Чем же определяется «запас прочности», надежность функционирования организма?

Выполнение различных функций организма обеспечивается функциональными единицами, из которых состоят его органы, в легких - альвеолами, в почках - нефронами, в головном мозге - нервными центрами и т. д. Каждая из этих единиц состоит из определенным образом ассоциированных клеток. Но выполнение других функций может осуществляться группой (или группами) клеток, удаленных друг от друга. Поэтому функциональная единица не равнозначна структурной. Это относится прежде всего к клеткам центральной нервной системы и системы иммунологической защиты организма от чужеродных веществ и микроорганизмов.

По мере созревания организма его жизнеспособность в целом и надежность функционирования отдельных органов увеличиваются именно вследствие образования (созревания) функциональных единиц и увеличения их количества. Процесс становления функций, завершение развития организма обычно связаны с тем, что количество функциональных единиц в органах перестает увеличиваться. Факторы, ограничивающие рост органов, пока не установлены. Ясно одно, что рост и развитие организма и становление его функций есть следствие реализации генетической информации, заключенной в половых клетках и переданной в результате деления оплодотворенной половой клетки всем остальным (соматическим) клеткам. Таким образом, рост прекращается, потому что генетическая программа реализована. Такое толкование процесса развития, будучи фундаментальным, в то же время мало, что проясняет относительно конкретных (молекулярных) механизмов, лимитирующих число функциональных единиц в органах. Поскольку каждая из них - это система клеток или даже, возможно, отдельная клетка (в случае нейронов), то естественно полагать, что замедление или даже прекращение деления клеток в органах является причиной прекращения их роста. Есть много фактов, позволяющих считать, что это действительно так и связано с тем, что, с одной стороны, все меньший процент клеток делится. С другой замедляется скорость деления остальных клеток. В основе торможения деления клеток по мере увеличения их количества лежит выделение клетками определенного типа специальных веществ - ингибиторов деления других клеток этого типа. Следовательно, когда число клеток достигнет определенного предела и ингибитора выделится достаточно много, рост органа должен «самопроизвольно» прекратиться. Другой механизм такого ингибирования хорошо изучен при исследовании роста и деления клеток в культуре ткани. Оказывается, что когда в результате деления нормальных (но не раковых) клеток их содержание увеличивается до такого количества, что они соприкасаются поверхностями друг с другом, то их деление прекращается (этот феномен называется «контактное ингибирование деления»).

Многие типы клеток в организме человека и других животных прекращают делиться на той или иной стадии развития организма. Причем некоторые из них, например нейроны, теряют способность к делению необратимо, еще до того, как происходит прекращение развития организма. Такие клетки называют постмитотическими. Клетки других органов, например клетки печени (гепатоциты), хотя практически не делятся во взрослом организме, однако эту способность не теряют. Достаточно удалить часть печени, чтобы оставшиеся клетки (пограничные с раневой поверхностью) путем деления компенсировали удаленную часть печени. Наконец, в организме существуют клетки (например, эпителиальные клетки кожи и фибробласты - клетки соединительной ткани), которые не прекращают делиться в течение всей жизни организма. Органы и ткани, состоящие из таких клеток, называют обновляющимися, или митотически активными.

Таким образом, уменьшение с возрастом, после прекращения развития организма, «запаса прочности» органов и их функциональной активности может быть связано с тем, что количество функциональных единиц органов и митотическая активность обновляющихся органов уменьшаются. Прямые наблюдения свидетельствуют о том, что это действительно так: количество нефронов в почках, нейронной в головном мозге, альвеол в легких и в поджелудочной железе, сосудистых клубочков в различных органах, сосочков эпидермиса в коже - количество всех этих функциональных единиц различных органов по мере старения уменьшается. Митотическая активность эпителия кожи и кишечника, интенсивность деления клеток других обновляющихся тканей также уменьшаются в процессе старения организма. Уменьшение количества .нейронов головного мозга имеет первостепенное значение для старения организма, поскольку, с одной стороны, эти клетки лишены способности к делению, и поэтому их потеря не может быть компенсирована, с другой - они являются узкоспециализированными, возможно, и уникальными. Поэтому гибель даже единичных клеток определенных центров головного мозга может привести к нарушению функций тех органов, которые регулируются этими центрами.

Таким образом, для дальнейшего понимания основ старения организма на молекулярно-клеточном уровне нужно ответить по крайней мере на два вопроса: почему гибнут неделящиеся клетки, и прежде всего клетки головного мозга, и каковы механизмы уменьшения митотической активности обновляющихся тканей. Мы можем предположить, что эти изменения являются следствием изменения самих клеток в процессе их жизнедеятельности.