizmusnak nevezték), széles ajkak, széles lapos nyelv, mély hosszanti barázdával. A fej kerek, lejtős keskeny homlok, fülkagyló függőleges irányban csökkent, tapadó lebeny, szeme foltos írisszel (Brushfield-foltok) A fej szőrzete puha, ritka, egyenes, a nyakon alacsony növekedési vonallal.Down-szindrómásoknál a végtagváltozások jellemző - a kezek és a lábak rövidülése és kitágulása (akromicria).A kisujj lerövidült és ívelt, csak két hajlító barázda van.A tenyéren csak egy keresztirányú horony (négyujjas).A fogak rendellenes növekedése , magas szájpadlás, változások a belső szervekben, különösen a tápcsatornában és a szívben.

3. A Drosophila melanogaster halál és élettartam gének

Gyümölcslégy Drosophila melanogaster - jó modell a hosszú élet genetikai összetevőinek tanulmányozására. Akárcsak a C. elegans esetében, a különböző élettartamú Drosophila mutánsokat kémiai mutagenezissel indukáltuk. A kapott vonalak közül néhány mutációt mutatott a szuperoxid-diszmutáz (SOD) génben. A génre homozigóta mutánsok normálisan fejlődtek, de időtartamuk felnőttkor 60-ról 10 napra csökkent. Kimutatták, hogy az ilyen mutánsok rendelkeznek túlérzékenység olyan anyagokra, amelyek szabad gyököket termelnek, és spermájuk nem elég aktív. Ez jelezheti az SOD fontosságát a DNS védelmében a gametogenezis során bekövetkező károsodástól. Másrészt a megnövekedett SOD és kataláz gén kópiákkal rendelkező egyének átlagos és maximális élettartama hosszabb volt. A D. melanogaster felgyorsult öregedése nemcsak specifikus gének mutációiból, hanem epigenetikai faktorok expressziójában bekövetkezett változásokból is adódik. Tehát a régi legyekben találták meg éles visszaesés elongációs faktor fehérje expressziója EF-la, megelőzve a fehérjeszintézis általános csökkenését. Az EF-la gén további másolatainak hozzáadása a légygenomhoz genetikai manipuláció révén jelentősen megnövelte e legyek élettartamát.

Hosszú életű Indy (még nem haltam meg) mutánsokat találtunk, melyek átlagos élettartama kétszeresére, maximális élettartama pedig 50%-kal nőtt a P-elem beépítésű gyümölcslégyvonalak között (Rogina et al., 2000). Ez a gén az emlős Na-dikarboxiláz transzporterével homológ fehérjét kódol, amely felelős a Krebs-ciklus szubsztrátjainak, például a borostyánkősavnak, citrátnak és alfa-ketoglutarátnak a felvételéért és újrafelvételéért.

Ezenkívül a szteroid hormon ekdizon receptor mutációja a Drosophila élettartamának növekedéséhez vezet. (Simon et al., 2003). Az ilyen mutációkkal rendelkező heterozigóta legyek 40-50%-kal tovább élnek, mint a vad típusú legyek, és fokozott stressz-ellenállás jellemzi őket. Hiányoznak belőlük az oogenezis és a spermatogenezis hibái, ami arra utal, hogy ezeknek a mutánsoknak az élettartamának növekedése a reproduktív rendszerben bekövetkezett változásoknak köszönhető.

4. Az öregedés telomerelmélete

L. Hayflick L. amerikai biokémikus és gerontológus 1961-ben. publikált tanulmányokat a humán fibroblasztok élettartamáról in vitro. Azt találták, hogy a sejtek legfeljebb 50-szer képesek osztódni (és ezért önmegújulni). Ezt a jelenséget Hayflick-határnak nevezik. A tudós maga nem tudott kellően ésszerű magyarázatot adni a felfedezett jelenségre. Később, 1971. Az Orosz Tudományos Akadémia Biokémiai Fizikai Intézetének kutatója A.M. Olovnikov a sejtekben a DNS-szintézis elveire vonatkozó adatok felhasználásával egy hipotézist javasolt, amely szerint a "Hayflick-határ" azzal magyarázható, hogy minden sejtosztódáskor a kromoszómák kissé lerövidülnek. A kromoszómák speciális végszakaszok vannak - telomerek, amelyek a kromoszómák minden megkétszerezése után kissé rövidülnek, és egy bizonyos ponton annyira lerövidülnek, hogy a sejt már nem tud osztódni. Aztán fokozatosan elveszíti életképességét – ez a telomerikus elmélet szerint a sejtek öregedése.

Egyes sejtek képesek folyamatosan osztódni. Például a csírasejtek. Ismert rákos sejtkultúrák, amelyek osztódásukat több mint száz éve folytatják. Ezt a jelenséget 1985-ben magyarázták, amikor felfedeztek egy enzimet, amely lehetővé teszi egy redukált DNS-szegmens - a telomeráz - helyreállítását. Ez a felfedezés pedig megerősítette az öregedés telomeráz elméletét.

Azt is megállapították, hogy a határ 50-80 hadosztály emberi sejtek hozzávetőlegesen 120 év alatt kell kimerülnie, de a legtöbb esetben ezt nem látjuk, és a szervezet élete végére a telomerek lerövidülnek, mintha a sejt pontosan 60-szor osztódott volna. Ennek az az oka, hogy a telomerek egyenetlenül rövidülnek. 15 különböző szövetből és szervből származó emberi sejtekben a telomer rövidülési sebességére vonatkozó adatok regressziós elemzése, ( Takubo et al. 2002) azt találták, hogy évente átlagosan 20-60 bázispárral rövidülnek. A szerzők hangsúlyozzák, hogy a telomerek hossza nincs egyértelmű összefüggésben az in vivo sejtmegújulás idejével, inkább egyéni jellemző. A telomeráz talán a kulcs a halhatatlanság kapujához. De vannak olyan sejtek, amelyekben a telomeráz aktivitása élesen megnő, és a sejtek tovább osztódnak - rákos sejtek. A telomeráz aktivitás mechanizmusainak további vizsgálata folytatódott.

