Текст книги "Геронтология. Учение о старости и долголетии"

Автор книги: Мирко Дражен Грмек

сообщить о нарушении

Текущая страница: 2 (всего у книги 10 страниц)

В свете современных научных исследований обе теории Мечникова ошибочны[7]7
  С этим утверждением автора нельзя согласиться. – Ред.


[Закрыть]. Ни экзогенная интоксикация, ни патологический фагоцитоз не играют в старении никакой роли. Согласно новой гипотезе внутриклеточной седиментации, или внутренней интоксикации, старость является следствием накопления вредных продуктов обмена веществ в клетках (М. Мюльман, Р. Пёрл, Р. Рёссле, Ц. и О. Фогт и др.). Эти идеи были подкреплены экспериментами А. Карреля (1873–1944), начатыми в 1911 г. При опытах in vitro с некоторыми тканями эмбриона цыпленка при удалении отходов обмена и добавления свежей питательной среды Каррелю удалось добиться довольно значительного удлинения продолжительности жизни этих тканей по сравнению с продолжительностью жизни курицы. Если из культур тканей не удалялись отходы продуктов обмена, обнаруживалось отставание в росте и аутоинтоксикация клеток. Каррель [22] на основе этого сделал широкое обобщение, что все клетки потенциально бессмертны и что старение и смерть обусловлены изменениями в химическом составе жидкостей организма, которые проявляются вследствие неполного удаления побочных продуктов обмена. Обратим внимание на то, что сыворотка крови пожилых людей тормозит рост тканевых культур, тогда как кровь молодых стимулирует рост. Идеи Карреля о жизни, старении и смерти хорошо известны по его книге «Непознанный человек», изданной в Нью-Йорке в 1935 г. в очень увлекательной и доступной форме и переведенной в 1941 г. на хорватский язык. Гипотеза аутоинтоксикации получила основательную экспериментальную поддержку. Однако не следует забывать, что все эти опыты лишь установили наличие связи между отдельными явлениями, но не дали их причинной зависимости. До сих пор мы не знаем, вызывается ли увеличение количества вредных веществ в плазме стариков некоторыми первичными процессами старения, или, наоборот, накопление этих веществ вызывает процессы старения клеток. Экспериментально доказано, что в стареющем организме имеются эндотоксины, остается выяснить, чем они являются – причиной или симптомом старения.

Следует по достоинству оценить вклад экспериментальной биологии, выяснившей очень важный вопрос ослабления регенеративной способности организма – одного из основных свойств возрастных изменений. На этот факт обратил внимание еще в 1614 г. истрийский врач Санторио Санторио (1561–1636) [23]. Среди его афоризмов о "статистической медицине" (т. е. о количественном анализе процессов обмена) заслуживает внимания следующий: "Почему дети могут жить дольше, чем старики? Потому что они чаще могут обновляться" [24].

У пожилых людей процессы обмена идут менее интенсивно, вследствие чего уменьшается потоотделение, ткани тела теряют эластичность, регенерационная способность значительно падает. Так как Санторио пытался объяснить этиологию некоторых заболеваний также изменениями в процессах обмена веществ и потоотделения, естественно, что он пришел к следующему выводу: "Старость действительно есть болезнь, однако она тянется долго, если тело сохраняет способность хорошо дышать" [25].

Современник Санторио, неудачливый английский канцлер п выдающийся философ Ф. Бэкон (1561–1626), в своей книге (1623) "История жизни и смерти" писал: "С течением времени восстановление становится неровным" [26]. Бэкон также считал наступление старости результатом уменьшения восстановительной способности организма.

Недавно А. Каррель и П. Лекомт дю Нойи изучали заживление экспериментальных повреждений кожи животных и людей различного возраста. Они установили, что темп заживления математически точно зависит от возраста. Так, эпителизация стерильной раны площадью в 20 см² у 10-летнего ребенка длилась 20 дней, а у 60-летнего старика – 100 дней. Скорость старения организма различна. Можно принять, что существует внутреннее биологическое время, не совсем идентичное физическому времени. Лекомт дю Нойи придеряшвается мнения, что скорость заживления экспериментальных ран (иначе говоря, скорость регенерационных процессов) можно рассматривать как критерий биологического возраста организма [27].

