Реферат: Старение
Введение
Никто,никогда и нигде не сомневался, что проблема старения была и остается одной изнаиболее актуальных в естествознании. Создание теоретических моделей изучаемогопроцесса — важнейший элемент познания, поэтому данному вопросу уделяетсяцентральное внимание в любой современной области науки. Геронтология –пограничная область биологии и медицины, изучающая процесс старения. Онапереживает кризис, связанный с тем, что старые принципы создания концептуальныхмоделей старения, сводившиеся по существу к абсолютизации отдельных наблюдаемыхявлений и частных механизмов старения, потерпели крах. Все так называемыетеории старения, которых на настоящее время насчитывают более ста, оказалисьнесостоятельными и во многом представляют только исторический интерес.
С другойстороны, ряд чисто математических подходов к моделированию старения невстречают интереса и признания среди биологов, так как даже при самомповерхностном изучении видны биологически не обоснованные и фактически неверныеизначальные предпосылки. Так, например, модные экологические и эволюционныематематические теории старения, основанные на представлении о«целесообразности старения» как механизма ускоренного обновлениявида, игнорируют очевидный факт высокой естественной смертности в дикойприроде, когда старые животные фактически отсутствуют в популяции и практическивсе животные умирают молодыми.
В то жевремя, существует настоятельная необходимость в четком общем взгляде на явлениестарения в целом и в моделях, позволяющих количественно и содержательноинтерпретировать старение организмов.
В настоящеевремя важнейшим представляется достаточно подробная разработка сущностныхмоделей старения, отражающих само существо этого общего для всего живогоявления и являющихся биологически обоснованными и биологически содержательными.
1. Основнаячасть
Старость или старение — неизбежный процесс, сущность которого сводится к появлению признаков усталости какотдельных органов и тканей, так и организма в целом. Старость – заключительный этапиндивидуального развития организма в нашем мире. Началом её у человека условносчитают возраст после 75 лет — это так называемая физиологическая старость. Нои при этом состоянии могут сохраняться умственные и физические силы,определенная работоспособность, общественная или социальная активность иинтерес к окружающему миру. Процесс старения начинается в разных органах итканях не одновременно и протекает с разной интенсивностью. Во многоминтенсивность старения зависит от врожденных, генетически детерминированныхсвойств тканей.
Известны многие семьи, членыкоторых отличаются завидным долголетием, не проявляя признаков нарушенияпамяти, психики или физической активности до 80 — 90 и более лет. И наоборот,есть короткоживущие семьи, члены которых живут 35 — 55 лет.
Оказалось, что продолжительностьжизни животных и человека напрямую зависит от врожденной активности ферментасупероксиддисмутазы (СОД). К сожалению, активность этого фермента не поддаётсярегулированию извне, поскольку генетически запрограммирована. Однако на долюСОД приходится только 70 % работы по обезвреживанию опасных кислородныхрадикалов.
Остальные 30 % приходятся на такназываемые антиоксиданты, уровень содержания которых можно регулировать спомощью биологически активных препаратов. К ним относятся витамины Е,бета-каротин, микроэлементы цинк и селен и другие.
Добавляя эти компоненты в нашупищу, мы можем контролировать активность 1/3 свободно-радикальных процессов,лимитирующих скорость старения нашего организма.
Очень важно пониманиезакономерностей старения. С современных позиций естествознания — этопостепенное снижение приспособительных возможностей организма.
Нельзя точно диагностировать началостарения — оно начинается скрытно и затрагивает не все тело, а наиболее ранимыйорган или систему.
И если вначале изменения, вызванныестарением, практически не нарушают процесса приспособления организма к резкоизменяющимся условиям жизни, то впоследствии, при более выраженных возрастныхсдвигах, организм приспосабливается к таким испытаниям все труднее и труднее.
В первую очередь процесс старенияотражается на сердечно-сосудистой и нервной системах. Отложение холестерина всосудах в процессе старения приводит к постепенному угасанию полноценногокровоснабжения клеток различных органов и тканей питательными веществами и выводуотработанных метаболитов (шлаков) из клеток.