5. Az emberi élettartam génjei

Jelenleg elfogadott tény, hogy csak egy apolipoprotein E (ApoE) gén nélkülözhetetlen az emberi élethez. A százévesek az ApoE E2 allél egyértelmű túlsúlyát mutatták az E4 alléllal szemben (Schachter et al., 1994). Ezzel szemben az E4 allél túlsúlya hiperkoleszterinémiára, szívkoszorúér-betegségre és Alzheimer-kórra (de nem rákra vagy cukorbetegségre) hajlamosít. A 90 év felettieknél az ApoE E4-hez kapcsolódó Alzheimer-kór kockázata eléri a platót. Sőt, néhány százéves E4/E4 polimorfizmusban teljesen ép mentálisan él, és nem tudni, hogy ezt valamelyik gén védő hatása vagy egyszerűen a véletlenek határozzák meg (Finch, Ruvkun, 2001). Úgy gondolják, hogy az ApoE-t inkább törékenységi génnek kell tekinteni, mint hosszú életű génnek (Gerdes et al., 2000). Az MHC haplotípust, a metilén-tetrafolát-reduktázt és az giotenzin-konvertáló enzimet meghatározó gének a hosszú élettartamot (vagy "törékenységet") meghatározó gének szerepére is igényt tarthatnak.

A p53 fehérjegén emellett rendkívül fontos mind a rákos sejtek evolúciójának szabályozásában, szabályozatlan növekedésük korlátozásában, sőt a daganatok visszafejlődésében, mind pedig a sejtöregedésben, ellátja a régi, nem működő sejtek eltávolításának funkcióját. A p53 fehérje anti-onkogénként viselkedik: transzformált sejtekbe való bejuttatása elnyomja azok ellenőrizetlen proliferációját. Megállapítást nyert, hogy ha a normál p53 részt vesz a szövetnövekedés szabályozásában azáltal, hogy aktiválja a növekedésgátlásban részt vevő géneket, mutáns formái zavarhatják ezt a folyamatot, és beindíthatják a daganatok kialakulását. A p53 gén mutációi a leggyakoribb mutációk az emberi daganatsejtekben, és emberi daganatokban is megtalálhatók. eltérő lokalizáció(Rodin, Rodin, 1998). A közelmúltban bizonyítékokat szereztek arra vonatkozóan, hogy a klotho locus összefüggésbe hozható az emberi túléléssel, amelyet születés utáni várható élettartamként határoztak meg, és összefüggésbe hozható a hosszú élettartammal is, amelyet a 75 év utáni várható élettartamként határoznak meg (Arking et ai., 2002).

Az apolipoprotein E (ApoE) és az angiotenzin konvertáló enzim (ACE) génjei fontos szerepet játszanak a lipidanyagcserében, és mivel a szív- és érrendszeri betegségek az emberi halálozás fő okai, közvetlenül befolyásolják a várható élettartamot.

Megállapítást nyert, hogy szinte minden biológiai tárgy kalóriabevitelének korlátozása a várható élettartam növekedésével jár. A legfontosabb biológiai paraméter ebben az esetben az inzulin és az IGF-1 alacsony szintje. Logikus feltételezés, hogy a genom genetikailag meghatározott, a kalóriakorlátozás hatásaihoz vezető változásai az egyéni várható élettartam növekedésével valósulhatnak meg.

Általánosságban elmondható, hogy az emberi élettartam jelölt gének vizsgálatának eredményei meglehetősen ellentmondásosak. Ezek az ellentmondások nagymértékben a populáció heterogenitásából, valamint a vizsgált csoport és a kontrollcsoport megfelelő egyedválasztásának problémájából adódhatnak.

Következtetés

Az alacsonyabb rendű organizmusokkal (élesztőgomba, fonálféreg, Drosophila) végzett kísérletek során nyert adatok azt mutatják, hogy az öregedés és az élettartam bizonyos mértékig függ a különféle stressztényezőkre adott választól (De Benedictis et al., 2001). Gerinceseknél az immun-neuroendokrin önszabályozó rendszer az életkorral halmozódó károsodások ellenére is hosszú ideig képes hatékonyan működni. Ebben a tekintetben a S. Franceschi és munkatársai által kidolgozott. (2000c) szerint az emlősök öregedése a krónikus stressz következménye. A stresszből való felépülés képessége az életkorral csökken. A genetikailag heterogén emberi populációkban a stresszre adott megfelelő fenntartási képesség dinamikája, vagyis az egészséges egyének reakcióival összemérhető határokon belül nagyon hasonló a túlélés életkortól való függőségéhez (De Benedictis et al., 2001). Úgy tűnik, hogy az egészséges százévesek (Franceschi et al., 2000a) egy ilyen görbe végét képviselik, amelyet a leginkább alkalmazkodó egyének alkotnak, vagyis azok, akik képesek folyamatosan „újra igazítani” magukat a problémákkal szemben. kihívások idővel.

A felhasznált források listája

1. Frolkis V.V. / Öregedés és megnövekedett várható élettartam. / L.: Nauka, 1988.

Vilenchik M.M. / Az öregedés és az élettartam biológiai alapjai. / M.: Orvostudomány, 1986.