В 1890–1908 гг. американский эмбриолог Ч. С. Минот (1852–1914) установил и сформулировал основные принципы своей гипотезы биологического старения [28]. Он считает, что старение обусловлено замедлением роста и ослаблением способности к регенерации. Одним из наиболее характерных возрастных процессов является изменение соотношения между клеточной протоплазмой и ядром (цитоморфоз). По мере старения относительный объем клеточной протоплазмы по отношению к ядру становится больше. Обмен веществ и регенерационные процессы в клетке протекают наиболее интенсивно в период эмбрионального роста. Эти процессы продолжаются и в дальнейшие периоды жизни, хотя их количественные отношения иные. Старения – качественно тот же биологический процесс, что и эмбриологическое развитие. Смерть организма это – результат сильной дифференциации его клеток.

Идеи Минота в 1923 г. развил и дополнил немецкий патолог Роберт Рёссле (1876–1956) в своей увлекательно написанной работе о связи между развитием и старением [29].

Эксперименты Карреля с культурами тканей и органов in vitro послужили толчком для развития идеи о том, что старение обусловлено совместным существованием большого числа клеток и неизбежно лишь для организма в целом, тогда как индивидуальные клетки потенциально бессмертны и могут оставаться вечно молодыми. Немецкий медик и зоолог Август Вейсман (1834–1915) первым подвел научную базу под это положение [30]. По его мнению, одноклеточные организмы потенциально бессмертны и не стареют: умирают они насильственной смертью вследствие различных внешних причин. Старость и смерть характерны лишь для метазоа, многоклеточных организмов, но даже у них некий компонент ("зародышевая плазма"), как называет его Вейсман, потенциально бессмертен и не подвержен процессам старения. Вейсмановская теория деления организма на бессмертную зародышевую плазму и более слабую сому, опубликованная в 1882 г., вызвала оживленную дискуссию, особенно среди генетиков. В настоящее время его теория считается ошибочной, так как, с одной стороны, зародышевые клетки, если не происходит оплодотворения, умирают так же, как и сома, с другой стороны, на культурах тканей было показано, что даже соматические клетки можно признать потенциально бессмертными.

Гипотеза о том, что старость наступает в результате совместной жизни большого числа клеток, находит поддержку в предположении, что в действительности старость есть результат дисгармонии индивидуальных клеток, тканей и органов. Мечников также считает конкуренцию клеток этиологическим фактором старения. Значение дисгармонии развития отмечает в своей книге и Рёссле.

Старость можно рассматривать как итог первичной инволюции некоторых тканей или органов. Это, по существу, выражение идеи диспропорции отдельных компонентов в многоклеточном организме. Она была научно подтверждена цитологическими и гисто-патологическими исследованиями во второй половине XIX столетия. Сходные идеи, наивно сформулированные, можно найти и у врачей древности. Они считали, что сердце – источник жизни и центр "внутреннего тепла". Здесь еще раз проявляется исконное противопоставление органа и организма, продолжающееся со времен конфликта между Книдоской и Косской школами, иатро-физической и иатро-химической теориями, спора между Рокитанским и Вирховым, вплоть до современных научных дискуссий. Исходя из этого, легко понять, почему Гиппократ и Гален считали, что стареет организм в целом, а анатомы Александрийской школы полагали, что этот процесс зависит лишь от одного органа. Андре дю Лоренс (1558–1609) писал в 1597 г., что египетские и греческие врачи в Александрии естественной причиной старения считали уменьшение размеров сердца, которое до 50 лет ежегодно увеличивается на две драхмы, а затем постепенно теряет вес. Лоренс не согласен с этой точкой зрения, так как он взвешивал сердца стариков и нашел, что они равны по весу сердцу молодых [13]. Гипотеза о первичном расстройстве сердечной деятельности и кровообращения возродилась в более современной форме в XIX столетии. Многие выдающиеся клиницисты и некоторые патоанатомы считали причиной старости артериосклероз, особенно – артериосклероз коронарных и мозговых сосудов. "Возраст человека определяется возрастом его артерий" – таков афоризм Казалиса. Валли рассматривает старость как результат отложения кальция в мягких органах. Недавние исследования с помощью изотопов (Ca⁴⁵) показали, что абсорбция кальция мягкими органами старых животных действительно повышена, а обмен веществ замедлен. В настоящее время, однако, ученые отказались от идеи артериосклероза как первичного процесса старения. Большинство современных патофизиологов и патоанатомов считают артериосклероз патологическим осложнением, которое появляется наболее часто в пожилом возрасте, но которое нельзя считать причиной «нормального старения». Таким же образом нельзя считать рак причиной старения.