Работа органов нарушается. Печеньхуже очищает кровь от водорастворимых токсинов, что приводит к обильномупоявлению пигментных старческих пятен на коже. Почки недостаточно эффективнофильтруют кровь, в результате чего в крови накапливается мочевая кислота,остаточный азот и другие промежуточные продукты обмена, повышенная концентрациякоторых начинает тормозить первичные обменные процессы и угнетать клеточноедыхание.
К накоплению шлаков в организмевесьма чувствительна нервная система, которая потребляет больше всего энергии инуждается в бесперебойном режиме поставки кислорода, глюкозы, кальция и другихпитательных веществ.
У старых людей, ввиду ухудшенияактивности нервных процессов, в той или иной степени снижаются инициативность,работоспособность, внимание, затрудняется способность переключаться с одноговида деятельности на другой, развивается эмоциональная нестойкость, нарушаетсясон.
Существенные сдвиги происходят всфере психики. При старении отмечается ухудшение характера, появлениедепрессии, чувства одиночества и тревоги, преследуют мысли о никчемности ибессмысленности жизни, возникает страх перед будущим, часто люди становятсячрезвычайно скупыми или черствыми.
С возрастом меняются возможностизащитных сил организма, падает активность иммунной системы, защищающей организмот инфекций, от раковых перерождений клеток, способствующей быстромувосстановлению поврежденных органов.
Если старение организма в настоящеевремя невозможно предотвратить, то время его появления и скорость охвата всегоорганизма можно, в известных пределах, регулировать. Современные ученыезадались целью — превратить старость не в мучительный, полный болезней истраданий, длительный 20-25 летний период, а в красивый отрезок нашего пути,полный жизненной мудрости, посвященный внукам и правнукам, семейным делам ипониманию глубин бытия.
Как происходит старение?
Внешняя сторона старенияпроявляется раньше, чем мы думаем.
Первый этап характеризуетсяизменениями характера человека. Окружающие начинают отмечать у негоневнимательность, невозможность сосредоточиться, быструю утомляемость отмонотонных действий, трудности с засыпанием, неожиданные эмоциональные спады иподъёмы, раздражительность, плаксивость и агрессивность, плохое настроение,депрессию, бессонницу, появление безотчетного страха, расстройства памяти.
Второй этап отражаетсяуже на самой внешности человека. При этом изменяется структура кожи, волос,ногтей.
За счет уменьшения в клеткахколлагена ухудшается эластичность кожи, появляется сухость и шелушение её,возникают морщины, пигментные пятна, раздражение. Кожа истончается, так какравновесие между новыми растущими клетками кожного эпителия и отмирающимистарыми клетками нарушено в сторону замедления роста новых клеток и увеличениясодержания отмирающих клеток кожи.
Подобный процесс происходит и вволосах. Из-за недостаточного поступления минералов и витаминов в организмволосы изменяют свою структуру, становятся ломкими, тонкими, тусклыми, меняютцвет — появляется седина. У мужчин часто отмечается облысение, у женщин —редкий рост волос, сечение волос.
Третий этап — старения связан с изменением фигуры. У многих людей появляется не характернаядля них полнота, исчезает талия, увеличивается масса жировой ткани. И если быоно сказывалось только на ухудшении фигуры. Ожирение даёт знак, что процессстарения набрал скорость.
При этом в организме происходитмножество негативных изменений, нарушается деятельность абсолютно всех органови систем, в том числе и в костной ткани, особенно в позвоночнике, который неможет выдержать такого веса и начинает деформироваться.
С деформацией позвоночниканарушается правильная работа всего организма. Вот тогда-то и выступают на сценувсе характерные болезни старости.
Но не думайте, что старостьопределяется паспортным возрастом, паспортные тридцать лет — всего лишь сигнал,что теперь необходимо на себя обратить особое внимание. Некоторые люди замечаютпризнаки старения после двадцати пяти лет, а другие — после сорока пяти.
По мнению многих ученных основнаяпричина старения (дегенерации организма) находится в глубине генетическогоматериала клетки — ДНК. Суть этой теории состоит в том, что повреждения ДНКклеток, вызванные процессом окисления, с возрастом накапливаются. Это приводитк развитию дегенеративных болезней старения: рака, иммунных нарушений,сердечнососудистой патологии, дисфункции мозга и нервной системы, умственнойдеградации, приобретенного сахарного диабета, артрита.
