Старение и биологические возможности организма - Фрольнис В.В.
Скачать (прямая ссылка):
Предполагается и другая возможность. Синтезируемый на гене-регуляторе белок изменен, в структуру его вкралась ошибка. Вот почему контакты его с геном-оператором, запускающим процессы транскрипции, оказываются слишком прочными; вероятно он не «узнает» нужного места своей работы.
2. Важное подтверждение возрастным изменениям регулирования генетической активности удается получить при изучении деятельности и структуры клетки, гиперфункции и гипертрофии органа. Известно, что длительная напряженная деятельность — гиперфункция — ведет к гипертрофии клетки и органа. (Гипертрофия — увеличение размера, объема клетки и органа, связанное раньше всего с ростом содержания в ней белка.) Продукты обмена веществ, накапливающиеся в клетке при напряженной деятельности через систему регулирования генетического аппарата, усиливают биосинтез, ведут к гипертрофии клетки. Примером гипертрофии в результате гиперфункции может быть увеличение размеров и веса некоторых органов: сердца при пороках его клапанов и артериальной гипертонии, одной почки после удаления другой, скелетных мышц у людей, занимающихся физическим трудом, и т. д. Активация биосинтеза белка при гиперфункции имеет важное приспособительное значение, так как она обеспечивает необходимым количеством ферментов и сократительного белка усиленно работающие клетки. При старении приспособительная активация биосинтеза белка ослабляется.
93
В эксперименте гипертрофию сердца вызывают следующим образом: на аорту животного накладывается кольцо, суживающее в несколько раз ее диаметр. Для того чтобы в этих условиях левый желудочек сердца обеспечивал потребность организма, он должен производить значительно большую работу. Это ведет к гиперфункции, а затем и к гипертрофии миокарда.
На рис. 7 представлены данные об особенностях развития гипертрофии сердца у взрослых и старых крыс в одинаковые сроки развития гиперфункции после наложения кольца на аорту. В этой работе, комплексно проведенной в Институте геронтологии АМН СССР, удалось выяснить, что у старых животных гиперфункция сердечной мышцы ведет к слабой активации биосинтеза белка, $ менее выраженной гипертрофии. В результате этого у Старых животных при длительных повышенных нагрузках значительно чаще, чем у взрослых, развивается сердечная недостаточность.
Подобный же результат получен при изучении гиперфункции и гипертрофии почки. У старых животных после удаления одной почки активизация биосинтеза белка, увеличение веса оставшейся почки оказались менее выражены, чем у взрослых.
Таким образом, при старении сокращается диапазон активизации биосинтеза белка в условиях напряженной деятельности клетки, органа. Этот молекулярно-генетиче-ский механизм в значительной степени ограничивает приспособительные возможности клеток в старости. Следует полагать, что ограничение активизации биосинтеза белка при старении связано с изменениями в системе регулирования генетического аппарата, в генах-регуляторах. Важное значение имеют и сдвиги в трансляции, в передаче информации от ДНК к рибосомам.
3. Р. И. Салганик провел интересное исследование. Он показал, что длительное введение в организм гормонов сначала вызывает усиленный биосинтез определенных ферментов. Однако в дальнейшем, несмотря на продолжающееся введение гормонов, активность фермента, его содержание и интенсивность биосинтеза молекул начинают падать. Развивается угасание генетической активности, ее истощение, работоспособность гена падает.
В нашей лаборатории X. К. Мурадян изучил развитие этого феномена — ограничения работоспособности гена у
94
40
% го
\
1 I
-20
%-Ч0
I
Б
V / • ' 4 .--•*\ / —^-т-' V V
- \ /
1 — I --л И-л"
Срони раздития
Рис. 7. Особенности развития гипертрофии сердца у взрослых (^4) и старых (Б) крыс в разные сроки после сужения аорты (4—6 и 14—16 дней)
У старых животных в отличие от взрослых вес левого желудочка (./), содержание нерастворимых (2) и растворимых (3) белков не увеличивается, падает сердечный выброс (4), За 100% приняты данные у здоровых контрольных животных
Рис. 8. Генетическая индукция тирозинаминотрансферазы (1), фрук-тозо-1,6-дифосфатазы (2) и глюкозо-б-фосфатазы при ежедневном длительном введении 3,5 мг/100 г гидрокортизона
А — 8—10-месячные крысы, Б — 26—28-месячные
животных разного возраста. Животным ежедневно вводился гормон (гидрокортизон), и в разные сроки после начала введения гормона определялась активность группы ферментов в печени. Результаты этой серии, представленные на рис. 8, показывают, что у старых крыс угнетение, истощение, подавление работоспособности генов развивается значительно быстрее.
Для характеристики этого явления целесообразно использовать различные термины, ибо истинный его механизм трудно точно представить.
Угнетение, истощение работы генов может быть у старых животных столь глубоким, что активность фермента становится даже ниже исходного уровня. Важно и то, что это угнетение генетической индукции развивается у старых крыс при значительно меньших количествах индуктора.