С древних времен мозг считали одним из благороднейших органов. Алкмеоп Кротонский в V в. н. э. писал, что мозг – это центр чувственного восприятия, местопребывание памяти и мышления. С древних времен и до XIX столетия время от времени отмечалось, что старение в первую очередь обусловлено изменениями мозга. Это были разрозненные наблюдения, скорее намеки. В конце XIX п начале XX в. некоторые видные ученые (Мюльман, Мечников, Рибберт, Рёссле, Черлетти, Фогт) приняли и развили эту идею. Они построили свою теорию на морфологических наблюдениях возрастных изменений нервных клеток и цито-физиологической теории, согласно которой нейроны являются наиболее дифференцированными и наиболее реактивными из всех клеток, но почти нацело лишены способности к регенерации.

Мюльман подробно разъясняет концепцию, разделяемую многими современными геронтологами, согласно которой старость и естественная смерть обусловлены пигментной атрофией нервных клеток в результате накопления липофусцина ("старческого пигмента"), вредного продукта обмена [31]. Вся беда, однако, в том, как указал Альтгаул, что липофусцин может быть не отбросом, но полезным веществом, участвующим в жизнедеятельности клеток. Возможно, накопление липофусцина происходит вследствие ослабления деятельности стареющих клеток, когда они теряют способность расходовать пигмент. Нельзя сказать с уверенностью, какой из этих процессов является первичным: накопление ли липофусцина или старение клеток.

В дальнейшем в клетках коры головного мозга старых людей были найдены различные структурные изменения, например, уменьшение количества телец Ниссла в цитоплазме, увеличение базофилии ядер, амитозное (прямое) деление и т. п., но ни одно из этих изменений нельзя с достоверностью считать первичным процессом старения [32].

Русский физиолог И. П. Павлов (1849–1936) своими обширными исследованиями условных рефлексов дал возможность по-новому рассматривать старость как результат функциональных нарушений высшей нервной деятельности. Его теория старения была развита теоретически и экспериментально русскими учеными Л. А. Андреевым, Л. А. Орбели, В. К. Федоровым, С. А. Медведевым и др. [32]. На международном конгрессе в Мерано в 1957 г. голландец Ж. Гроен доложил теорию, согласно которой старость наступает в результате снижения регуляторной функции промежуточного мозга.

Согласно Роберту Рёссле, старение и естественная смерть высших организмов обусловлены слишком большой дифференцировкой нервных клеток [29]. Быстрее всего стареют те ткани, которые благодаря своей высокой дифференциации потеряли способность к регенерации. Так, нейроны стареют наиболее быстро, а мезенхима – наиболее медленно. Старость людей – это результат постепенной дегенерации центральной нервной системы, вызываемой утерей регенерационной способности нейронов. Эта гипотеза также имеет слабые стороны. Если бы эта теория была правильной, быстрее всего старились бы те организмы, у которых дифференциация клеток выше и которые филогенетически стоят на более высокой ступени. Но этого в природе не наблюдается. Так, человек живет дольше всех млекопитающих (кроме слона и носорога), даже больше большинства других животных.

Недавно советский патофизиолог А. А. Богомолец (1881–1946) выдвинул гипотезу, совершенно противоречащую концепциям Рёссле и большинства других современных ученых. Он стремится доказать, что причиной старения является ретикуло-эндотелиалъная система, т. е. наиболее активная и наиболее жизнеспособная мезенхимная ткань [33].

