Нарушение регуляции обмена веществ

Нарушение регуляции — критерий старения

Регуляция обмена веществ, постоянства внутренней среды (гомеостаза), а также осуществления системных функций (дыхание, выделение, пищеварение, кровообращение, иммунитет) жизненно важна. Ее нарушение приводит к различным заболеваниям и повышает вероятность смерти. В то же время все эти регуляторные процессы подвержены возраст-зависимым изменениям, большинство из которых неблагоприятно.

Например, нередко утрачивается способность поддерживать постоянство концентрации сахара, липидов и электролитов в крови, pH крови, артериального давления, уровней гормонов. По нашему убеждению, нарушение регуляции – ключ к старению. Данный процесс проявляется на ранних этапах старения, его обострение ускоряет старение, противодействие ему замедляет старение. Рассмотрим его подробнее.

Нейроэндокринная регуляция

Физиологическая регуляция всех функций организма находится под контролем нервной и эндокринной систем, каждая из которых претерпевает существенные изменения при старении.

Наши эксперименты показали, что для того, чтобы существенно продлить жизнь подопытных животных, можно активировать определенные гены не во всем теле, а лишь в центральной нервной системе. Многочисленные исследования других авторов (группы Донгшенг Каи из Колледжа Альберта Эйнштейна, коллектива под руководством Томаса Бартфаи из Института Скриппса в США) также подтвердили, что активация или подавление определенных генов в центральном нейроэндокринном регуляторе метаболизма – гипоталамусе – замедляет старение во всем теле.

Сосудистые изменения в головном мозге в результате артериальной гипертензии и атеросклероза, снижение метаболизма нейронов, падение уровня передатчиков нервного сигнала, накопление токсичных агрегатов амилоидных белков, хронический психологический стресс способствуют развитию старческой деменции, депрессии, нейродегенеративных патологий (болезнь Альцгеймера, болезнь Паркинсона) . С возрастом нарушается функция таких отделов центральной нервной системы, как гипоталамус, гипофиз и эпифиз, что негативно влияет на работу периферических эндокринных желез (щитовидной, поджелудочной, надпочечников, половых желез) и диффузной эндокринной системы. В результате выходят за пределы нормы и суточной ритмики многие жизненно важные гормоны, что повышает риск десятков
заболеваний (таблица).

Таблица. Гормональные нарушения при старении

Соединение кровотока старых и молодых млекопитающих (гетерохронный парабиоз) приводит к омоложению первых и ускоренному старению последних. С помощью данного методического подхода было показано, что прилив «молодой крови» обращает вспять возрастные нарушения в скелетных и сердечной мышцах, печени, спинном мозге, улучшает когнитивные функции головного мозга – способность к обучению и запоминанию. В подобных работах было выявлено несколько белковых гормонов, выработка которых с возрастом падает, а добавление в кровь приводит к омоложению.

Регуляторные пути клетки

Спустимся с организменного уровня на уровень клетки. Здесь тоже старение обусловлено нарушением регуляции. Примерно половина всех белков, принимающих участие как в развитии возраст-зависимых патологий, так и в обеспечении долголетия человека, – это регуляторные белки, требующиеся для восприятия и передачи сигналов внутри клетки и между клетками. Гормональные сдвиги, нарушения межклеточных коммуникаций и генетическая нестабильность обусловливают изменение регуляции активности сотен и тысяч генов, в зависимости от типа ткани, и прежде всего генов, необходимых для роста и деления клеток, а также для обеспечения стрессоустойчивости.

Регуляция иммунитета

Старение связано с нарушением естественной регуляции иммунитета. Иммуностарение затрагивает как врожденный, так и приобретенный иммунитет. Врожденный иммунитет – эволюционно наиболее древняя его форма, активная с рождения, до встречи с конкретным патогеном. Ее обеспечивают клетки-фагоциты, которые проникают из крови в очаг воспаления и убивают инфекцию, нередко повреждая и собственные клетки организма.

Приобретенный иммунитет – эволюционно молодая форма защиты, выражающаяся в производстве специфических антител, нейтрализующих патоген. Ее реализация требует предварительного контакта с данным вирусом или бактерией. В то время как адаптивный иммунитет с возрастом угнетается, врожденный, напротив, активизируется.

С возрастом происходит постепенная утрата тимуса – органа, в котором происходит созревание иммунных Т-клеток. У пожилых людей, как правило, нарушена активация и способность к делениям таких клеток иммунной системы, как Т- и В-лимфоциты и естественные киллеры. В результате этих нарушений регуляции при старении наблюдается реактивация латентных вирусных инфекций под действием затаившихся в геноме вирусов, увеличивается заболеваемость различными инфекциями, аутоиммунными патологиями, повышаются риски опухолевых процессов.

Ожирение ускоряет старение тимуса и понижает иммунитет.

Группа американских ученых из Университета штата Луизиана в опытах на мышах установили, что ожирение нарушает формирование Т-лимфоцитов и вызывает преждевременное старение тимуса. Полученные на мышах результаты, видимо, применимы и к людям, поскольку у страдающих ожирением людей среднего возраста, независимо от того, есть ли у них диабет 2-го типа, также нарушена функция тимуса. Таким образом, можно сделать вывод, что ожирение ускоряет связанную со старением инволюцию тимуса, что в итоге снижает разнообразие Т-лимфоцитов, ограничивая иммунную защиту.

Напротив, происходит гиперактивация воспалительных функций – увеличивается образование медиаторов воспаления. Клетки соединительной ткани (фибробласты), которые состарились и перестали делиться, а также избыточные жировые клетки становятся для организма источником воспалительных гормоноподобных белков – цитокинов, что приводит к системным воспалительным процессам, способствующим новому витку нейродегенерации, ишемической болезни сердца, заболеваниям почек, желудочно-кишечного тракта.