2. Теоретические модели старения
Общая математическая модель старения Б. Гомперца
Перваяосознанная четкая математическая модель старения была создана около 200 леттому назад Б. Гомперцом (1825). Она до сих пор наиболее точно описываетсмертность человека и, видимо, большинства других организмов. В основу ее былоположено очень древнее представление о потере в течение жизни общейЖИЗНЕСПОСОБНОСТИ организма — учение о «жизненной силе» («энтелехии»Аристотеля), которая имеет тенденцию только растрачиваться со временем длялюбого родившегося организма.
Смертность,как количественную характеристику «неспособности противостоятьразрушению», Гомперц рассматривал как величину, обратную жизнеспособности- способности противостоять всей совокупности разрушительных процессов. Онпредположил, что во времени жизнеспособность снижается пропорционально ей самойв каждый момент, что для смертности соответствует экспоненциальному нарастаниюс возрастом.
Гомперцотмечал сходство кривых изменения смертности и энтропии, а В.Перкс (1932)писал, что «неспособность противостоять разрушению имеет ту же природу,что и рассеяние энергии» (то есть, старение эквивалентно увеличениюэнтропии, которая служит мерой неупорядоченности любой системы). А.Комфорт в«Биологии старения» (1967) пишет о том, что «жизненность»на современном уровне понимания может быть сведена к достаточно конкретному,хотя и не вещественному субстрату — «в настоящее время представляетсявполне вероятным, что информация, содержащаяся в клетках, и есть…»биологическая энергия".
Такимобразом, содержательная интерпретация понятия «жизнеспособности» ссамого начала сводилась и сводится в настоящее время не столько к вещественномунаполнению («энтелехия» древних), сколько к энергетическому иинформационному содержанию.
До настоящеговремени формула Гомперца. впоследствии модифицированая затем У. Мейкемом, остаетсянаилучшей для описания смертности, связанной со старением, для самых различныхвидов, включая человека.
Для целейколичественной геронтологии необходимо иметь возможность вычисления параметровуравнения Гомперца-Мейкема, что можно сделать методами нелинейной регрессии.Для вычисления «вручную» современные ученые Л.А. Гаврилов и Н.С.Гаврилова (1991) предлагают свой алгоритм, дающий вполне удовлетворительнуюточность. Полученная кривая изменения жизнеcпособности, однако, все жеотличается от реальной в ее начальной и конечной части и отражает изменение ужесформировавшегося организма, прекратившего процессы роста и развития.
Регуляторная модель старения
Центральнымдля жизни как таковой является процесс постоянного самообновления всехсоставных частей организма, что, по существу, тождественно определению жизникак таковой. Вполне логично представить, что уровень самообновления определяети уровень жизнеспособности. Однако, высокие скорости процессов самообновлениядля уровня биохимических процессов (мкСек) и даже для клеточных процессов(часы) однозначно указывают, что на этих уровнях самообновление должностремиться, что на самом деле и имеет место, к стабилизации в каждый моментвремени. Действительно, с точки зрения современных теорий самоорганизации икибернетики биохимические процессы и клеточное самообновление — этосаморегулирующиеся и самостабилизирующиеся системы. Для них нет никакихпроцессов, которые способны были бы во времени постоянно и однонаправленноизменять состояние всего организма в одном направлении — процессов развития истарения.
Дляосуществления долговременных процессов развития организм использует специальныеуже чисто регуляторные, механизмы, функционирующие на уровне целостногоорганизма. В ряде случаев осуществление таких регуляторных программ можетприводить к снижению самообновления, а, значит, и жизнеспособностии — к старению(Давыдовский, 1966, Донцов, Крутько, Подколзин, 1997, Подколзин, Донцов, 1997,Фролькис, 1975).
Рассмотримследующую простую схему. Пусть уровень самообновления (например, уровеньклеточного самообновления путем деления клеток в популяции, ограниченной и стабилизированнойкейлонными и иными обратными связями) будет пропорционален некоторому веществу«С». Это можно обеспечить, например, за счет растормаживаниявырабатывающих это вещество регуляторных «s» клеток. Реально такиепроцессы широко известны, например, для нейрогормональной регуляции иосуществляются за счет спонтанной высокой гибели клеток-ингибиторов«i» в регуляторных центрах вегетативного мозга (гипоталамуса).
