Старение и биологические возможности организма - Фрольнис В.В.
Скачать (прямая ссылка):
При старении происходят существенные изменения в процессах генерации энергии в клетке. Мощность, потенциальные способности системы энергообеспечения падают. Страдает основной путь генерации энергии, связанный с окислительными процессами. Вместе с тем, как показали Л. Н. Богацкая, А. Н. Разумович и автор этой книги, в ходе старения мобилизуется довольно мощный комплекс приспособительных механизмов, неодинаково выраженный в различных клетках, направленный на поддержание энергетики клетки, изменение сопряжения между окислением и фосфорилированием, активацию гликолиза, усиление окислительных реакций пентозофосфатного шунта и др. (рис. 12).
В основе этого перераспределения лежат изменения регуляторных связей между отдельными органоидами клеток. Известно, что процессы окислительного фосфорилиро-вания локализуются в митохондриях, а гликолиза — в цитоплазме. Когда интенсивность энергообразования в митохондриях падает, то из них в цитоплазму выходит ки-назин, стимулирующий процесс гликолиза.
Оказалось, что в старости из митохондрий активно по ступает информация, стимулирующая в цитоплазме гликолиз. Автор и Л. Н. Богацкая доказали это, используя
119
своеобразные «клеточные коктейли»: смешивали митохондрии сердца старых животных с цитоплазмой молодых и, наоборот, «молодые» митохондрии со «старой» цитоплазмой. Результат опытов был однозначен: «старые» митохондрии стимулируют гликолиз в «молодой» цитоплазме. Митохондрии при старении не только сами изменяются, но и вызывают регуляторные изменения в других органоидах клетки (рис. 13).
В последние годы внимание геронтологов привлекают органоиды клетки — лизосомы. Их называют мешками самоубийц. Лизосомы содержат множество активных ферментов — гидролаз, отделенных от окружающей цитоплазмы мембраной. В лизосомах есть ДНК-полимераза, которая может проникнуть в ядро клетки, нарушить структуру ДНК. Когда оболочки лизосомы разрываются, все ферменты выходят в цитоплазму клетки и могут разрушать ее структуру. Это ведет к гибели частей клетки или целых клеток. Предполагается, что при старении снижается устойчивость мембран лизосом. Активность ряда лизосомаль-ных ферментов в старости растет. Все это в условиях нарушения внутриклеточных взаимоотношений может вести к разрыву лизосом, к выходу из них активированных ферментов, к гибели клеток. Многие рассматривают этот механизм как пример активного нарушения жизнедеятельности клетки в процессе старения.
Клетка ограничена мембраной. Роль мембраны в жизнедеятельности клетки огромна. Мембранные механизмы определяют взаимоотношения между клеткой и средой, восприятие информации, поступление вещества в клетку, регуляцию важнейших обменных циклов внутри клетки. Многие регуляторы обмена веществ влияют на течение внутриклеточных биохимических циклов, не попадая внутрь клетки, а изменяя состояние мембраны. Отдельные участки мембраны клетки организованы неодинаково, играют различную роль в жизнедеятельности клетки, воспринимают разнообразную информацию и связаны с регуляцией разных клеточных циклов.
Сведения о структуре мембраны при старении невелики. Описаны истончения, утолщения, узорчатость, разрывы мембран клеток в старости. В отдельных клетках возникают своеобразные мембранные складки, карманы. Уменьшается количество рибосом, связанных с мембраной, изменяется прочность этой связи, замедляется прохожде-
120
Рис. 12. Развитие приспособительных механизмов в системе генерации энергии сердца в старости
1 — интенсивность тканевого дыхания, 2 — содержание гликогена, 3 ~» креатинфосфата, 4 — АТФ, 5 — анаэробный гликолиз, 6 — активность сукциноксидазной системы, 7 — анаэробный гликогенолиз, 8 — аэробный гликолиз, 9 — аэробный гликогенолиз
Рис. 13. Влияние митохондрий сердца взрослых и старых животных на интенсивность гликолиза в цитоплазме
У взрослых животных:
1 — без дополнительных воз-
действий,
2 — при добавлении собственных
митохондрий, 8 — при добавлении митохондрий
старых животных. У старых животных:
4 — без дополнительного воздей-
ствия,
5 — при добавлении собственных
митохондрий
дОО
/ г 3 4 5
пие через мембрану клетки активно захватываемых частиц.
Итак, в ходе старения изменяется структура клетки, наступают сдвиги в различных органоидах, являющиеся основой нарушения ее обмена и функции. Нарушения структуры ядра клетки, рибосом, цитоплазматического ре-тикулума сказываются на биосинтезе белка в клетках и па его внутриклеточном транспорте. Сдвиги количества, структуры митохондрий ведут к сокращепию потенциальных возможностей генерации энергии, а изменения в клеточной мембране влияют на межклеточные взаимоотношения, восприятие и передачу информации. И наконец, возрастные изменения в лизосомах могут привести к гибели клетки. Старение клетки не сумма старения ее отдельных органоидов, а новый уровень их связи и внутриклеточной регуляции. Структурные изменения в различных клетках при старении неоднородны. Важно то, что во многих клетках, в их органоидах удается отметить разнообразные приспособительные структурные явления: увеличение числа ядер, размеров митохондрий, появление шероховатой эндоплазматической сети, рост числа рибосом и т. д.
