Биологические основы старения и долголетия - Виленчик Михаил Маркович (смотреть онлайн бесплатно книга .txt) 📗
Некоторые из новых молекулярных механизмов защиты уже открыты в середине 80-х годов, другие пока предполагаются — их возможная роль в старении и долголетии активно исследуется.
К числу вероятных защитных факторов прежде всего нужно отнести каротиноиды — вещества с относительно небольшой молекулярной массой (о них речь будет идти в главах VI и VII этой книги), а также белки, синтезируемые под влиянием кратковременного прогревания ("термошока") и(или) в условиях, когда в клетке усиливается выработка кислородсодержащих радикалов.
Функциональная значимость рассмотренных молекулярных механизмов защиты и репарации определяется их способностью защищать внутриклеточные структуры от эндогенных и экзогенных повреждающих воздействий. Другой класс защитных механизмов предназначен для защиты не только (и может быть, не столько) клеток и тканей, где они локализованы и функционируют, но и всего организма в целом. Такие механизмы изучают уже давно, и некоторые из них широко известны. Поэтому здесь будет рассказано о них кратко, и в основном о тех их свойствах, которые необходимы для понимания биологических основ жизнестойкости организма. Особое внимание будет обращено на взаимосвязь в работе различных защитных систем.
а) Защитные функции центральной нервной системы и гистогематических барьеров
Целый ряд систем организма осуществляет защитные функции. О такой функции (например, нервной системы) И. М. Сеченов еще в прошлом веке писал: "Действие регуляторов (имеются в виду элементы нервной системы. — М. В.) должно быть согласовано с интересами организма в смысле обеспечения анатомической и физиологической сохранности тела".
В отдельный класс физиологических механизмов защиты можно выделить барьерные механизмы, регулирующие переход различных веществ из крови во внутреннюю среду клеток и тканей. Эти барьерные механизмы, открытые советским физиологом академиком Л. С. Штерн, были названы ею гистогематическими. (Их называют также сосудисто-тканевыми.)
Среди них для организма особое значение имеет кровемозговой, или гематоэнцефалический, барьер, который не только регулирует динамическое постоянство состава внутренней среды мозга, но и защищает его от ненужных физиологически активных или тем более токсических веществ, вирусов, микробов. После гематоэнцефалического наиболее надежным считается гематотестикулярный барьер. Как видно из названия, это система защиты мужских половых клеток, содержащихся в семенниках (тестикулах). И в то же время этот механизм защиты (стенки сосудов, собственно оболочка семенных канальцев и т. д.) выполняет регуляторные функции. Интересно, что капилляры семенников и по ультраструктуре близки к капиллярам мозга.
Между кровью матери и плодом также существует барьер — плацентарный, который и регулирует переход веществ, необходимых плоду, и обладает защитной фракцией.
Защитные физиологические механизмы нарушаются в процессе старения, и эти нарушения имеют существенное значение. Еще несколько десятилетий назад студентам медвузов в качестве одного из основных фактов в пользу нервизма (учения об определяющей роли центральной нервной системы в регуляции всех функций организма) приводили следующие результаты, полученные И. П. Павловым и его учениками. Если центральная нервная система собак перевозбуждалась и развивалось состояние, во многом моделирующее состояние невроза у человека, то у животных разбивались признаки преждевременного старения. Этот факт означает, что нарушение тормозных процессов в головном мозге может иметь существенное значение в старении.
Примеров, подтверждающих это, можно было бы привести еще целый ряд. Но мы не будем подробно рассматривать изменения при старении защитной функции нервной системы и барьерных физиологических механизмов, так как это уже область скорее не биологических, а физиологических основ старения. Тем не менее отметим, что, как неоднократно подчеркивали отечественные физиологи (например, И. А. Аршавский, Н. Г. Кассиль, В. В. Фролькис), изменение в процессе старения регуляторных и защитных физиологических систем — очень важная и не во всем еще изученная проблема. А физиолог Л. А. Росин в своей книге "Регуляция функций" (М., Наука, 1984) подчеркнул, что проблема регуляторных и защитных механизмов (о тесной связи двух функций говорилось выше) в возрастном аспекте еще ждет систематического исследования.