Такимобразом, регуляторная теория старения оказывается достаточно простой и эффективнойпри качественном и количественном описании процессов старения реальных систем.Более того, она едва ли не единственная может объяснить причины высоких видовыхразличий по срокам жизни для близких видов, построенных из сходных типов клетоки тканей (например, для человека и мыши) и возможности в ряде случаев резко, вразы, а для нетеплокровных и на порядки, изменять длительность жизни организмовв эксперименте или при изменении естественных условий.
Совершенноясно, например, что для мышей, у которых имеет место различие в разыдлительности жизни весенней и осенней генераций потомства в естественныхусловиях регуляторные механизмы принципиально более важны, чем для человека, укоторых фактически нет сезонных ритмов старения. Ясно также и то, что изменениятканей 2-х летней мыши, аналогичные изменениям однотипных тканей 60-80-летнегочеловека в принципе также в большой мере зависят от регуляторных влияний, тогдакак живущий в течение 100 лет человек гораздо менее подвержен, видимо, действиюсобственно регуляторных механизмов.
Новая иммунная теория старения
Оригинальнымироссийскими исследованиями показано, что в современном многоклеточном организмесуществует специальная система регуляции клеточного роста любых соматическихпролиферирующих клеток, представленная, в частности, субпопуляциямиТ-лимфоцитов (система КРП).
Болееподробно этот вопрос рассмотрен в отдельных публикациях (Донцов, 1990, Донцов,Крутько, Подколзин, 1997, Подколзин, Донцов, 1997).
Показанорядом авторов, что эта система непосредственно связана и с регуляцией ростацелостного организма, с процессами регенерации, гиперплазии, опухолевого ростаи со снижением уровня клеточного самообновления в старости, когда снижаетсяскорость клеточного деления самых различных типов соматических клеток.
Ими былавыдвинута новая иммунная (лимфоидная) теория старения, связывающая возрастноеснижение клеточного роста и самообновления непосредственно с регуляторнымиизменениями в Т-лимфоидной системе иммунитета, в той ее части, котораярегулирует клеточный рост соматических клеток (Донцов, 1990-2000).
Можетпоказаться, что хорошее соответствие полученных результатов для«регуляторной теории» старения позволяет быстро и просто обратитьстарение внешним введением регуляторного фактора «F. Однако, в реальностив организме протекают процессы старения и не связанные с самообновлением,представленные выше и отражающие, например, необратимую гибель нервных клеток,альвеол, нефронов, отдельных уникальных генов в клетке, даже зубов и пр. Именноэтим механизмам принадлежит, видимо, центральная роль в старении рыб и иныхпостоянно растущих в течение всей жизни организмов.
Фактически, ворганизме имеется огромное число необновляющихся на своем иерархическом уровнеэлементов, стареющих необратимо по механизму простой утраты клеток. Не трудновидеть, что этот же механизм лежить в основе и разобранных регуляторныхмеханизмов — так стареют нервные регуляторные центры. Вклад данного механизма встарение достаточно высок — к концу жизни, например, человек теряет более половинынефронов в почках, альвеол в легких, более 70% клеток некоторых регуляторныхцентров гипоталамуса и пр. Сформировавшиеся вторичные изменения, например,компенсаторное увеличение объема альвеол и возрастная эмфизема, не обратимы.Вот почему все методы биостимуляции как правило не приводили к выраженномуповышению продолжительности жизни — старый организм не способен поддерживатьвысокий уровень самообновления и функционирования, поэтому снижениесамообновления в старости — это механизм старения и компенсационный процесс длястарого организма.
Старение как спонтанная потеря и изменение информации
Существуютеще минимум два механизма старения, вносящие свой вклад в старение целостногоорганизма.
Это,во-первых, изменение при старении обмена веществ (а также энергии и информации)с внешней средой и, во-вторых, повышение степени разнообразия для самых разныхструктурных элементов и связей в организме — »разрегулирование"целостной системы организма.