Konev V.S. / A hosszú élet enciklopédiája. / 2003.

Anisimov V.N. A gerontológiai alapkutatás kiemelt területei: Oroszország hozzájárulása. Sikerek gerontol. 2003; T.12. 9-27.

Moskalev AA Az öregedés és a hosszú élettartam genetikája és epigenetikája / Ökológiai genetika, 2013. V.11, N1. C.3-11

Korrepetálás

Segítségre van szüksége egy téma tanulásában?

Szakértőink tanácsot adnak vagy oktatói szolgáltatásokat nyújtanak az Önt érdeklő témákban.
Jelentkezés benyújtása a téma azonnali megjelölésével, hogy tájékozódjon a konzultáció lehetőségéről.

2008. július 11

Az öregedés mechanizmusai meglehetősen összetettek és változatosak. Ma több alternatív elmélet létezik, amelyek részben ellentmondanak egymásnak, részben pedig kiegészítik egymást. A modern biológia nagy figyelmet fordít az öregedés problémájára, és minden évben új tények jelennek meg, amelyek lehetővé teszik e folyamat mechanizmusainak mélyebb megértését.

MOLEKULÁRGENETIKAI ELMÉLETEK

Az a hipotézis, hogy az öregedést a sejt genetikai apparátusának változásai okozzák, az egyik legelismertebb a modern gerontológiában.

A molekuláris genetikai elméleteket két nagy csoportra osztják. Egyes tudósok úgy vélik, hogy a genom életkorral összefüggő változásai öröklöttek. Mások úgy vélik, hogy az öregedés véletlenszerű mutációk felhalmozódásának eredménye. Ebből következik, hogy az öregedési folyamat lehet egy szervezet növekedésének és fejlődésének természetes eredménye, vagy a genetikai információ tárolási és átviteli rendszerében felhalmozódó véletlenszerű hibák következménye.

Telomer elmélet

1961-ben L. Hayflick amerikai gerontológus megállapította, hogy az emberi fibroblasztok – osztódásra képes bőrsejtek – „in vitro” legfeljebb 50-szer osztódnak. A felfedező tiszteletére ezt a jelenséget "Hayflick-határnak" nevezték. Hayflick azonban nem adott magyarázatot erre a jelenségre. 1971-ben az Orosz Tudományos Akadémia Biokémiai Fizikai Intézetének kutatója A.M. Olovnikov a sejtekben a DNS-szintézis elveire vonatkozó adatok felhasználásával egy hipotézist javasolt, amely szerint a „Hayflick-határ” azzal magyarázható, hogy minden sejtosztódáskor a kromoszómák kissé lerövidülnek. A kromoszómák speciális végszakaszok vannak - telomerek, amelyek a kromoszómák minden megkétszerezése után kissé rövidülnek, és egy bizonyos ponton annyira lerövidülnek, hogy a sejt már nem tud osztódni. Aztán fokozatosan elveszíti életképességét – ez a telomerikus elmélet szerint a sejtek öregedése. A telomeráz enzim 1985-ös felfedezése, amely befejezi a csírasejtekben és a tumorsejtekben a rövidített telomerek felépítését, biztosítva azok halhatatlanságát, ragyogóan igazolta Olovnikov elméletét. Igaz, az 50-60 osztódás határa korántsem igaz minden sejtre: a rák és az őssejtek elméletileg korlátlanul osztódhatnak, élő szervezetben az őssejtek nem tízszer, hanem több ezerszer osztódhatnak, de a sejtek öregedésének és a telomerek rövidülése általánosan elismert. Érdekes, hogy a szerző nemrégiben úgy döntött, hogy a telomer hipotézis nem magyarázza meg az öregedés okait, és először egy másikat, a redusomot, majd egy második, nem kevésbé fantasztikus, hold-gravitációs hipotézist terjesztett elő. Mindkettő nem kapott sem kísérleti megerősítést, sem kollégák jóváhagyását.

Az öregedés emelkedési (ontogenetikai) elmélete

Az 1950-es évek elején a híres hazai gerontológus V.M. Dilman előterjesztette és alátámasztotta egyetlen szabályozó mechanizmus létezésének gondolatát, amely meghatározza az életkorral összefüggő változások mintázatait a különböző homeosztatikus (a belső környezet állandóságát fenntartó) testrendszerekben. Dilman hipotézise szerint mind a fejlődés (lat. elevatio – emelkedés, átvitt értelemben – fejlődés), mind pedig a szervezet későbbi öregedésének mechanizmusában a fő láncszem a hipotalamusz – az endokrin rendszer „vezetője”. Az öregedés fő oka a hipotalamusz idővel összefüggő csökkenése az idegrendszer és a belső elválasztású mirigyek szabályozó jeleire. Az 1960-80-as években. kísérleti vizsgálatok és klinikai megfigyelések segítségével megállapították, hogy ez a folyamat az életkorral összefüggő változásokhoz vezet a reproduktív rendszer és a hipotalamusz-hipofízis-mellékvese rendszer funkcióiban, ami biztosítja a mellékvesekéreg által termelt glükokortikoidok szükséges szintjét. - „stresszhormonok”, koncentrációjuk napi ingadozása és stressz alatti fokozott szekréció, és végső soron az úgynevezett „hiperadaptáció” állapotának kialakulásához.
Dilman koncepciója szerint az öregedés és a kapcsolódó betegségek az ontogenezis – a szervezet fejlődése – genetikai programjának megvalósításának melléktermékei. Az életkorral összefüggő patológia ontogenetikai modellje új megközelítéseket nyitott meg a korai öregedés és az életkorral összefüggő betegségek megelőzésében, amelyek az emberi halál fő okai: szívbetegségek, rosszindulatú daganatok, stroke, metabolikus immunszuppresszió, érelmeszesedés, diabetes mellitus. idősek és elhízás, mentális depresszió, autoimmun és néhány egyéb betegség. Az ontogenetikai modellből az következik, hogy a betegségek kialakulása és a természetes időskori elváltozások lassíthatók, ha a homeosztázis állapotát a szervezet fejlődésének végére elért szinten stabilizáljuk. Ha az öregedés üteme lelassul, akkor, mint V.M. Dilman, lehetséges növelni az emberi élet faji határait.

