Текст книги "Биохимия старения"
Автор книги: Роберт Сапольски
сообщить о нарушении
Текущая страница: 1 (всего у книги 19 страниц)
Канунго М.С
«Биохимия старения»
Предисловие редактора перевода
Сегодня уже не ощущается недостатка в монографиях, посвященных общим вопросам проблемы старения живых организмов, в том числе человека. Отчетливо сформулированы точки зрения о роли генетики и повреждающего действия внешних факторов, активно дискутируются некоторые предложения, касающиеся возможного увеличения видовой продолжительности жизни. Не меньше, чем в других современных областях медико-биологических исследований, в науке о старении используются методы и представления таких фундаментальных наук, как математика, физика, химия. Недавно в русском переводе вышла интересная обзорная книга М. Лэмб «Биология старения» (М.: Мир, 1980). По-видимому, в биохимии старения настало время строгих обобщений.
Именно эту роль и выполняет монография известного геронтолога, профессора университета в Варанаси (Индия) М. Канунго. Книга основана на курсе лекций, которые Канунго читал для студентов Университета штата Западная Виргиния (США). Из необъятной литературы по биохимии и молекулярным механизмам старения автор выбрал и обобщил все наиболее существенное для развития этой области.
В первой, вводной главе автор определяет основные понятия, используемые в биологии старения: продолжительность жизни, старение, смерть клеток, функциональные изменения, сопровождающие старение, и т. д. Он подчеркивает связь процесса старения с периодом развития организма и репродуктивным периодом и обсуждает место геронтологии среди других – биологических, медицинских и социальных – наук.
Далее автор рассматривает на молекулярном уровне структуру и функции важнейших биомакромолекул и компонентов клетки и их изменения в процессе старения.
Следуя этому плану, автор посвящает вторую главу книги хроматину. Известно, что вся генетическая информация организма сосредоточена в ДНК, комплексы которой с гистонами и негистоновыми белками представляют собой генетический аппарат клетки, получивший название хроматина. Канунго обстоятельно излагает новейшие представления о молекулярном строении отдельных компонентов хроматина, о его структурной организации и о связи его функций со структурой. С возрастом структура хроматина изменяется, в частности увеличивается его температура плавления, что свидетельствует об усилении связей белков с ДНК. Изменения хроматина могут вызывать нарушение различных функций организма и приводить к старению.
В главе, посвященной изменениям ферментов в процессе старения, автор отмечает, что обнаружить какой-либо определенный класс ферментов, возрастные изменения которого были бы специфичными, не удается. Активность некоторых ферментов не изменяется при старении, в большинстве же случаев наблюдается либо уменьшение, либо увеличение ферментативной активности. На основании приведенных данных Канунго заключает, что возрастные изменения ферментов носят регуляторный характер.
В последующих главах автор довольно подробно рассматривает возрастные изменения важнейшего структурного белка – коллагена, роль гормонов в процессе старения и другие связанные с этим процессом вопросы. В частности, он останавливается на изменении иммунного статуса организма при старении, явлениях клеточного старения и кратко излагает обсуждаемые в литературе теории старения.
В заключение автор предлагает собственную генно-регуляторную теорию старения. Согласно этой теории нет уникальных генов, вызывающих старение, т. е. старение нельзя считать запрограммированным событием. По мнению Канунго, старение является следствием полового созревания организма и результатом дестабилизации гомеостатического контроля в период репродукции. Автор оптимистически смотрит на возможность замедления старения; он обращает внимание на то, что постепенное увеличение продолжительности жизни происходило у млекопитающих в процессе эволюции.
Можно считать, что Канунго выполнил ту задачу, которую поставил перед собой при написании монографии и которую изложил в предисловии, – дать основные сведения по биохимии старения, критически рассмотреть имеющиеся в литературе данные и поставить вопросы, требующие дальнейшего изучения и разрешения.
Нет сомнения в том, что монография, которая содержит всю основную современную информацию по биохимии старения, найдет многочисленных читателей среди геронтологов, биологов, врачей – всех занимающихся биологией старения.