Оба механизмаявляются конкретизацией процесса спонтанной утраты информации в системе, закоторым следует ее материальная и энергетическая деградация. Действительно,положим, что некоторая система (организм) получает извне поток вещества (Р1),энергии (W1) и информации (I1). Сохранение самое себя системой означаетподдерживание постоянства материальной структуры системы (p2), энергетическихпотоков и взаимосвязей (w2) и тождества во времени информации о себе (i2);заметим также, что, так как организм только часть большего его некоторогоцелого — биосферы, например, то (P1, W1, I1) >>> (p2, w2, i2).
Кроме того,сохранение системы во времени означает тождество суммарных потоков, поступающихиз внешней среды, выводящейся из системы и сохраняющегося динамически потокавнутри системы. Не трудно видеть, что центральным при таком рассмотренииоказывается процесс сохранения информации в системе, т.к. вещественная иэнергетическая организация являются только «материальными носителями»этой информации и, фактически, следуют качественно и количественно за изменениеминформации, которая выступает как регулирующий, управляющий и самоорганизующийсяфактор.
В общем видеинформация в системе может изменяться благодаря следующим процессам:
· поступлениюинформации (и энтропии) извне (например, «ремонт» силами извне илиэволюционное давление при формировании новых признаков и т.п.);
· появление новойинформации (и энтропии) внутри системы за счет взаимодействия в ней вещества иэнергии в ходе сложнейших взаимопревращений и взаимосвязей (метаболизм, рост иразвитие, механизмы саморегуляции и самоорганизации и т.п.);
· изменение ипотеря информации в системе (развертывание программ роста и развития;«мутации» материальных носителей информации — ДНК, белков ииерархически других структурных уровней материальных носителей информации;спонтанный распад информации — производство энтропии и т.п.).
Процессутраты информации аналогичен ее изменению — «мутациям», причем онносит вероятностный характер и, по существу, сводится или к ошибкам в ходепроцесса воспроизводства информации в ходе самокопирования материальныхносителей информации, или к спотанному вероятностному «мутированию»невоспроизводящейся информации (например, повреждения свободными радикаламинеделящейся ДНК и т.п.). Заметим, что во многих случаях «мутировавшая»информация способна к воспроизводству (например, большинство мутаций клеток неприводят к прекращению их деления) и часто сохраняется возможностьфункционирования воспроизводящихся на ее основе структур, которые, такимобразом, вступают в конкуренцию с имеющимися ранее структурами организма.
Соответственно,«мутировавшая» информация может также воспроизводиться сама,пополняться за счет мутаций неизменившейся информации и рассеиваться (обратнаямутация в исходную форму крайне мало вероятна и очень мала): dIm/dt = k4 Im +k2 Im — k5 Im
Для того,чтобы учесть требуемое сохранение постоянства вещества, энергии и информациипосле прекращения развития у взрослого организма, введем в формулы ограничениеколичества информации (I+Im=const), получив известную из кибернетики формулусамовоспроизводящейся системы с обратными положительными и отрицательнымисвязями: dI/dt = k1 I / k4 (I + Im) — k2 Im — k3 I; dIm/dt = k5 Im / k4 (I +Im) + k2 Im — k6Im
Численная модельрассеивания начальной информации в стабилизировавшейся системе представлена нарисунке 5.
При анализемодели учтено, что мутировавшие клетки обычно менее жизнеспособны и, крометого, подвергаются иммунному надзору и гибнут поэтому быстрее, а также по темже причинам с меньшей скоростью самообновляются. Соответственно коэффициентыдля модели подобраны в случае графика: k1=0,3, k5=0,2, k4=0,1, k2=0,03,k3=0,05, k6=0,07.
На моделиможно видеть, что со временем соотношение мутантных и неизмененных единицинформации стабилизируется, но в течение некоторого периода будет иметь местонарастание числа мутаци, что будет вести к нарастанию смертности. Вид кривойсмертности, однако, не экспоненциальный, а линейный, а логарифма смертности –выпуклый, что значительно отличается от реальной картины. Это не удивительно,так как время установления равновесия I и Im невелико – фактически, например,время клеточного деления для клеток слизистой и кожи – дни и часы, поэтому нафоне многих лет жизни напрямую этот механизм вряд ли вносит существенный вкладв процесс старения. Накопление мутаций скорее отражает другие процессы – резкое(регуляторное) снижение скорости клеточного самообновления и снижениеэффективности иммунного надзора с возрастом. Мутации важны и в случае повышенияс возрастом риска возникновения опухолей, что вносит значительный вклад впричины смертности для млекопитающих вообще и человека в особенности.
