В настоящее время одной из наиболее популярной среди ученых геронтологов является свободно-радикальная теория старения.
Согласно этой теории в основе старения может лежать ухудшение способности клетки к выработке энергии вследствие накопления молекулярных повреждений.
Свободными радикалами принято считать неустойчивые молекулы или атомы кислорода, которые вступают в реакцию с другими молекулами и действуют деструктивно.
Одним из основоположников свободно-радикальной теории старения является американский ученый Дэнхена Харман, долгое время работавшего в Калифорнийском университете.
Однако, по словам самого Хармана, его интерес к этой проблеме возник после того, как в декабре 1945 г. его жена дала ему прочитать статью «Завтра вы сможете быть моложе», которая была написана Вильямом Лоренсом, научным редактором New York Times.
Статья основывалась на научно-исследовательских работах русского ученого А.А. Богомольца из Киевского института геронтологии, о котором мы уже упоминали. Автор описывал биостимулирующий и омолаживающий эффект разработанной им «антиретикулярной цитотоксической сыворотки» (АТЦ).
Согласно основным положениям свободно-радикальной теории процесс старения связан с разрушением свободными радикалами генетического материала человека, в том числе протеина и ДНК, что приводит к различным мутациям.
В ходе жизнедеятельности каждой клетки через неё проходит огромное количество кислорода. Он используется для клеточного дыхания, дающего клетке энергию.
Но небольшая доля кислорода при этом уходит в паразитные соединения, обладающие огромной реакционной способностью, которые называют активные формы кислорода (АФК).
В составе таких соединений может входить не только кислород, но и перекись водорода, озон и др. Эти два вещества, однако, относительно малоактивны и могут существовать долго.
Другие же АФК более агрессивны. В организме они живут лишь тысячные доли секунды. А потом вступают в реакцию с другими молекулами, повреждая их. Они атакуют белки, липиды клеточных мембран, ДНК и др.
В результате атак со стороны АФК повреждаются митохондрии – своеобразные энергетические станции внутри клетки, которые обеспечивают процесс клеточного дыхания, в результате которого выделяется энергия.
Именно в митохондриях протекает большинство окислительных реакций, в которых задействован кислород и соответственно могут образовываться свободные радикалы.
Таким образом, большая часть повреждений, вызванных свободными радикалами, может произойти внутри митохондрий, куда антиоксиданты проходят с трудом и в недостаточных количествах.
Известный английский генетик Обри ди Грей из Кембриджского университета на протяжении многих лет изучает деятельность митохондрий.
По его мнению, старение организма обусловлено молекулярными и клеточными повреждениями. Прежде всего, это относится к митохондриям, как только они выходят из строя, человек начинает стареть.
Накопление этих повреждений и является сутью старения. Подсчитано, что за 70 лет жизни человека организм производит около тонны радикалов кислорода. И только 2–5% вдыхаемого с воздухом кислорода превращается в его токсические радикалы.
Подавляющее большинство из них нейтрализуется ферментами еще до того, как успеют повредить те или иные компоненты клетки.
Принято считать, что развитию свободных радикалов препятствуют антиоксиданты. Однако большинство ученых биологов считают, что здоровый организм обладает собственной мощнейшей системой антиоксидантной защиты.
Однако если функционирование этой системы нарушено, как многих пожилых людей, то вероятно, что АФК могут реально играть заметную роль в процессе старения организма.
Эта теория объясняет не только механизм старения, но и широкий круг связанных с ним патологических процессов и заболеваний.
В частности, Дэнхен Харман считает, что свободно-радикальные реакции лежат в основе более 50 болезней, в число которых входят рак, сердечные болезни, паралич, иммунодепрессии, дисфункции мозга, ревматоидный артрит, катаракта, болезнь Альцгеймера. Этот список продолжает расширяться
Теория «перекрестных сшивок»
По своей сути к свободно-радикальной теории близка так называемая теория «перекрестных сшивок». Только роль агрессивных веществ здесь играет не кислород, а сахара и в первую очередь постоянно присутствующая в организме человека глюкоза.
Сахара могут вступать в химическую реакцию с различными белками. При этом функции этих белков могут нарушаться. Потенциальная опасность такой реакции заключается в том, что молекулы сахаров, соединяясь с белками, обладают способностью «сшивать» молекулы белков между собой.
В результате клетки начинают хуже работать. В них накапливается клеточный мусор.
Как полагают ученые, одним из проявлений такой сшивки белков является потеря тканями эластичности. Визуально это проявляется в виде морщин на коже. Но более значительный вред организму приносит потеря эластичности кровеносных сосудов и лёгких.
В принципе у клеток есть механизмы для разрушения подобных сшивок. Но этот процесс, по мнению ученых, требует от организма очень больших энергетических затрат.
В настоящее время разработаны лекарственные препараты, которые разбивают внутренние сшивки и превращают их в питательные вещества для клетки.
Гликирование белков
В последние годы множество проведенных научных исследований свидетельствуют, что одним из пусковых механизмов старения организма может быть гликирование белков – то есть соединение молекул глюкозы с белками. Эта гипотеза по характеру воздействия на клетки близка теории «перекрестных сшивок».
Гликирование белков это естественный биохимический процесс, который зависит от уровня глюкозы в крови и включает в себя ряд неферментивных реакций между белками или определенными липидами, жирами и глюкозой.
В результате происходит нарушение структуры белка, липидов и молекул, что приводит к возникновению окислительного стресса.
При этом гликирование способно повреждать не только белки и липиды, но и ДНК, что увеличивает риски появления мутаций, приводящих в конечном счете к различным заболеваниям, в том числе раковым.
В процессе гликирования образуются токсичные вещества, которые получили название AGE - конечные продукты глубокого кликирования (КПГ).
При старении организма окисленные белки начинают постепенно накапливаются в тканях организма. При этом у одних людей при старении AGE накапливаются раньше, у других позже.
Учеными доказано, что чем выше уровень окисленных белков в организме, тем старше биологический возраст человека и соответственно выше опасность развития сердечно-сосудистых и других патологических заболеваний.