Н. М. Эмануэль
Предисловие
В последние два десятилетия наука о старении стремительно развивается, привлекая к себе внимание все возрастающего числа исследователей разных специальностей. Это происходит главным образом вследствие большого интереса к старению – этой чрезвычайно важной и трудной биологической проблеме, а также из-за озабоченности правительств некоторых стран прогрессирующим «старением» населения. Биология старения как самостоятельная дисциплина преподается в некоторых западных университетах студентам-старшекурсникам и аспирантам. Огромный фактический материал, особенно касающийся возрастных биологических изменений, накопленный в течение последних двадцати лет, публикуется в настоящее время в коллективных монографиях, отдельные главы которых написаны специалистами. Однако для новичков в области биологии старения или для тех, кто не обладает основательными знаниями в некоторых разделах биохимии старения, изложенный в них материал, по-видимому, далеко не прост.
Поскольку я занимался биохимическими и молекулярными аспектами старения более 15 лет, мне кажется, что для начинающих исследователей и студентов, изучающих курс биологии старения, было бы полезно аналитически рассмотреть различные стороны биохимии старения, с тем чтобы выявить недостатки прежних работ и допущенные в них ошибки, а также правильно поставить вопросы, требующие дальнейшего изучения. Изложение прежде всего основных сведений по каждому вопросу, а затем данных о возрастных изменениях может быть полезно не только для тех, кто лишь приступает к изучению старения, но и для специалистов из других областей, которым необходима некоторая подготовка по биохимии старения. Эта книга была задумана не как сборник фактов или перечень полученных результатов, скорее она предназначена служить справочником для геронтологов и руководством по курсу биохимии старения. Можно надеяться, что она будет способствовать развитию исследований по биологии старения. Будучи первой попыткой такого рода в данной области, книга, вероятно, не лишена ошибок и упущений, поэтому я буду благодарен читателям за все предложения, которые позволят ее улучшить.
Я вполне осознаю, какую ответственность берет на себя единственный автор при написании книги по такому многогранному предмету, как старение. Несмотря на все попытки быть объективным, вероятно, мне не удалось остаться беспристрастным не только при рассмотрении различных сторон проблемы, но и при обсуждении некоторых результатов. Я готов внести исправления, если на то будут достаточные основания. Если книга послужит каким-то стимулом для молодых ученых, посвятивших себя биологии старения, и вызовет интерес к некоторым поставленным в ней вопросам, это меня полностью удовлетворит. В этом случае я смогу сказать, что сделан еще один шаг к цели, приближающий нас к пониманию природы старения.
Еще один недостаток, присущий любой книге, написанной одним автором и посвященной многим аспектам проблемы, заключается в том, что не все вопросы получают в ней должное освещение, так как особое внимание уделяется лишь некоторым из них. У многих вызывает удивление то, что в книге совершенно не рассматривается вопрос старения растений. Однако мне казалось неразумным обсуждать незнакомый предмет, поскольку у меня нет никаких работ в этой области и я не следил за соответствующей литературой. Процессы старения у растений и животных имеют много общего, поэтому основная причина старения, когда она станет известной, может оказаться одной и той же как для растений, так и для животных. Несмотря на указанный пробел, не исключено, что книга окажется полезной для студентов, изучающих старение растений.
Глава, посвященная хроматину, намеренно сделана обширной, так как за последние пять лет количество информации о составе, структуре и функциях генома эукариот необычайно увеличилось и исследователи, занимающиеся старением, могут быть с ней незнакомы. Поскольку первичная причина старения имеет генетическую основу, для того чтобы вникнуть в существо проблемы, необходимо глубокое знание генома эукариот.
Так как я не могу похвастаться полным пониманием всех вопросов, затрагиваемых в книге, я попросил нескольких специалистов просмотреть и прокомментировать главы, относящиеся к их областям знания. Я особенно благодарен д-рам Р. К. Эделмену (R. С. Adelman), П. Борнстейну (P. Bornstein), С. Элджину (S. C. R. Elgin), Л. Хейфлику (L. Hayflick), P. Холлидею (R. Holliday), Т. Макинодану (Т. Makinodan), Дж. Роту (G. C. Roth) и Т. Спелсбергу (Т. Spelsberg) за то, что они не пожалели времени на эту работу. Ответственность за ошибки, которые, возможно, все-таки остались в книге, естественно, полностью лежит на мне.