Adaptív-szabályozási elmélet

A kiváló ukrán fiziológus és gerontológus, V.V. által kidolgozott öregedési modell. Frolkis az 1960-as és 70-es években azon a széles körben elterjedt elképzelésen alapul, hogy az öregség és a halál genetikailag programozott. Frolkis elméletének „élvezete”, hogy az életkorral összefüggő fejlődést és a várható élettartamot két folyamat egyensúlya határozza meg: az öregedés destruktív folyamata mellett kibontakozik az „anti-aging” folyamat is, amelyre Frolkis javasolta a kifejezést. „vitaukt” (lat. vita - élet, auctum - növekedés) . Ennek a folyamatnak a célja a szervezet életképességének megőrzése, alkalmazkodása és a várható élettartam növelése. Széles körben elterjedtek az öregedésgátlásról (vitaukte) kapcsolatos ötletek. Így 1995-ben az Egyesült Államokban rendezték meg az első nemzetközi kongresszust erről a problémáról.

Frolkis elméletének lényeges eleme az általa kidolgozott génszabályozási hipotézis, amely szerint az öregedés elsődleges mechanizmusai a strukturális gének aktivitását szabályozó szabályozó gének működésének zavarai, és ebből adódóan a szintézis intenzitása. a bennük kódolt fehérjékről. A génszabályozás életkorral összefüggő megsértése nemcsak a szintetizált fehérjék arányának megváltozásához, hanem a korábban inaktív gének expressziójához, a korábban nem szintetizált fehérjék megjelenéséhez, és ennek következtében öregedéshez és sejthalálhoz is vezethet.

VV Frolkis úgy vélte, hogy az öregedés génszabályozó mechanizmusai képezik az alapját az életkorral összefüggő patológiák gyakori típusainak - érelmeszesedés, rák, cukorbetegség, Parkinson- és Alzheimer-kór - kialakulásának. Egyes gének funkcióinak aktiválódásától vagy elnyomásától függően ez vagy az öregedési szindróma, ez vagy az a patológia alakul ki. Ezen elképzelések alapján született meg a génszabályozó terápia ötlete, amely az életkorral összefüggő patológia kialakulásának hátterében álló eltolódásokat hivatott megelőzni.

SZTOCHASZTIKUS (VALÓSZÍNŰSÉGI) ELMÉLETEK

Az elméletek ezen csoportja szerint az öregedés molekuláris szintű véletlenszerű folyamatok eredménye. Erről fentebb már beszéltünk: sok kutató úgy véli, hogy az öregedés a kromoszómák véletlenszerű mutációinak felhalmozódásának a következménye a DNS-javító mechanizmusok elhasználódása és elhasználódása következtében – ez javítja a sejtosztódás során fellépő másolási hibákat.

Szabadgyök elmélet

A D. Harman (1956) és N. M. Emanuel (1958) által szinte egyidejűleg előadott szabadgyök-elmélet nemcsak az öregedés mechanizmusát magyarázza meg, hanem az ezzel kapcsolatos kóros folyamatok széles skáláját is (szív- és érrendszeri betegségek, legyengült immunitás, agyi működési zavarok). , szürkehályog). , rák és néhány más). Ezen elmélet szerint a sejtműködési zavarok oka a számos biokémiai folyamathoz szükséges szabad gyökök - főként mitokondriumokban szintetizálódó reaktív oxigénfajták - a sejtek energiagyárai.

Ha egy nagyon agresszív, reakcióképes szabad gyök véletlenül elhagyja azt a helyet, ahol szükség van rá, károsíthatja a DNS-t, RNS-t, fehérjéket és lipideket. A természet biztosította a túlzott szabadgyökök elleni védekezés mechanizmusát: a szuperoxid-diszmutázon és néhány más, a mitokondriumokban és sejtekben szintetizálódó enzimeken kívül számos, a táplálékkal a szervezetbe kerülő anyag antioxidáns hatású, így pl. A-, C- és E-vitamin. Zöldségek és gyümölcsök rendszeres fogyasztása és akár napi néhány csésze tea vagy kávé is megfelelő adag polifenolhoz juttatja, amelyek egyben jó antioxidánsok is. Sajnos az antioxidánsok feleslege – például étrend-kiegészítők túladagolásával – nemhogy nem hasznos, de még fokozhatja is a sejtekben zajló oxidációs folyamatokat.

Az öregedés hiba

A "tévedésből való öregedés" hipotézisét M. Szilard amerikai fizikus állította fel 1954-ben. A sugárzás élő szervezetekre gyakorolt ​​hatását vizsgálva kimutatta, hogy az ionizáló sugárzás hatása jelentősen csökkenti az emberek és állatok élettartamát. A sugárzás hatására a DNS-molekulában számos mutáció lép fel, és beindul az öregedés egyes tünetei, mint például az ősz haj ill. rákos daganatok. Megfigyeléseiből Szilárd arra a következtetésre jutott, hogy a mutációk az élő szervezetek öregedésének közvetlen okai. A sugárzásnak nem kitett emberek és állatok öregedésének tényét azonban nem magyarázta meg.