Так какмутации возможны самые разнообразные, то фактически за счет этого же механизмамы имеем и второе характерное для старения следствие: увеличение разнообразияисходно однородных структур. Увеличение разнообразия структур — появлениебольшого количества «чужой» информации. Она перегружает системыорганизма, ответственные за распознавание и удаление ее, причем, т.к.фактически, новые структуры лишь немного отличаются от старых и сохраняют вомногих случаях практически на прежнем уровне функциональную способность и,соответственно, реальную ценность для организма, то чрезмерная реакция против«чужого» даже вредна.
Кроме того,так как информация контролирует потоки вещества и энергии, входящие в систему ивыходящие из нее, то изменение балланса I/Im фактически означает снижениевозможности отбора «нужной» вещественной и энергетической основы длястроительства своей структуры и снижение распознавания и вывода «чужого»вещества и энергии – то есть, отражает известный механизм старения — «накопления шлаков»: ( d(I/Im)/dt = d(p2,w2/P1,W1)/dt ).
Полныематематические выкладки для иллюстрации выше сказанного достаточно трудоемки,однако, не трудно видеть, что в общем виде оба процесса старения, как впрочем иуже описанные выше, это только частные проявления процесса нарастания энтропии,рассматриваемые с различных «точек зрения» — с точки зрения различныхсвойств живого вещества, живых систем. Действительно, и спонтанная потеряжизнеспособности в целом, и регуляторное снижение самообновления, и снижениеструктурной однородности и «загрязнение» организма не выведшимися иотложившимися «балластом» веществами — все это в глобальном планеесть отражение действия единственной причины — дискретности организма, действиязаконов термодинамики на частично открытую систему, не способную, послеокончания развития, к эффективной дальнейшей эволюции. Заметим, при этом, чтостарение не есть «выработавшийся в эволюции феномен», нужной дляисключения неэффективных форм жизни и смены новыми, старение отражает болееглобальные закономерности Бытия вообще.
Биохимические и термодинамические модели старения
Этот уровеньрассмотрения позволяет понять, что стоит за «жизнеспособностью»,приписываемой не только всему организму, но и каждому его элементу.Действительно, «старой» является каждая часть старого организма, нотогда возникает вопрос — какая характеристика, общая для самых разнообразныхструктурных элементов организма, может отражать эту жизнеспособность ивеличину, ей обратную — уровень старения, для самих молекул и их комплексов,химических реакций и т.п.
С точкизрения биохимии и теорий сложных систем на такую характеристику претендуют две(тесно взаимосвязанных) общие характеристики, применяемые в химии, биохимии ивообще теории сложных систем: это энтропия и информация. При этом энтропия (S)может быть прямо определена через информацию, которая, в свою очередь, тесносвязана с вероятностью события:
S = A LnW +B,
где А и В — коэффициенты, а W — вероятность события.
Уже из этоговидно, что максимум энтропии соответствует максимально вероятному состоянию,поэтому жизнь с точки зрения термодинамики определяют как степень отклонения отмаксимально вероятного состояния — от равновесия; как «неравновесныйпоток», как отклонение от состояния равновесия.
Соответственно,можно теперь представить уровень жизнеспособности как степень отклонения отсостояния равновесия.
Очевидным притаком рассмотрении является и то, что для поддержания жизнеспособности в любойчасти любой живой системы необходима постоянная затрата энергии, так как дляживых систем характерно снижение энтропии, а согласно второму законутермодинамики это возможно только при постоянном поступлении энергии извне.
Такимобразом, по степени потребления энергии организмом можно судить о степени егожизнеспособности.
На практикеиспользуют оценку общего обмена для целого организма, скорость потреблениякислорода тканями, уровень потребления кислорода при нагрузке(«коэффициент полезного действия» и мощность живых процессов), атакже максимально возможное потребление кислорода и/или мощность внешнегоразвиваемого усилия — объем адаптации организма. Предлагаются также и некоторыеиные подходы. Например, связь энтропии с теплосодержанием позволяет, впринципе, по микро-калориметрии нативной и денатурированной ДНК говорить вэнергетическом эквиваленте о том, какая энергия и, соответственно, энтропия,соответствует «живому» и «неживому» состоянию даже дляотдельной молекулы. Однако, интерпретации такого рода с привлечением физическихэквивалентов живого, достаточно трудны.