Я начал писать эту книгу в 1976–1977 г. в университете Банарас Хинду благодаря тому, что Университетская комиссия по распределению фондов (Индия) предоставила мне национальную стипендию. Вслед за тем в 1978 г. я получил приглашение Университета штата Западная Виргиния, США, занять пост профессора биологии и биохимии. Я особенно благодарен за это своевременное приглашение проф. Мартину У. Шейну (Martin W. Schein) и проф. Рэю Коппелмену (Ray Koppelman). В Университете штата Западная Виргиния я имел возможность в течение двух семестров читать лекции по биохимии старения для студентов старших курсов. По своему содержанию прочитанный мною курс лекций и данная книга во многом совпадают. Представленные в ней данные могут быть изложены в 20–30 лекциях в зависимости от подготовки слушателей. Общение со студентами и прекрасная библиотека Медицинского центра университета чрезвычайно помогли мне при завершении работы над книгой в 1978 г. Я хочу, в частности, поблагодарить проф. Р. Коппелмена (R. Koppelman), заведующего факультетом биологии проф. М. У. Шейна (М. W. Schein) и заведующего факультетом биохимии проф. Э. Г. Сандера (Е. G. Sander) за их помощь и дружеское участие. Выражаю также глубокую благодарность моему учителю проф. К. Л. Проссеру (С. L. Prosser) из Университета штата Иллинойс, США, за его поддержку.
Работавшие со мной в течение последних 15 лет аспиранты помогли мне создать творческую группу, полностью посвятившую себя проблеме старения и развития. Экспериментальные данные, которые приводятся в этой книге со ссылкой на нашу лабораторию, являются результатом их самоотверженной работы. Среди тех, кого я хочу, в частности, поблагодарить: С. Н. Сингх (S. N. Singh), С. К. Патнайк (S. K. Patnaik), М. К. Тхакур (M. K. Thakur), Т. К. Джеймс (T. C. James), Дж. Б. Н. Чейни (G. B. N. Chainy), Б. К. Ратха (B. K. Ratha), Б. С. Ганди (B. S. Gandhi), С. С. Рао (S. S. Rao), В. К. Маудтил (V. K. Moudgil), О. Коул (O. Koul), Дж. Кор (G. Kaur), С. К. Сривастава (S. K. Srivastava), С. С. Полоуз (C. S. Paulose), Р. Дас (R. Das), В. Б. Сингх (V. B. Singh), П. К. Супакар (P. C. Supakar), М. М. Чатурведи (M. M. Chaturvedi) и Р. С. Пенди (R. S. Pandey). Я благодарю также Т. Родерик (T. Roderick), Р. Наговски (R. Nagowski) и Р. С. Мисру (R. S. Misra), которые печатали разные главы книги, С. Кумар (S. Kumar) – за техническую помощь и А. Н. Сингха (A. N. Singh), с интересом и энтузиазмом готовившего рисунки для книги.
Я благодарен фонду Нуфилда, Англия, PL-48 °CША, и Департаменту науки и технологии, Индия, за финансовую поддержку моих исследований в области старения и за помощь в создании научно-исследовательской группы, а также издательству "Академик пресс". Благодарю всех авторов и издателей, разрешивших мне воспроизвести рисунки из их работ.
М. С. Канунго
Глава 1. Введение
Продолжительность жизни
Период развития
Жизнь многоклеточных организмов можно разделить на три основных периода: период развития (роста), репродуктивный период и период старения[1]1
В дальнейшем для удобства мы будем называть возраст, соответствующий периоду развития, молодым, или незрелым; возраст, соответствующий репродуктивному периоду, – средним, или зрелым, и возраст, соответствующий периоду старения, – старым, или старческим. – Прим перев.