б) Иммунологическая система защиты
Переходя к клеточным механизмам защиты, прежде всего назовем наиболее известную защитную систему — иммунологическую.
Иммунологическая защита осуществляется различными классами лимфоцитов, из которых Т-лимфоциты в основном ответственны за клеточный иммунитет — "узнавание" мутантных клеток или клеток, пораженных вирусами, а В-лимфоциты участвуют в синтезе антител. Отдельные классы лимфоцитов составляют моноциты, дифференцирующиеся в макрофаги. Кроме того, в каждом классе лимфоцитов различают несколько форм. Например, среди Т-лимфоцитов имеется по крайней мере три подкласса, о функции которых свидетельствует и их название. Это Т-киллеры ("убийцы"), разрушающие измененные клетки в результате прямого контакта с ними; Т-хелперы ("помощники"), помогающие другим лимфоцитам осуществлять их функции, и Т-супрессоры тормозящие активность других лимфоцитов и тем самым участвующие в регуляции иммунологических реакций. Описаны и такие формы Т-лимфоцитов, которые тормозят активность Т-лимфоцитов-супрессоров. Но у последних существуют свои "анти"-контр-анти-Т-супрессоры. Сеть межклеточных (непосредственных и дистантных) взаимодействий, составляющих иммунологические реакции, очень сложна (их анализу посвящены фундаментальная монография Б. Д. Брондза (Москва, 1987), ранее изданная книга академика Р. В. Петрова "Иммунология" (М., 1982). Многочисленны и механизмы нарушения иммунитета при старении. Выше мы рассматривали роль в старении нарушения межклеточных взаимодействий. Так вот, изменение межклеточных взаимодействий, как было выяснено в последние годы, очень существенно в механизмах нарушения иммунитета. Центральным звеном в механизмах этих взаимодействий является активация деления одних лимфоцитов под влиянием химических факторов, синтезируемых другими клетками. Уже давно было установлено, что один из характерных признаков Т-лимфоцитов, выделенных из крови старых людей, — снижение их способности реагировать на активаторы их клеточного деления (митогены) в культуре клеток. Правда, сначала снижение способности Т-лимфоцитов и активация под влиянием митогенов были открыты при исследовании веществ растительного происхождения, но теперь внимание иммунологов и биогеронтологов сосредоточено на изучении лимфокинов — факторов роста, выделяемых лимфоцитами.
Так, обнаружено снижение с возрастом интенсивности синтеза лимфокина интерлейкина-2. Этот факт позволяет понять по крайней мере одну из причин установленного ранее снижения при старении количества Т-клеток и их активности. Ведь под влиянием интерлейкина-2 происходит активация Т-клеток.
Исходя из того что ряд иммунологических изменений при старении обусловлен нарушением способности лимфоцитов синтезировать лимфокины, группа американских иммунологов (М. Л. Томан и Вильям О. Вейгл, 1985) попыталась даже восстановить некоторые нарушенные при старении иммунологические функции с помощью интерлейкина-2. Согласно их данным, клетки старых мышей образуют это вещество в количестве в 5-10 раз меньшем, чем клетки молодых взрослых мышей. В этих опытах в качестве индукторов интерлейкина-2 использовали митогены или аллоантиген; было показано, что описанный дефект связан вероятно, с нарушением функции Т-лимфоцитов — продуцентов его, а также с ранее установленными явлениями уменьшения при старении реактивности клеток к митогенам и реакции гуморального и клеточного иммунитета. Простое добавление в среду интерлейкина-2 восстанавливало ряд иммунологических реакций лимфоцитов.