Követője, L. Orgel úgy vélte, hogy a sejtek genetikai apparátusának mutációi vagy spontának lehetnek, vagy agresszív tényezők hatására - ionizáló sugárzás, ultraibolya sugárzás, vírusok és mérgező (mutagén) anyagok stb. Idővel a DNS-javító rendszer elhasználódik, ami a szervezet öregedéséhez vezet.

Az apoptózis elmélete (sejt-öngyilkosság)

akadémikus V.P. Skulachev elméletét a celluláris apoptózis elméletének nevezi. Az apoptózis (görögül „levélhullás”) a programozott sejthalál folyamata. Ahogyan a fák megválnak a részektől, hogy megőrizzék az egészet, úgy minden egyes sejtnek, miután lejárt az életciklusa, el kell pusztulnia, és újnak kell helyébe lépnie. Ha egy sejt megfertőződik egy vírussal, vagy rosszindulatú daganathoz vezető mutáció lép fel benne, vagy egyszerűen lejár, akkor ahhoz, hogy az egész szervezetet ne veszélyeztesse, el kell pusztulnia. Ellentétben a nekrózissal - a sejtek erőszakos halála trauma, égési sérülés, mérgezés, oxigénhiány következtében az erek elzáródása miatt stb., az apoptózis során a sejt szépen szétszedi magát, és a szomszédos sejtek épületként használják a töredékeit. anyag.
A mitokondriumok szintén önpusztuláson mennek keresztül - miután tanulmányozta ezt a folyamatot, Skulachev mitoptózisnak nevezte. Mitoptózis akkor fordul elő, amikor túl sok szabad gyök termelődik a mitokondriumban. Ha az elhalt mitokondriumok száma túl magas, bomlástermékeik megmérgezik a sejtet, és apoptózisához vezetnek. Skulachev szerint az öregedés annak a következménye, hogy több sejt pusztul el a szervezetben, mint amennyi megszületik, és a haldokló funkcionális sejteket kötőszövet veszi át. Munkásságának lényege, hogy olyan módszereket keressen, amelyek ellensúlyozzák a sejtszerkezetek szabad gyökök általi pusztítását. A tudós szerint az öregség olyan betegség, amelyet lehet és kell is kezelni, a szervezet öregedési programja letiltható, és ezzel kikapcsolható az életünket megrövidítő mechanizmus.

Skulachev szerint a fő reaktív oxigénfaj, amely a mitokondriumok és a sejtek halálához vezet, a hidrogén-peroxid. Jelenleg az ő vezetésével tesztelik az SKQ gyógyszert, amelyet az öregedés jeleinek megelőzésére terveztek.

Minden öregedéselmélet feltételesen két nagy csoportra osztható: az evolúciós elméletekre és a véletlen sejtkárosodáson alapuló elméletekre. Előbbiek úgy vélik, hogy az öregedés nem az élő szervezetek szükséges tulajdonsága, hanem programozott folyamat. Szerintük az öregedés az evolúció eredményeként alakult ki, bizonyos előnyök miatt, amelyeket az egész lakosság számára jelent. Ezzel szemben a kárelméletek azt sugallják, hogy az öregedés a felhalmozódó károsodások természetes folyamatának eredménye, amely ellen a szervezet megpróbál küzdeni, és a különböző organizmusok öregedési különbségei ennek a küzdelemnek az eltérő hatékonyságának az eredménye. Ez utóbbi megközelítést ma már megalapozottnak tekintik az öregedés biológiájában. Egyes kutatók azonban továbbra is védik az evolúciós megközelítést, mások pedig teljesen figyelmen kívül hagyják az evolúciós elméletekre és a kárelméletekre való felosztást. Ez utóbbi kijelentés részben a terminológia változásának az eredménye: néhány újabb írásban az "evolúciós elméletek" kifejezés nem a "programozott öregedés" elméletekre utal, amelyek az öregedés evolúciós előfordulását jótékony jelenségként sugallják, hanem egy olyan megközelítést, amely szerint az evolúciós elméletek nem a "programozott öregedés" elméletei. leírja, miért kell az élőlényeknek öregedniük, szemben az öregedés biokémiai és élettani alapjainak kérdésével. A hormonális-genetikai megközelítés abban áll, hogy az ember élete során a születéstől kezdve megemelkedik a hipotalamusz érzékenységi küszöbe, ami végső soron 40 év elteltével hormonális egyensúlyhiányhoz és minden típusú károsodáshoz vezet. anyagcsere, beleértve a hiperkoleszterinémiát. Ezért az időskori betegségek kezelését a hipotalamusz érzékenységének javításával kell kezdeni. Sok más elmélet is létezik, mint például a mutációk felhalmozódásának elmélete, a mitokondriális elmélet, a szabad gyökök elmélete stb.

Miért következik be az öregedés? Fontolja meg a kérdés főbb megközelítéseit.

Evolúciós-genetikai megközelítés. A genetikai megközelítés alapját képező hipotézist Peter Medawar vetette fel 1952-ben, és ma „mutációs felhalmozási elméletként” ismert. Medawar észrevette, hogy az állatok a természetben nagyon ritkán élnek olyan kort, amikor az öregedés észrevehetővé válik. Elképzelése szerint az élet későbbi szakaszaiban megjelenő, csírasejt-mutációk következtében létrejövő allélek meglehetősen gyenge evolúciós nyomásnak vannak kitéve, még akkor is, ha hatásuk következtében olyan tulajdonságok szenvednek, mint a túlélés és a szaporodás. Így ezek a mutációk sok generáción keresztül felhalmozódhatnak a genomban. Azonban minden egyén, akinek sikerült hosszú ideig elkerülnie a halált, megtapasztalja hatásukat, ami öregedésben nyilvánul meg. Ugyanez igaz a védett körülmények között élő állatokra is.