[Закрыть]. В период развития происходит увеличение числа и размеров клеток, их дифференцировка, необходимая для выполнения специализированных функций, и формирование органов. Одновременно увеличиваются размеры органов и всего организма и развиваются функции организма. Эти изменения приводят к появлению репродуктивной способности. Однако развитие продолжается и после того, как наступает половая зрелость организма. Например, человек достигает зрелости в возрасте около 12 лет, а его развитие, измеряемое по увеличению роста, продолжается до 20 лет. Некоторые организмы, например пойкилотермные позвоночные и беспозвоночные, растут еще довольно долго после того, как они вступают в период половой зрелости. Между максимальной продолжительностью жизни и возрастом, когда наступает половая зрелость организма, существует хорошая корреляция, по крайней мере у млекопитающих (табл. 1.1). Исключения, наблюдающиеся в нескольких случаях, можно объяснить адаптивными свойствами которые возникли в особых местах обитания. Было бы интересно установить, существует ли такого рода корреляция и у других животных?
Таблица 1.1. Продолжительность жизни и длительность периода достижения половой зрелости для различных млекопитающих [7]
Репродуктивный период
Этот период уникален в том смысле, что в это время организм способен к воспроизведению себе подобных. Свойства организмов, которые отбираются в ходе естественного отбора для того, чтобы индивидуумы данного вида смогли достичь половой зрелости, способствуют сохранению, выживанию и эволюции видов. Организмы, не достигающие половой зрелости, не имеют значения для сохранения и эволюции вида. Репродуктивный период характеризуется уникальными структурными и функциональными перестройками в организме и появлением веществ, необходимых для воспроизведения, таких, как некоторые гормоны у позвоночных. Этот период характеризуется также тем, что в его начале скорость воспроизведения велика, а затем постепенно уменьшается. Обычно считают, что чем больше производится потомства или чем выше скорость воспроизведения или короче время генерации вида, тем меньше максимальная продолжительность жизни. Например, мыши и крысы размножаются гораздо быстрее, чем более крупные млекопитающие, такие, как человек или слон, и продолжительность жизни первых меньше, чем продолжительность жизни последних (табл. 1.1). По-видимому, во время воспроизведения в организме возникает недостаток некоторых важных веществ, запасы которых не пополняются так же быстро, как они уменьшаются. Было бы интересно выяснить, влияет ли потеря этих веществ на продолжительность жизни. Длительность репродуктивного периода более или менее известна, особенно для особей женского пола. Люди обоего пола достигают половой зрелости в возрасте около 12 лет. У женщин способность к воспроизведению заканчивается около 45 лет с наступлением менопаузы. Крысы становятся половозрелыми в возрасте 10 нед, и их самки перестают давать потомство при достижении возраста около 70 нед.
Период старения
Старение свойственно всем многоклеточным организмам. Оно характеризуется нарушениями функциональных способностей организма. Это становится заметным в конце периода воспроизведения, который постепенно переходит в период старения. Последний имеет важную отличительную черту – в этом периоде невозможно воспроизведение. Кроме того, уменьшается активность всех органов. Ряд изменений, происходящих на молекулярном и клеточном уровнях, приводит к нарушению функционирования органов и организма в целом. Длительность периода старения нельзя определить точно, так как неизвестно, в какой момент времени начинаются нарушения функций. Если принять за критерий старения исчезновение способности к воспроизведению, то можно считать, что у женщин оно начинается в возрасте около 45 лет. Однако известно, что некоторые функции, например мышечная активность и дыхание, начинают нарушаться и у мужчин, и у женщин уже в возрасте около 30 лет. Период старения не имеет большого значения для сохранения и эволюции видов.
Итак, периоды развития, воспроизведения и старения следуют один за другим. Время наступления, длительность и скорость старения зависят от репродуктивного периода, а свойства последнего определяются периодом развития. Все три периода взаимосвязаны. Следовательно, старение нельзя рассматривать как изолированный и независимый период жизни. Для понимания процессов старения очень важна информация, касающаяся периодов развития и воспроизведения.
Функциональные возрастные изменения
Длительные исследования изменений различных функций у одних и тех же добровольцев показали, что с возрастом различные функции нарушаются с разной скоростью (рис. 1.1). Эти исследования были начаты, когда добровольцам-мужчинам было 30 лет, причем неизвестно, имелись ли уже нарушения функций, изменения которых были обнаружены в 30 лет, в более раннем возрасте. Поскольку измеряли физиологические функции, их изменения, очевидно, отражают большие сдвиги в активности клеток и органов. Возможно, что молекулярные изменения, которые приводят к этим физиологическим изменениям, и изменения в общем функционировании всего организма человека происходят еще раньше, но это нельзя с определенностью утверждать, если не применяются высокочувствительные методы исследования.