Дляцелостного организма эффективными, видимо, являются подходы оценки энтропии сточки зрения информации, а также ее гармоничности для целого единого организма.Исходят из представлений об оптимальности взаимосвязей различных регуляторныхсистем: в каждый момент времени возможно оптимальное гармоничное состояние,обеспечивающее максимальную жизнеспособность, максимальную адаптацию и т.п.Исходя из кросс-корреляций между различными системами (сердечно-сосудистой,дыхательной, эндокринной и пр.) можно выразить в безразмерных числах такиекоэффициенты взаимодействия и придать им значимость информационного содержания,а также выразить это в понятиях энтропии.
Развернутыеисследования в этом направлении, однако, отсутствуют, что затрудняетпрактическую реализацию и интерпретацию таких подходов. Несомненно, однако, чтоименно энтропия является важнейшим показателем старения и способы, позволяющиевычислять ее для целостного организма должны открыть принципиально новыевозможности для анализа в биологии старения и для выяснения первичных,сущностных, механизмов и первопричины старения.
Дляпрактических целей важно рассмотреть возможности влияния наинформационно-энтропийные процессы в целом, что позволило бы влиять и насущностный механизм старения. Для разных уровней организации, очевидно,существуют разные возможности. Так, для целостного организма это ужеобсуждалось в связи с регуляторными моделями старения. Возможности здесь сводятсяк:
а) влиянию напроцессы роста, развития и самообновления клеток (эндокринные влияния, нервныевлияния и гуморальные влияния),
б)гармонизацию имеющихся процессов (акупунктура, физическая и психологическаятренировка и т.п.),
в)социально-общественные мероприятия как «здоровый образ жизни».
Особыйинтерес представляет та возможность влияния непосредственно на химическиепроцессы, используя термодинамические подходы. Вообще говоря, химическая смесьреально подвержена огромному числу реакций, идущих в самых разных направлениях.Жизнеспособность здесь эквивалентна выделению из химического «шума»биохимически значимой информации — возникновения направленности биохимическихпотоков. Наиболее интересным здесь является рассмотрение ферментного механизма.С точки зрения биохимии и термодинамики жизнеспособность можно характеризоватькак отношение скоростей ферментозависимых реакций «жизни» — информационно ценных биохомических процессов, к неферментным реакциям«шума» — энтропии. Важно, что такие процессы в целом зависят отвнешних факторов — температуры, рН, окислительно-восстановительного потенциала,давления газов и пр. Интересно, что все перечисленное предлагается с успехомдля биостимуляции и борьбы со старением:
а) коррекциярН, прежде всего диетотерапией — способствование ощелачиванию внутренних средна вегетарианских режимах,
б) коррекцияОВП с использованием химическиактивированных сред, электролизеров и методовэлектроочистки воды, что позволяет изменять ОВП водопроводной воды, обычноимеющей ОВП порядка +600, до 0 и даже отрицательных значений; попутно меняетсявторичная структура воды — она становится «гомогенной»,
в) изменениедавления газов — это широкоизвестная высокогорная терапия,
г) снижениемтемпературы объясняют многие эффекты продления жизни, как у холоднокровных(наиболее показательно), так и у млекопитающих — например, эффектыдозированного голодания у крыс обычно сопровождаются и выраженным снижениемтемпературы тела. Длительная жизнь и эффекты омоложения, наблюдаемые у животныхпосле зимней спячки также могут быть связаны с этими влияниями.
Наконец, впоследнее время популярными стали прямые энерго-активационные методы, которыемогут прямо влиять на уровень биохимических реакций, в частности, на энергииактивации таких реакций, что все более широко применяется для общейбиостимуляции и оздоровления:
а) лазерноеоблучение в т.ч. внутривенное,
б)озонотерапия,
в)электромагнитное облучение в т.ч. КВЧ-терапия и многие методы физиотерапии.