Antagonisztikus pleiotrópia. Később, 1957-ben D. Williams felvetette olyan pleiotróp gének létezését, amelyek eltérő hatást gyakorolnak a szervezetek túlélésére az élet különböző időszakaiban, vagyis fiatal korban hasznosak, amikor a természetes szelekció hatása erős, de káros később, amikor a természetes szelekció hatása gyenge. Ez a két elmélet együttesen alkotja az öregedés genetikájával kapcsolatos modern elképzelések alapját. A felelős gének azonosítása azonban csak korlátozott sikerrel járt. A mutációk felhalmozódására vonatkozó bizonyítékok továbbra is ellentmondásosak, míg a pleiotróp génekre vonatkozó bizonyítékok erősebbek, de nem is kellően alátámasztottak. A pleiotróp gének példái közé tartozik a telomeráz gén eukariótákban és az y70 szigma faktor baktériumokban. Bár ismert, hogy számos gén befolyásolja a különböző organizmusok élettartamát, a pleiotróp génekre még nem találtak egyértelmű példát.

Evolúciós-fiziológiai megközelítés.

Az antagonista pleiotrópia elmélete előrevetíti, hogy létezniük kell pleiotróp hatású géneknek, amelyek természetes szelekciója az öregedés megindulásához vezet. Valóban több, különböző életszakaszban pleiotróp hatású gént találtak - a baktériumokban a szigma-70, az eukariótákban a telomeráz, de az öregedéssel való közvetlen összefüggést nem mutatták ki, főleg, hogy nem mutatták ki, hogy ez tipikus jelenség lenne az életkorban. minden szervezet, felelős minden hatásért.öregedés. Vagyis ezek a gének csak jelöltekként tekinthetők az elmélet által megjósolt gének szerepére. Másrészt számos élettani hatást mutatnak ki anélkül, hogy meghatároznák a felelős géneket. Gyakran beszélhetünk az antagonista pleiotrópia elmélete által megjósoltokhoz hasonló kompromisszumokról, anélkül, hogy egyértelműen meghatároznánk azokat a géneket, amelyektől függenek. Az ilyen kompromisszumok élettani alapja az úgynevezett "eldobható szóma elméletben" rejlik.

Ez az elmélet azt kérdezi, hogyan kell a szervezetnek gazdálkodnia erőforrásaival (az elmélet első változatában csak az energiáról volt szó) a szóma fenntartása és javítása, valamint a túléléshez szükséges egyéb funkciók között. A kompromisszum igénye az erőforrások szűkösségéből, vagy azok felhasználásának legjobb módjából fakad. A test karbantartását csak annyit szabad elvégezni, amennyi a természetben való normál túlélési idő alatt szükséges. Például, mivel a vadon élő egerek 90%-a elpusztul élete első évében, főként a hidegnek való kitettség miatt, a túlélésbe történő erőforrás-befektetés idővel csak a populáció 10%-át érinti. Az egerek három éves élettartama tehát a természetben minden igényre teljesen elegendő, az evolúció szempontjából pedig az időskor elleni küzdelem helyett érdemes például a hőmegőrzés vagy a szaporodás javítására fordítani az erőforrásokat. Így az egér élettartama a legjobban megfelel életének ökológiai feltételeinek. Az eldobható test elmélete számos feltételezést fogalmaz meg az öregedési folyamat fiziológiájával kapcsolatban. Ezen elmélet szerint az öregedés a szomatikus sejtek tökéletlen javítási és karbantartási funkcióinak eredménye, amelyek alkalmazkodnak a környezeti igényekhez. A károsodás pedig a sejtek létfontosságú tevékenységéhez kapcsolódó sztochasztikus folyamatok eredménye. A hosszú élettartamot az e funkciókért felelős gének szabályozása szabályozza, és a generatív sejtek halhatatlansága – a szomatikus sejtekkel ellentétben – a nagy erőforrás-ráfordítás és esetleg bizonyos károsodási források hiányának az eredménye.

"Az öregedés szabad gyökök elmélete". Bizonyíték van a makromolekulák károsodásának számos fő mechanizmusára, amelyek általában egymással párhuzamosan működnek, vagy egymástól függenek. Valószínű, hogy ezen mechanizmusok bármelyike ​​domináns szerepet játszhat bizonyos körülmények között. A reaktív oxigénfajták (különösen a szabad gyökök) fontos szerepet játszanak ezekben a folyamatokban, hatásukra már jó ideje rendelkezésre állnak bizonyítékok, ma azonban az öregedés mechanizmusai sokkal részletesebbek.

A szomatikus mutációk elmélete. Számos tanulmány kimutatta a szomatikus mutációk és a DNS-károsodás egyéb formáinak számának növekedését az életkor előrehaladtával, ami arra utal, hogy a DNS-javítás fontos tényező a sejtek élettartamának fenntartásában. A DNS-károsodás jellemző a sejtekre, és olyan tényezők okozzák, mint az erős sugárzás és a reaktív oxigénfajták, ezért a DNS integritását csak javító mechanizmusokkal lehet fenntartani. Valójában kapcsolat van a hosszú élettartam és a DNS-javítás között. A PARP-1 magasabb szintje hosszabb élettartammal jár.