Рис. 1.1. Возрастные нарушения некоторых физиологических функций человека (в процентах от средней величины, полученной для 30 лет) [6]
Даже если с большей или меньшей точностью ограничить максимальную продолжительность жизни индивидуумов данного вида некоторым интервалом, приходится признать, что нарушения функций разных органов начинаются в разное время, а скорость происходящих изменений различна для разных органов. Пока еще неизвестно ни одной функции или параметра, изменения которых начинались бы в одном и том же возрасте и протекали бы с одной и той же скоростью у всех индивидуумов вида при данных внешних условиях. Таким образом, до сих пор не удалось охарактеризовать процесс старения с помощью какого-либо специфического параметра. Биологи использовали в качестве показателя старения только один параметр (в основном для удобства) – хронологический возраст организма. Однако общеизвестно, что этот критерий может быть ошибочным, так как нередко можно встретить человека, который в 60 лет активен, как 40-летний, или человека, который в 40 лет не активен подобно 60-летнему. Из-за нехватки точных сведений о процессе старения широко используются довольно расплывчатые и описательные определения старения, например «постепенное уменьшение приспособляемости организма к нормальным условиям внешней среды, начинающееся после наступления половой зрелости», или: «процесс, который, после наступления половой зрелости, делает организм более восприимчивым к заболеваниям».
Изменения в различных видах активности организма (рост и другие функции), начинающиеся в эмбриональной стадии и продолжающиеся до самой смерти, напоминают движение копья, брошенного вверх под углом 45°. Сначала оно летит быстро, затем его полет постепенно замедляется, оно достигает "плато" и снижается, причем по мере приближения к земле скорость его падения увеличивается благодаря силе тяжести. Аналогичным образом быстро увеличивается рост и развиваются другие функции человеческого эмбриона; это продолжается после рождения примерно до 16 лет, затем развитие функций начинает замедляться и выходит на плато к 20 годам. До 30–35 лет никаких заметных изменений функций не обнаруживается, но с наступлением этого возраста некоторые функции начинают нарушаться, и скорость этого процесса с возрастом увеличивается. Так, в возрасте 60–70 лет скорость снижения всех функций выше, чем между 50 и 60 годами. Уменьшение общей активности ускоряется с возрастом благодаря эффектам накопления нарушений функций различных органов или клеток в ранние периоды. Следовательно, с того момента, как появляются эти нарушения, начавшийся процесс постепенно ускоряется, т. е. развивается по экспоненциальному закону. Это характерно для эффектов накопления разрушающих изменений в ранние периоды жизни. Однако остается неизвестным, в какой момент начинаются нарушения функций каждого отдельного органа. Эти нарушения для разных органов различны; они различаются по скорости и величине для индивидуумов одного и того же вида даже в совершенно одинаковых внешних условиях, не говоря уже о разных.
Именно в период старения уменьшается приспособляемость к внешним и внутренним стрессам, разрушается механизм гомеостаза и увеличивается подверженность болезням. Смерть наступает в какой-либо момент этого периода не потому, что все функции уменьшились до нулевого уровня, а потому, что одно или несколько заболеваний или стрессов в течение этого периода действуют на тот или иной орган(ы) настолько глубоко, что его (их) восстановление становится невозможным.
