Общие замечания о значении старения клеток

Однако мы не должны забывать, что и гибель функциональных единиц органов, и уменьшение митотической активности обновляющихся тканей может быть следствием внеклеточных изменений (главным образом вследствие нарушения их кровообращения). Представление об определяющей роли атеросклероза в старении организма является довольно широко распространенным. Еще недавно даже в геронтологической литературе можно было встретить утверждение о том, что «человек имеет возраст своих сосудов». Однако сейчас становится очевидным, что роль атеросклероза (и других причин нарушения кровообращения органов) в старении организма была преувеличена. Резкие возрастные изменения органов обнаруживают и у тех старых людей, которые не страдают выраженным атеросклерозом. Многим, конечно, известно, что развитие атеросклероза связано с употреблением больших количеств мясной и жирной пищи. Такой характер питания приводит к тому, что в организме увеличивается концентрация холестерина, один из основных показателей начинающегося атеросклероза. Так вот, группой исследователей во главе с Г. Манном в 1964—1965 гг. было проведено обследование молодых и старых людей племени масаи, кочующего по равнинам Кении и Танзании. Несмотря на то, что люди этого племени питаются исключительно животной пищей, потребляют большое количество жиров, даже в пожилом возрасте у них сохраняется низкая концентрация холестерина в крови.

Если мы теперь обратимся к процессу старения животных, биологически близких к человеку, то и здесь мы обнаружим примеры того, что сосудистые изменения отнюдь не обязательно сопровождают старение организма, а тем более являются его причиной. Например, у крыс старение клеток протекает в общем подобно тому, как это наблюдается у человека, хотя спонтанного атеросклероза у крыс не бывает вовсе. Как мы уже знаем, ослабление функциональной способности целого ряда органов можно обнаружить даже у 25—30-летних людей, В этом возрасте хотя и может обнаруживаться атеросклероз, однако не в столь выраженной степени, чтобы можно было предполагать его влияние на кровоснабжение органов.

Центральная нервная система начинает стареть довольно рано. Психомоторная реакция (особенно женщин) начинает замедляться, как правило, уже к 25—30 годам. Память снижается после 30, а способность к обучению уже после 20 лет. Это как раз тот возраст, начиная с которого обнаруживается гибель нейронов в головном мозге и когда нарушение кровообращения в нем весьма маловероятно. Снижение митотической активности обновляющихся тканей, хотя наблюдается в более позднем возрасте, однако и в этом случае роль сосудистых изменений в снижении, очевидно, невелика. Такое заключение основано на том факте, что интенсивность деления клеток, полученных из органов старых людей и животных, оказывается сниженной и тогда, когда они делятся «в пробирке», в условиях одинакового с молодыми клетками обеспечения кислородом и другими питательными веществами.

Правда, эти условия нельзя считать идентичными тем, в каких клетки находятся в организме. В частности, в культуре клеток, вероятно, отсутствуют некоторые факторы, регулирующие деление клеток в организме. Тем не менее можно полагать, что снижение с возрастом способности клеток к делению (то есть один из основных функциональных признаков старения клетки) находится в причинно-следственной связи со снижением жизнеспособности всего организма. К такому заключению мы приходим на основании следующих фактов:

а) клетки соединительной ткани — фибробласты в пробирке делятся лишь до тех пор, пока вся поверхность стекла не будет заполнена ими сплошь, пока не образуется один слой (монослой) клеток. Если затем концентрацию клеток уменьшить в 2 раза, то каждая клетка в среднем разделится еще раз, пока снова не образуется монослой. Казалось бы, в результате такого «разбавления» культуру клеток можно поддерживать (пересевать) сколько угодно долго. Однако оказалось, что в отличие от бактериальных и раковых клеток нормальные фибробласты «помнят», сколько делений они совершили, точнее — сколько раз пересевали культуру этих клеток. Культура эмбриональных фибробластов человека выдерживает в среднем около 50 таких пересевов, а затем клетки гибнут. Что касается же фибробластов взрослых людей (доноров), это число значительно меньше, причем чем больше возраст донора, тем это число меньше;

б) кроме того, чем больше видовая продолжительность жизни организма, тем обычно больше число делений могут совершить его фибробласты в культуре клеток. Из всех исследованных животных клеток максимальной продолжительностью жизни обладают культуры фибробластов человека и черепахи, то есть наиболее долгоживущих организмов. Некоторые важные для поддержания жизнеспособности клетки биохимические параметры фибробластов (например, способность к устранению генетических повреждений), их устойчивость к раковому перерождению под влиянием химических (канцерогенных) веществ также находятся в прямой корреляции с видовой продолжительностью жизни организма-донора;

в) и, наконец, вещества, увеличивающие продолжительность жизни организмов увеличивают и продолжительность жизни культуры фибробластов.

Таким образом, старение и неделящихся (нервных, мышечных и т. д.), и делящихся клеток (по крайней мере фибробластов) — следует рассматривать как важные причины старения организма. Афоризм «человек имеет возраст своих сосудов», конечно, нельзя считать надуманным. В некоторых случаях так называемого «патологического» старения, изменения сосудов действительно могут определять скорость старения организма, а эти изменения во всех случаях далеко зашедшей старости, вероятно, существенная причина старения и гибели клеток некоторых органов. Однако старение животных клеток, очевидно, не обусловлено только тем, что их питание с возрастом становится все хуже. Нарушение функций клеток с возрастом — это внутреннее свойство, проявляющееся даже при нормальных условиях их жизнедеятельности. В чем же природа этого свойства? Что определяет жизнеспособность клетки и какие структуры и функции ее «поражаются» при старении?