A megváltozott fehérjék felhalmozódása. A fehérjeciklus a sejtek túlélése szempontjából is fontos, amihez kritikus a sérült és felesleges fehérjék megjelenése. Az oxidált fehérjék a reaktív oxigénfajták befolyásának jellemző eredménye, amelyek a sejt számos anyagcsere-folyamatának eredményeként képződnek, és gyakran zavarják a fehérje megfelelő működését. A javító mechanizmusok azonban nem mindig ismerik fel a sérült fehérjéket, és az életkor előrehaladtával kevésbé hatékonyak. Egyes esetekben a fehérjék olyan statikus struktúrák részét képezik, mint például a sejtfal, amelyeket nem lehet könnyen elpusztítani. A fehérjék forgalmát a chaperon fehérjék is befolyásolják, amelyek segítik a fehérjéket a szükséges konformáció elérésében. Az életkor előrehaladtával a javító aktivitás csökken, bár ez a csökkenés a sérült fehérjék túlterhelésének következménye lehet. Bizonyíték van arra, hogy a károsodott fehérjék felhalmozódása az életkorral megtörténik, és felelős lehet az életkorral összefüggő betegségekért, mint például az Alzheimer-kór, a Parkinson-kór és a szürkehályog.

mitokondriális elmélet. Az öregedés mitokondriális elméletét először 1978-ban javasolták. Lényege abban rejlik, hogy a sejtmagban kódolt mitokondriális fehérjék hiánya miatt a magasan differenciált sejtekben a mitokondriumok szaporodásának lelassulása megteremti a feltételeket a hibás deléciós mtDNS megjelenéséhez és szelektív szelekciójához, melynek aránya fokozatosan emelkedik. csökkenti a sejtek energiaellátását. 1980-ban javasolták az öregedés radikális mitokondriális elméletét. A molekuláris stressz és az öregedés közötti kapcsolat fontosságát a mitokondriális DNS-ben (mtDNS) felhalmozódó mutációk hatásának megfigyelései alapján feltételezték. Ezeket az adatokat megerősítette az a megfigyelés, hogy az életkor előrehaladtával megnövekszik a citokróm c oxidázt (COX) hiányzó sejtek száma, ami az mtDNS mutációkkal jár. Az ilyen sejtek gyakran zavarják az ATP-termelést és a sejtek energiaegyensúlyát.

A telomerek elvesztése. Sok emberi sejtben a sejtek osztódási képességének elvesztése a kromoszómák végein lévő telomerek elvesztésével jár, amelyek bizonyos számú osztódás után elvesznek. Ennek oka a telomeráz enzim hiánya, amely általában csak csíra- és őssejtekben expresszálódik. Nemrég kiderült, hogy az oxidatív stressz (reaktív oxigénfajták túlzott felszabadulása) is hatással lehet a telomervesztésre, ami bizonyos szövetekben nagymértékben felgyorsítja ezt a folyamatot.

öregedő fehérje élettelomer

Az öregedés olyan változás, amely az élő anyag szerveződésének minden szintjét érinti, és ezeket a természetes, életkorral összefüggő változásokat a szervezetben ún. homeorézis .

Ma már számos elmélet próbálja megmagyarázni az öregedést és Az öregedés adaptív-szabályozó elméleteés nem kevésbé érdekes apoptózis elmélet, de egyik sem képes teljes mértékben megmagyarázni azt a komplex folyamatot, amely a szervezet minden szintjén végbemegy, a molekulától kezdve, majd - a sejten, szöveten és szerven. Valójában évről évre növekszik az ezzel a folyamattal kapcsolatos új ismeretek mennyisége, ami az öregedésről szóló új elméletek megszületéséhez vezet.

Az öregedés telomer elmélete

Az 1960-as években L. Hayflick amerikai gerontológus megállapította, hogy az emberi bőrsejtek csak korlátozott számú alkalommal (40-től 60-ig) képesek osztódni, de ezt a jelenséget nem tudta megmagyarázni. 10 év után A.M. Olovnikov, aki akkoriban az Orosz Tudományos Akadémia Biokémiai Fizikai Intézetének egyik alkalmazottja volt, Hayflick adatai alapján azt javasolta, hogy sejtosztódási határ amiatt, hogy minden egyes sejtosztódásnál kromoszóma kicsit lerövidül.

A tudomány tudja, hogy a kromoszómáknak vannak végszakaszok ( telomerek ), amelyek a megkettőződés miatt fokozatosan rövidülnek, és idővel a sejt már nem tud osztódni, majd elveszti életképességét. Ez okozza az öregedést a telomer elmélet szerint. Olovnikov hipotézise az 1980-as évek közepén került napvilágra, amikor telomeráz enzim , amely képes volt kiegészíteni a tumorsejtekben a kromoszóma lerövidült végeit, ami lehetővé tette számukra, hogy halhatatlanok legyenek. Az 50-es osztási határ egyébként nem minden cellára érvényes, pl. származik vagy rákos sejtek végtelen számú alkalommal osztható.

Egyébként A.M. Olovnikov később úgy döntött, hogy ez az elmélet nem magyarázza meg az öregedés okait, és előterjesztette Az öregedés redusom elmélete. Posztulátumainak megfelelően lineáris DNS-molekula szerény (a redusoma - ez egy kis nukleáris részecske, amely a kromoszóma szubtelomer részein található), fokozatosan lerövidül lineáris DNS-molekulájának csökkenése miatt, fedett fehérjék , ami a benne található különböző gének csökkenéséhez vezet. A redusom DNS-molekulák lerövidülése a biológiai idő mérésének eszköze, és az öregedés oka.