Гибель клеток
События, которые происходят в период развития, более или менее определены, и время их протекания зафиксировано, как, например, момент образования гаструлы, появления сомитов, рождения, наступления половой зрелости. Все процессы, протекающие в период развития, важны – все они прошли сито естественного отбора. Они способствуют формированию организмов, способных к активному воспроизведению; следовательно, эти процессы необходимы для сохранения видов. В период развития происходит также гибель некоторых клеток. Например, установлена локальная гибель клеток в зачатках конечностей куриных эмбрионов, в проксимальных концах крыльев насекомых, хвоста головастиков, пронефроса и мезонефроса у высших позвоночных. Это важно для формирования специфических органов, необходимых для правильного функционирования организма. Гибель клеток, происходящая в период развития, особенно перед наступлением половой зрелости, не означает, что организм стареет, в то время как происходит его развитие, поскольку гибель этих клеток ведет к возникновению активного, сильного и способного к воспроизведению, а не дряхлого организма. Следовательно, высказываемое иногда предположение о том, что старение начинается уже в стадии эмбриона, по-видимому, неверно, так как гибель клеток, необходимая для формирования и эффективного функционирования какого-либо органа, не может быть одновременно причиной старения этого органа или всего организма. Имеет ли гибель клеток в период старения и в период развития одну и ту же причину – неизвестно.
Гибель клеток, которая наблюдается после того, как органы полностью сформировались и стали функционировать, можно принять за признак старения данного органа, как, например, в случае гибели нейронов и клеток сердечной или скелетных мышц после наступления половой зрелости. У человека эти клетки вскоре после рождения теряют способность к делению и таким образом становятся постмитотическими. Они начинают гибнуть после того, как заканчивается период развития, и новыми не заменяются. Следовательно, их гибель должна ухудшать функционирование органов, так что в этом случае гибель клеток можно рассматривать как признак старения. Что же тогда считается признаком старения органов, клетки которых остаются премитотическими, т. е. продолжают делиться на протяжении всей жизни, как это наблюдается у клеток эпителия кишечника, ретикулоэндотелиальной системы, кожи и печени? По окончании периода развития скорость деления клеток в этих органах уменьшается, их обновление замедляется, а продолжительность клеточного цикла возрастает. Это и можно считать признаком старения, поскольку более медленное обновление клеток может приводить к сохранению в органе старых клеток в течение более длительного времени и к ухудшению функционирования этих органов. Гибель постмитотических клеток, таких, как нейроны и клетки мышц, и замедление клеточного цикла у премитотических клеток, таких, как клетки эпителия и ретикулоэндотелиальной системы, могут быть вызваны совершенно разными причинами, но и то и другое должно ухудшать функционирование органов и, следовательно, приводить к старению.
Связанные с возрастом изменения в организме человека
Так как одной из важнейших целей изучения процесса старения является приобретение знаний, которые могут принести пользу человеку, ниже мы кратко рассмотрим изменения, происходящие в различных органах человека по окончании репродуктивного периода.
Как правило, после 50 лет у человека возникают внешние, видимые признаки старения кожи. Появляются рубцы, пигментные пятна, бородавки и родинки. Всем известным признаком являются морщины, которые образуются из-за потери подкожного жира. Другие характерные признаки, определяемые генетическими факторами, – это выпадение и поседение волос на голове. Преждевременное выпадение или поседение волос наблюдается у тех людей, родителям которых также свойственна эта особенность. Уменьшается число клеток и потовых желез, что делает кожу более тонкой и шершавой. Происходят структурные изменения коллагена кожи, приводящие к уменьшению ее эластичности и увеличению хрупкости (гл. 4).
Наблюдаются изменения и в системе пищеварения, к ним относятся потеря зубов из-за дегенерации тканей, поддерживающих зубы, и уменьшение секреции пищеварительных соков; печень уменьшается в размерах, и часто возникает цирроз; увеличивается число дивертикулов в толстом кишечнике.
В сердечно-сосудистой системе уменьшается пропускная способность сердца, а давление крови из-за уменьшения эластичности кровеносных сосудов повышается, так как коллаген в этих органах претерпевает структурные изменения. На стенках кровеносных сосудов откладываются холестерин и соединения кальция. Возникает атеросклероз и возрастает частота появления тромбов.
Нарушаются функции почек. Главным образом уменьшаются поток крови, гломерулярная фильтрация и реабсорбция необходимых веществ через стенки канальцев. Скорость потока крови и гломерулярная фильтрация сильно зависят от гормонов. Таким образом, функциональные нарушения в почках связаны с изменениями в сердечно-сосудистой и эндокринной системах (рис. 1.1).