Эффектытемпературы на химические процессы интересно обсудить с точки зрения влияния насоотношение фермент-зависимых и неферментных процессов. Так как оба типапроцессов различаются в своей чувствительности к температуре, вообще говоря,следует ожидать для двух разных температур различия в отношении скоростейфермент-зависимых и независимых процессов, что можно выразить и в терминахэнтропии. Такие подходы можно без труда реализовать в эксперименте ипопробовать найти оптимальную область, где старение будет минимально. Однако,если для холоднокровных это, видимо, не важно, для млекопитающих это можетпредставлять собой проблему. Для высших животных и человека теплокровность — важное эволюционное приобретение, позволяющее, в частности, поддерживатьважнейшие новые функции — прежде всего уровень психических процессов.
Вывод
Жизньиндивидуального организма — стабилизированный векторный (имеющий итоговоенаправление изменения) поток, изменяющий свои характеристики со временем.Онтогенез — процесс в развитии жизни в целом и противодействие старению, всегдаподразумевает изменение темпа и направления индивидуального развития, а такжепродолжение всех отдельных программ развития и общего их результата дляорганизма в целом, а не только противодействие разрушительным процессам ворганизме — собственно «старческим» изменениям. Вообще говоря, исходяиз иерархичности ценностных приоритетов для человека старение все влияния нанего, тем более затрагивающие саму биологическую природу человека, невозможнорассматривать без учета чисто человеческих факторов — психология, социальнаясфера, мораль и культура.
Все сказанноеозначает, что программы, радикально влияющие на процесс старения, могут бытьтолько частью общих задач, касающихся человечества в целом и не могут бытьрешены радикально без учета ответов на следующие вопросы:
· как будетразвиваться далее человечество, выйдя из-под непосредственной регуляциибиосферы;
· как изменяетсявид человека в целом;
· как изменитсябиологический носитель человека как организма;
· как изменятсячувства и интеллект человека;
· для чего,собственно, необходимы такие изменения (цель и задачи самосознаниясуществования человека как вида во Вселенной);
· моральные,социальные и иные вытекающие из этого проблемы, которые чем далее, тем большезапрещают возможные, но не адекватные, не отвечающие «человечности»воздействия человека на самого себя.
Не следуеттакже забывать, что человек существует и как индивид, развивающийся вонтогенезе, а как единица вида – задачи преодоления старения в том и другомслучае различны.
Глобальностьзадачи противодействия старению — главный вывод, без учета которого истинныезадачи, вытекающие из истинного состояния проблемы. Старение — комплексныйглобальный феномен и влияния на него — глобальная задача.
В целом, саминтерес к феномену старения для человека означает, что он вышел за пределыбиологической природы и требует уже иных условий и форм существования.Фактически, речь идет о формировании новых путей эволюции человека, новых формего жизнедеятельности и, возможно, нового типа физического тела, новых условийжизни и новых отношений со средой.
Литература
1. Гаврилов Л.А.,Гаврилова Н.С.Биология продолжительности жизни. -М: МОИП. Наука.1986.
2. Гвишиани Д.М.п/ред. Системные исследования. Ежегодник. ИСА РАН. М.:1996.
3. Донцов В.И. Иммунобиологияпостнатального развития. М.: МОИП. РАН. Наука.1990.
4. Донцов В.И.Применение теории гиперцикла для анализа процессов межклеточной регуляциипролиферации тканей: доказательства существования специализированной клеточнойсистемы регуляции пролиферации тканей//Успехи современнойбиологии.1986.Т.101.Вып.1. С.18 -29.
5. Донцов В.И., КрутькоВ.Н., Подколзин А.А. Старение: механизмы и пути преодоления. М.:Биоинформсервис. 1997.
6. Комфорт А.Биология старения. М.: Мир.1967.
7. Крутько В.Н.,Мамай А.В., Славин М.Б. Классификация, анализ и применение индикаторовбиологического возраста для прогнозирования ожидаемой продолжительности жизни//Физиология человека. 1995. N 6. С.42.
8. Платон. Диалоги.П/ред. А.Ф.Лосева. М.: Мысль.1986.
9. Подколзин А.А., ДонцовВ.И. Старение, долголетие и биоактивация. М., 1996.