Az öregedés emelkedéselmélete (neuroendokrinológiai elmélet)

Az 1950-es években szovjet tudós V.M. Dilman azt az elképzelést vetette fel, hogy egyetlen szabályozó mechanizmus létezik, amely meghatározza a különböző testrendszerekben az életkorral összefüggő változások mintázatait. Ennek a mechanizmusnak a fő láncszeme az. Pontosabban, az öregedés fő okai a hipotalamusz vérszint-érzékelési képességének idővel csökkenése, valamint az idegrendszer jelzéseire való érzékenysége.

Ennek eredményeként megnő a keringő hormonok mennyisége, ami különféle, az időskorral jellemző betegségek kialakulásához vezet (, , cukorbetegség , Egyéb). Mindez öregedéshez és halálhoz vezet.

Ezt követően kutatási és megfigyelési adatok alapján kiderült, hogy ez az, ami az életkorral összefüggő változásokhoz vezet a reproduktív rendszerben. Dilman azzal érvelt, hogy az öregedés melléktermék ontogenetika - a szervezet fejlődése. Az öregedés emelkedési elmélete volt az, amely hozzájárult a korai öregedés és a kapcsolódó betegségek megelőzésének új megközelítéseinek felfedezéséhez.

Az öregedés adaptív-szabályozó elmélete

V. V. ukrán gerontológus fejlesztette ki. Frolkis az 1960-as években. Azon az elképzelésen alapul, hogy az öregség genetikailag programozott folyamat, azonban V.V. Frolkis azt javasolta, hogy az életkorral összefüggő fejlődést az öregedési folyamat és az „öregedésgátló” folyamat egyensúlya határozza meg. vituact ) célja a várható élettartam növelése. A tudós génszabályozási hipotézist dolgozott ki, amely szerint az öregedés elsődleges mechanizmusa a szabályozó gének működésének megsértése. A génszabályozás megsértése ahhoz vezet cukorbetegség , érelmeszesedés , és . Az életkorral összefüggő patológiák kialakulásának megelőzése érdekében azonnal előterjesztésre került a genoregulációs terápia koncepciója.

Szabadgyök elmélet

Apoptózis elmélet (sejt-öngyilkosság elmélet)

V.P. akadémikushoz tartozik. Skulachev. Az elmélet posztulátumai szerint apoptózis egy programozott sejtöregedési folyamat. Minden egyes sejt, miután átadta életciklus vagy mutáció lép fel benne, el kell pusztulnia, és át kell adnia helyét új, fiatal sejteknek. Ez a hipotézis ugyanazt a jelentést hordozza, mint az öregedés telomerikus elmélete. Az apoptózis során a sejt „magától szétesik”, részeit a szomszédos sejtek építőanyagként használhatják. Ugyanez történik a mitokondriumokkal, ha felesleges szabad gyököket termelnek. Ha túl sok az elhalt mitokondrium, akkor azok bomlástermékei apoptózishoz vezetnek, pl. öngyilkosság. Az öregedés pedig akkor jelenik meg, ha kevesebb sejt születik a szervezetben, mint amennyi új.

A "tévedésből való öregedés" elmélete (vagy a szomatikus mutációk elmélete)

Ezt a hipotézist M. Szilárd fizikus állította fel 1954-ben az Egyesült Államokban. Kutatásai szerint ionizáló sugárzás lerövidíti az élő szervezetek élettartamát, és a DNS molekulákban fordul elő, ami öregedéshez vezet. Szilárd szerint tehát a szervezet öregedésének okai azok mutációk . A szomatikus mutációk elmélete azonban nem magyarázza meg, miért öregszenek azok az emberek, akik nem voltak kitéve sugárzásnak. Szilárd követője – M. Orgel azzal érvelt, hogy az életkor előrehaladtával a genetikai károsodások halmozódnak fel a szervezetben, melyeket mutációk okoznak - véletlenszerű és különféle tényezők okoznak ( kengyel , vírusok , ultraibolya sugarak ), DNS-károsodás halmozódik fel, ami a szervezet öregedéséhez és elhasználódásához vezet.

Vannak más elméletek is az öregedésről, pl. keresztkötési elmélet, hasonló jelentéssel bír, mint a szabad gyökök elmélete, eldobható (elhasználható) spóraelméletés néhány másik.

Így az öregedés mechanizmusai összetettek. Manapság számos elmélet létezik, amelyek bizonyos szempontból ellentmondanak egymásnak, és bizonyos szempontból kiegészítik egymást. NÁL NÉL modern biológia Nagy figyelmet fordítanak az öregedés problémáira, és talán a jövőben az e problémakörrel kapcsolatos ismeretek elmélyülésével gyógyír is születik az öregedés lassítására és az emberi élet meghosszabbítására.

Oktatás: Vitebszk államban végzett Orvostudományi Egyetem sebészet szakon. Az egyetemen a Hallgatói Tudományos Társaság Tanácsát vezette. Továbbképzés 2010-ben "Onkológia" szakon, 2011-ben pedig "Mammológia, az onkológia vizuális formái" szakon.

Tapasztalat: Munka az általános orvosi hálózatban 3 évig sebészként (Vitebsk sürgősségi kórház egészségügyi ellátás, Liozno Central District Hospital) és részmunkaidős regionális onkológus és traumatológus. Dolgozzon gyógyszerészeti képviselőként egy évig a Rubicon cégnél.

3 racionalizálási javaslatot terjesztett elő az „Antibiotikus terápia optimalizálása a mikroflóra fajösszetételétől függően” témában, 2 munka nyert díjat a köztársasági hallgatói pályázaton. tudományos munkák(1. és 3. kategória).