Старение и биологические возможности организма - Фрольнис В.В.
Скачать (прямая ссылка):
В старости снижается содержание внутриклеточного калия и нарастает содержание натрия. Иными словами, с возрастом сглаживается степень ионной асимметрии между клеткой и средой, нивелируется одно из основных, фундаментальных свойств клетки, определяющих ее способность реагировать на сигналы извне. В этом заключен важнейший механизм изменения функции клетки при старении. Неравномерное изменение содержания Ка, К, С1 может вести к тому, что величина МП не изменится.
Ионные сдвиги в старости определяются двумя механизмами: снижением интенсивности энергетических процессов, лежащих в основе активного транспорта ионов; изменением проницаемости мембраны клетки.
О снижении энергетических процессов прямо свидетельствует то, что в старости падает содержание и обновление основного поставщика энергии в клетке — адено-зинтрифосфорной кислоты (АТФ). Известно, что в клетке существует несколько путей генерации энергии. Важнейшие среди них — окислительное фосфорилирование и гликолиз.
При старении происходит перераспределение в соотношении различных путей энергетического обеспечения ионной асимметрии, создание электрического заряда мембраны. В старости относительно большое значение в этом приобретает более древний, резервный путь генерации энергии — гликолиз.
130
Сдвиги в ионной асимметрии, в «мощности» внутриклеточных насосов приводят к возрастным изменениям в реакции клетки. При раздражении достаточной силы в клетке возникает возбуждение. Оно характеризуется резким изменением величины мембранного потенциала, электроотрицательностью, деполяризацией. Все это продолжается тысячные доли секунды, затем электрические свойства мембраны восстанавливаются, она реполяризуется.
В старости изменяется характер потенциала действия, гозникающего при возбуждении клетки. У старых животных амплитуда потенциала действия падает (амплитуда ПД мышечных волокон у взрослых собак 116,9 ±1,87, а у старых — 82,5 ±3,2 мв). Потенциал действия у старых животных более длительный (у взрослых — 0,83 ±0,02, у старых — 1,64 ±0,08 мсек) (рис. 16).
Возникающее возбуждение, судя по электрическим его проявлениям, распространяется со значительной скоростью. Это особенно важно для деятельности нервной клетки. Отдельные отростки нервных клеток, нервные стволы, например, у человека могут достигать в длину метра. В старости скорость распространения возбуждения по нерву замедляется. Так, если в большеберцовом нерве 30—39-летнего человека скорость распространения возбуждения равна 47, 7 ±0,6, то у людей в возрасте 70—80 лет она равна 37,5 ±1,0 м/сек. Почти на 10 м/сек замедляется скорость распространения возбуждения по малоберцовому нерву (53,2±0,9 и 42,9±0,9 м/сек). Замедление скорости распространения возбуждения, бесспорно, сказывается на времени возникновения ответных реакций организма.
Механизм подобных возрастных изменений реакции клетки во многом связан со сдвигами в активном транспорте ионов, в энергетическом обеспечении процесса, с проницаемостью клеточной мембраны. При раздражении проницаемость мембраны резко повышается: для ио-пов Каь она в 20 раз больше, чем для ионов К+. Вот почему поток ионов Ка+ из внеклеточной среды в клетку начинает превышать выход ионов К+. Это приводит к тому, что наружная поверхность мембраны становится заряженной электроотрицательно по отношению к внутренней, возникает деполяризация, потенциал действия. В дальнейшем натриевая проницаемость мембраны падает, а калиевая растет. Это ведет к усилению выхода ио-
5* 131
ноя К+ из протоплазмы. В результате наступает фаза ре-поляризации, наружная поверхность мембраны клетки вновь заряжается положительно, а внутренняя — отрицательно.
В старости падает величина потенциала действия, значительно растягивается фаза реполяризации. Это связано с тем, что уже в состоянии покоя в старости внутри клетки увеличивается содержание Ка и уменьшается содержание К. Вот почему при действии раздражения поток ионов Ка+ внутрь клетки и ионов К+ из клетки изменен, растянут во времени. Это и ведет к изменению формы и длительности потенциала действия. Важно то, что меняется проницаемость мембраны к этим ионам. Это ведет к удлинению периода реполяризации мембраны. Во время каждого возбуждения несколько десятков тысяч ионов Ка+ входят в клетку и столько же ионов К+ уходит из пее. При частых возбуждениях изменение ионного состава клеток становится значительным. Этому противодействует калий-натриевый насос. Благодаря активным энергетическим процессам (распад АТФ, креатинфосфата, усиление окислительных реакций) К+ накачивается обратно в клетку, а Ка+ выкачивается из нее.
При старении снижается энергетический потенциал клетки, уменьшается мощность ионного насоса. Это ведет к тому, что в старости после возбуждения медленпее восстанавливаются исходные ионные соотношения, чему способствует изменение проницаемости мембраны к пассивному ионному току. В результате старая клетка не может воспроизвести высокие частоты возбуждений, снижается ее лабильность.
Таким образом, возрастание изменения в проницаемости мембраны, в пассивном и активном транспорте ионов объясняют многие сдвиги функции клеток при старепии.