После сенсационной лекции, которую прочел Ш. Э. Броун-Секар (1818–1894), известный физиолог и невролог, в Парижском биологическом обществе в июне 1889 г., старость начали рассматривать как результат первичной инволюции и гормональной недостаточности половых желез. Броун-Секар, которому в то время было 72 года, заявил, что, проведя опыты на животных, он в течение некоторого времени делал себе подкожные инъекции вытяжки из свежих семенников собак и кроликов, в итоге чего почувствовал себя помолодевшим как физически, так и умственно [34]. Действительная ценность и значение наблюдений Броун-Секара, как и более поздних экспериментов, выполненных Е. Штейнахом, С. А. Вороновым и другими, будут обсуждаться в главе об омоложении. Отмечу, что именно эти эксперименты привели к гипотезе о первичной роли половых желез и их гормонов в этиологии старения. Для подтверждения этой гипотезы можно привести пример эстрального цикла самок, охватывающего три совершенно различных периода жизни. Старческая инволюция женского организма начинается с менопаузы и явно связана с пониженном эндокринной активности яичников.

В XX столетии возникли гипотезы наступления старости вследствие первичной инволюции некоторых эндокринных желез. Так, А. Лоран относит к таким железам щитовидную железу, которая у стариков обычно атрофируется и обедняется в отношении коллоидов [35]. После того как в 1921 г. Г. М. Эванс и П. А. Лонг открыли гормон роста, а П. Е. Смит, Б. Зондек и С. Ашгейм в 1947 г. – гонадотропные гормоны, возросла роль гипофиза как главного регулятора, и эту железу стали считать "биологическим стражем", регулирующим старение всего организма.

Румынский геронтолог К. И. Пархон считает, что старение – это дистрофический процесс, расстройство процессов питания и тканевой корреляции, которая происходит главным образом за счет гормональных нарушений. Пархон подчеркивает роль комплекса "гипофиз – надпочечники – щитовидная железа" и значение витаминов и тому подобных веществ в процессах старения [36].

Экспериментальная и клиническая эндокринология за последнее десятилетие достигла больших успехов, пролив новый свет на генезис некоторых симптомов старения [37]. В то же время стало ясно, что основные проблемы геронтологии нельзя решить только с помощью гормональных факторов. Хотя многие симптомы пожилого возраста можно отнести за счет гипофункции половых желез, щитовидной железы, надпочечников и особенно гипофиза, – все это лишь вторичные явления. Атрофия одной или более эндокринных желез не вызывает состояния идентичного со старостью. Давно известно, что в результате кастрации возникает евнухоидизм, но не старость. Гипофизальная кахексия (болезнь Симмонда) вызывает состояние, более всего напоминающее глубокую старость, но, несмотря на это, сильно отличается от нее. Наиболее вероятно, что инволюция эндокринных желез является не причиной, а результатом старческой инволюции всего организма. Понижение гормональной активности – лишь удобная форма приспособления к общему ослаблению процесса обмена веществ в клетках. Для опровержения уверенности первых экспериментаторов позднее установлено, что стимуляция деятельности эндокринных органов в пожилом возрасте вызывает катастрофу в жизни организма.

Гипотезы, касающиеся первичной инволюции некоторых органов, научно обоснованы, поскольку, по-видимому, существуют органы, которые можно рассматривать как locus minoris resistentiae, – место наименьшей устойчивости к разрушительному действию времени и первичным процессам старения. Такие рассуждения полезны для лечения и понимания некоторых специфических пато-физиологических процессов, происходящих в пожилом организме. Таким образом, вопрос – "какова причина старения организма" переходит в столь же трудный вопрос – "какова причина старения органов, влекущая за собой старость и смерть".