Скорость возникновения функциональных расстройств в дыхательной системе – одна из самых высоких. Возможно, причиной является наибольшая подверженность этой системы действию загрязнений окружающей среды. С наибольшей скоростью уменьшается жизненная емкость легких (максимальный объем воздуха, который можно набрать в легкие или выдохнуть; рис. 1.2). Уменьшается также скорость дыхания, что снижает поступление кислорода в ткани и клетки.
Рис. 1.2. Уменьшение с возрастом жизненной емкости легких у женщин (А) и у мужчин (Б) [5]
Нарушения в мышечной системе, особенно в сердечных и скелетных мышцах, проявляются в уменьшении общей активности организма. Уменьшаются время сокращения мышцы, величина и частота сокращений. Помимо других факторов, это может быть обусловлено постепенной потерей клеток, постмитотических по своей природе. Мышцы становятся расслабленными и вялыми. Погибшие клетки заменяются коллагеном.
В период развития и при достижении индивидуумом половой зрелости важную роль играет эндокринная система. За правильный рост ответственны гормон роста, тироксин, паратгормон и кальцитонин. Пептидные гормоны гипофиза и стероидные гормоны гонад участвуют в функции воспроизведения. Некоторые гормоны ответственны за общий метаболизм и гомеостатический контроль различных функций. Гормоны синтезируются в специфических эндокринных органах, но действуют на клетки-мишени или на органы, находящиеся где-либо в другом месте организма. Их действие опосредуется рецепторами. Изменения в синтезе или транспорте гормонов или в синтезе рецепторов влияют на действие гормонов. С возрастом уменьшается не только содержание некоторых гормонов, но также и ответ некоторых тканей-мишеней на действие специфических гормонов. Например, в пожилом возрасте уменьшается выход жирных кислот из жировой ткани при действии адреналина и ослабевает индукция ферментов гормонами (гл. 5), т. е. нарушается регуляторная роль некоторых гормонов.
Иммунная система также повреждается, доказательством чего служит повышенная в пожилом возрасте восприимчивость к болезням. Резистентность к заболеваниям обусловлена функционированием в иммунной системе лимфоцитов. За гуморальный иммунитет ответственны иммунокомпетентные В-лимфоциты, образующиеся в костном мозге и вырабатывающие иммуноглобулины, или антитела, специфичные по отношению к определенным экзогенным веществам, или антигенам. Т-лимфоциты, вырабатывающиеся в тимусе, ответственны за клеточный иммунитет, например за отторжение трансплантатов. В пожилом возрасте функции Т-клеток нарушаются. Кроме того, увеличивается частота аутоиммунных заболеваний, когда иммунокомпетентные лимфоциты ошибочно принимают собственные клетки организма за чужие и синтезируют против них антитела, как это происходит при тиреоидите Хашимото, артрите и аддисоновой болезни (гл. 7).
Меняются как структура, так и функции центральной нервной системы. В мозгу имеются клетки двух типов – нервные и глиальные. У взрослого человека 1010 нейронов и 1011 глиальных клеток. Нейроны перестают делиться с момента рождения. Таким образом, у 80-летнего человека нейроны так же стары, как и сам человек. Глиальные клетки представлены несколькими типами, и их функции изучены еще довольно слабо. Они продолжают делиться в течение всей жизни, правда, скорость их деления по прошествии репродуктивного периода замедляется. Нейроны группируются в ядра, которые контролируют специфические функции. По окончании периода зрелости в отдельных участках мозга нейроны гибнут. Поскольку в каждое ядро входят сотни нейронов, что значительно превышает их минимальное необходимое число, при этом не наблюдается никакого видимого повреждения функций мозга вплоть до последних стадий зрелого возраста. Повреждение некоторых функций центральной нервной системы связано с уменьшением скорости прохождения импульса по нервным волокнам (максимальная скорость импульса равна 100 мс-1). К таким функциям относится, например, память, которая требует интеграции нескольких функций, а также координации функций, или контроль нервной системой вегетативных функций, для которого необходимо выделение нейромедиаторов в нервных окончаниях. С возрастом уровень нейромедиаторов падает и их выделение в отдельных областях мозга уменьшается. Уменьшается также содержание ферментов, ответственных за их синтез.