Физико-химические гипотезы глубже проникают в сущность этих проблем. Многие неживые системы (например, коллоидные растворы, радиоактивные вещества и т. п.) подвержены "старению". Можно считать, что вселенная также стремится к равновесию энергетических потенциалов, становясь с каждым моментом "старее" и "мертвее". Попытки объяснить старение живых организмов некоторыми молекулярными процессами, т. е. путем отождествления биологического и физического старения, представляют определенный эвристический интерес и оправдываются тем, что живая протоплазма, с физико-химической точки зрения, является коллоидной системой. Рубнер (1854–1932) в 1908 г. указал на возможность рассматривать процесс старения как результат прогрессивной дегидратации тканевых коллоидов [17]. Он "оживляет" старую концепцию Галена, но в более современной форме. Мы уже упоминали, что именно Рубнер внес ясность в понимание старения древними как процесса постепенного затухания обмена и уменьшения внутренней теплоты тела. Гален считал, что "природный жар" медленно улетучивается вместе с потерей влаги. Рубнер говорит, что ослабление процессов обмена – это результат дегидратации коллоидов. Сходство этих двух гипотез разительно. Но никто – ни сам Рубнер, ни геронтологи более позднего времени, ни историки медицины – этого не заметили.

Дальнейшая формулировка коллоидной теории старения сделана Г. Маринеско, О. Люмьером, В. Ружичкой и Ж. А. Медведевым. Так, Маринеско (1863–1938) изучал в 1919 г. способность белковых коллоидов самопроизвольно и непрерывно уменьшать степень своей дисперсности и, таким образом, дегидратироваться. По его мнению, этот процесс является причиной старения живой протоплазмы [38]. Люмьер показал бесспорную связь наступления зрелости коллоидов и старения протоплазмы [39]. Он пытался также объяснить флоккуляцией коллоидов различные патологические изменения, например, анафилаксию, иммунитет, воспалительные процессы и т. д. Ружичка (1870–1934) предложил термин "гистерезис" для свойства коллоидов самопроизвольно становиться более устойчивыми, концентрированными, теряя при этом способность удерживать воду [40]. Чтобы объяснить процессы старения, большое внимание уделялось физическим свойствам клеточных мембран. Недавно Т. Б. Робертсон, Д. Рейхинштейн и другие по-новому объяснили физико-химические процессы старения живых молекул и клеточных систем [41]. Все физико-химические гипотезы старения являются предметом острой критики. Так, они не могут объяснить, почему молекулярные процессы старения не затрагивают оплодотворенные зародышевые клетки. Нет оснований проводить аналогию между старением живой протоплазмы и старением неживых коллоидных систем, так как живая материя непрерывно обновляется. Протоплазма является динамической системой по сравнению с неживыми коллоидными системами, которые по своей природе статичны. В живом организме каждая молекула существует лишь в течение определенного времени, а затем заменяется другой. Этот круговорот живой материи идет непрерывно. С неживыми коллоидными системами происходит совершенно другое: эти системы состоят из стабильных молекул, изменяется лишь их взаимосвязь. Неживые структуры "стареют" не так, как живые организмы; они не разрушают сами себя и не восстанавливают сами себя из новых составных частей. Поэтому весьма вероятно, что старение живой материи, хотя в некоторой степени и сходно со старением неживых структур, регулируется особыми законами. Гистерезис коллоидов протоплазмы отличается от гистерезиса неживых коллоидных систем. Живая материя не является замкнутой системой, стремящейся к увеличению внутренней устойчивости, но открытой динамической системой, в которой и гистерезис, и другие изменения, по существу, являются результатом неполного восстановления молекул. Недавние исследования, проведенные с помощью меченых атомов и радиоактивных меток, показали, что круговорот живого вещества происходит быстрее, чем до сих пор думали, и что скорость его в пожилом возрасте уменьшается. Следовательно, старение можно считать специфическим биологическим процессом, который является результатом недостаточного и всегда более медленного восстановления не только макроскопических и микроскопических, но также и молекулярных структур.

Советский ученый А. В. Нагорный и его сотрудники (Буланкин, Никитин и др.) выдвинули комплексную химико-биологическую теорию старения. По мнению этих ученых, старение обусловлено внутриклеточной дифференциацией живой материи. Неустойчивые белки протоплазмы не регенерируются полностью, но постепенно вырабатывают более устойчивое, но менее жизнедеятельное состояние. В процессе старения увеличивается соотношение между метаплазматическими и активными протоплазматическими структурами. Теория Нагорного недавно подвергалась критике со стороны Медведева, который доказывает, что старение является скорее результатом некоторых специфических биологических процессов инактивации обмена, чем следствием самопроизвольных физико-химических изменений [42].

Югославский патофизиолог А. Зупанчич придерживается сходных взглядов, считая, что структура живых организмов во время их функционирования непрерывно изменяется, разрушаясь и восстанавливаясь одновременно, и что, в сущности, старение – это медленная потеря способности восстанавливать постоянно изменяющиеся структуры. С течением времени старый организм делается все менее и менее похожим сам на самого себя, постепенно теряет признаки живого существа и приближается к состоянию, напоминающему неживую систему [43].

В XX столетии снова стала популярной старая теория, согласно которой старение стимулируется вредным воздействием космоса. Сейчас, однако, ни божества, желающие наказать смертных, ни благосклонные астрологические влияния небесных тел (средневековая концепция: старость – это воздействие планет на тело человека) не привлекаются для объяснения этого. Кунце в 1933 г. выдвинул гипотезу о вредном влиянии частиц космической и другой ультрарадиации, которые постоянно бомбардируют живые организмы, разрушая ядра их клеток [44]. Подобная теория была развита в 1957 г. радиологом Г. Файлла, согласно которой старость, быть может, обусловлена накоплением необратимых нарушений, вызываемых спонтанными соматическими мутациями под влиянием различных мутагенных агентов, особенно ионизирующей радиации.

Старость можно рассматривать как результат борьбы между влиянием вредных факторов и устойчивостью организма. Очень интересное математическое выражение этого положения дал немецкий физиолог А. Пюттер в 1921 г., а его анализ в двух поучительных работах – биохимик К. Мишер и врач Г. Шломк [44а]. Старение и смерть организма, как и распад радиоактивных веществ, подчиняются сходным математическим законам.

Большинство гипотез последних лет связывает процессы старения с физическими законами необратимости некоторых процессов и с физической тенденцией к увеличению беспорядка среди молекул. Так, в 1924 г. чешский физиолог Ружичка усиленно подчеркивал, что гистерезис протоплазмы можно рассматривать как следствие термодинамического закона энтропии [40]. Шведский биохимик Г. фон Эулер в 1951 г. высказал мысль о том, что старость – это результат увеличения энтропии гормональных реакций, особенно в макромолекулах гормонов гипофиза. Термин "энтропия" понимается как анархия некоторых процессов, тенденция к беспорядку. В своей ценной книге о биологии старения, опубликованной в 1956 г., А. Комфорт пишет, что из всех общих теорий старения самой правдоподобной является теория, предложенная Биддером. Согласно Биддеру, старческий период не является частью природной схемы жизни животного, но скорее анархическим явлением, следующим за тем, что эта схема уже осуществилась. Комфорт выражает это так: "Старость – это типичный побочный процесс, не часть программы, а ослабление той силы, которая направляет программу" [45]. В. Кун в 1955 г. связывает наступление старости с изменениями в синтезе оптически активных веществ в организме. Согласно физическим законам, оптическая чистота определенных веществ в организме меняется, прогрессирует рацемизация, тогда как присутствие оптических антиподов определенных веществ серьезно разлаживает обмен веществ, оказывая тем самым вредное влияние на организм [46].

Много различных гипотез о причинах и сущности старения можно связать между собой и дополнить. Некоторые современные авторы (С. Гирпт, А. Г. Лансинг, Д. Коцовский, Ф. Геншен, Л. Вине, М. Бюргер, К. Пархон и др.) считают, что такой комплексный процесс, как старение, нельзя объяснить одной причиной, например, атрофией половых или других эндокринных желез, изменениями в клетках центральной нервной системы, отравлением кишечными токсинами, накоплением вредных продуктов клеточного обмена, цитоморфозом и ослаблением обмена и регенеративной способности, гистерезисом коллоидов протоплазмы, отложением кальция и артериосклерозом кровеносных сосудов, космическим излучением, увеличением энтропии и т. п.

Ни одна из этих гипотез не решает проблемы старения в целом. Вместо того, чтобы объяснить биологические процессы одной причиной, сейчас наблюдается тенденция объяснять их многими, охватывать и собирать много внешних и внутренних факторов старения. До сих пор не найден ответ на вопрос – "почему стареет организм". Лучше изучен с научной и практической точки зрения важный вопрос – "как идет процесс старения".