Лучшие врачи, философы, ученые всего мира в течение тысячелетий пытались найти и понять причины старения человеческого организма.
В настоящее время по разным оценкам существует свыше 300 различных научных теорий и гипотез старения.
Однако ни одна из них не является общепризнанной. Почему все же человек стареет, достоверно неизвестно до сих пор. И все известные теории пока остаются теориями.
Можно только надеяться, что современная наука вплотную уже приблизилась к разгадке этой тайны, способной изменить развитие будущей цивилизации.
В этой связи представляется весьма интересным проследить эволюцию взглядов ученых на причины старения организма, с древних времен и до наших дней.
Теория бактериальной интоксикации организма
Постепенно ученые стали приходить к выводу, что старение нельзя рассматривать только как потерю каких-либо необходимых организму веществ.
Наоборот старение может зависеть от избытка вредных веществ, которые накапливаются с годами в организме и приводят к его интоксикации и повреждениям на клеточном уровне.
В частности, оригинальную гипотезу старения организма выдвинул выдающийся русский биолог И.И. Мечников (1845–1916), который считал старение результатом интоксикации организма продуктами обмена бактерий, обитающих в кишечном тракте, и продуктами азотистого обмена веществ самого организма (мочевая кислота).
Ученый полагал, что «животная природа человека сократила его жизнь вследствие хронического отравления ядами», а «естественная смерть также сводится к отравлению - только не чуждыми организму бактериями, а самими элементами нашего тела».
По его мнению, главной причиной, ведущей к преждевременному старению, является толстый кишечник, служащий человеку для переваривания грубой растительной пищи.
При изменении характера питания кишечник становится инкубатором для гнилостных микроорганизмов, продукты обмена которых отравляют организм.
В результате химических реакций образуются ядовитые вещества, в том числе – скатол, индол, фенол (карболовая кислота), крезол, кадаверин (трупный яд), тирамин и другие токсины.
Однако, теория бактериальной интоксикации организма не получила своего подтверждения в исследованиях современных ученых. В частности, заблуждения И.И. Мечникова развеяли российские ученые.
Выдающийся врач, академик A.M. Уголев (1926–1991) и его сотрудники с помощью серии экспериментов установили, что именно толстый кишечник является тем органом, который вы¬рабатывает незаменимые для организма аминокислоты.
Точнее, не сам кишечник, а обитающие в нем микроорганизмы. Именно они, потребляя часть поступающих в толстую кишку с растительной пищей питательных веществ, преобразуют их в процессе своей жизнедеятельности в необходимые нам аминокислоты и витамины.
Ученые доказали, что пищеварительный тракт чело¬века не только обеспечивает организм питательными веществами, но и выполняет такие же важные функции как эндокринная система.
Вместе с тем, мировое признание получило предположение И.И. Мечникова о существовании преждевременного старения человека. Ученый также как в свое время Марк Туллий Цицерон считал, что «старость есть болезнь, которую нужно лечить», а «смерть раньше 150 лет – насильственная смерть».
Теории нарушения деятельности отдельных органов и систем
Известный российский ученый, один из авторов теории систем А.А. Богданов (1873–1928) полагал, что старение вызывается случайными нарушениями деятельности отдельных органов, которые ослабляют определенные звенья различных систем человеческого организма.
Воздействуя на слабые звенья системы, можно замедлить процесс старения. Самым слабым звеном он считал кровеносную систему.
В качестве наиболее эффективного воздействия на нее он предлагал обмен кровью между людьми с целью осуществления конъюгации элементов крови.
Известный российский физиолог личный врач семьи В.И. Ленина, Александр (Абрам) Соломонович Залманов (1875–1964) считал одной из причин старения недостаточность капиллярного орошения в организме, что приводит к развитию различных патологий.
С точки зрения гемодинамики основным фактором старческих нарушений в кровообращении является изменение циркуляции в капиллярах.
Кроме того, уменьшение капиллярного кровоснабжения мозга вызывает расстройства кровообращения и питания нервных центров, в том числе подбугорья, центра сна, речи, высших мозговых центров и др.
Советский геронтолог академик А.А. Богомолец (1881–1946) выдвинул теорию согласно которой, основной причиной старения являются изменения не только в крови, но и во всех соединительных тканях организма. Питание клеток нарушается, снижается их жизненная активность.
В качестве метода борьбы со старением он предлагал активацию функций соединительной ткани путем ввода в нее антител.
Для этих целей в 1937 г. он разработал специальный препарат – антиретикулярную цитотоксическую сыворотку (АЦС), который использовал для воздействия на соединительные ткани.
Указанную сыворотку можно отнести к разряду биостимуляторов. Она активизировала деятельность сердечно-сосудистой, нервной, эндокринной и иммунной систем.
В результате повышалась общая резистентность организма. В Советском Союзе этот препарат производился в промышленных масштабах и широко применялся военными медиками в период Великой Отечественной войны.
Кроме того, созданная А.А. Богомольцем сыворотка, представлялась как средство для профилактики старения. Однако, убедительных научных фактов, подтверждающих влияние АЦС на продолжительность жизни человека, не сохранилось.
Очевидно, что сами ученые геронтологи, независимо от характера их научных взглядов, разработанных научных теорий и изобретенных рецептов вечной жизни – смертны. При этом далеко не все из них становились долгожителями.
Это касается А.А. Богомольца, то он скончался в 1946 г. в возрасте 64 лет.
Известно, что за работой ученого пристально наблюдал и можно сказать косвенно опекал лично товарищ И.В. Сталин. Говорят, узнав о его смерти, вождь народов в сердцах произнес: «Обманул, сволочь!».
Вероятно, И.В. Сталин, как и все смертные, в глубине души мечтал о бессмертии и верил в чудодейственную силу сыворотки (АЦС), разработанной ученым.
Однако результаты научные исследований А.А. Богомольца и его научные гипотезы, сформулированные в работах, не пропали даром и нашли свое отражение в появившейся позже свободно-радикальной теории старения.
Воспалительные процессы как причина старения
Согласно существующим гипотезам старение может оказаться побочным эффектом воспалительных процессов, которые призваны защищать человеческий организм от вирусов, бактерий и паразитов.
Как считают ученые, воспаление играет ведущую роль в генезе практически всех возраст-зависимых заболеваний, которые в конечном итоге приводят организм к смертельному исходу.
Оказалось, что старые клетки, с одной стороны, выступают в качестве супрессоров опухолей, поскольку необратимо перестают делиться сами и снижают риск трансформации окружающих клеток.
С другой стороны специфический метаболизм старых клеток может вызывать воспаление и перерождение соседних предраковых клеток в злокачественные.
Оказывается, результатом борьбы нашего организма с указанными инфекциями может явиться то, что мы сами разрушаем и отравляем собственные органы и ткани.
На первый взгляд это парадоксальное понимание причин старения. Однако такое понимание распространяется не только на старение, но и на причины развития многих хронических заболеваний, которые нередко сопровождают старение – диабет, атеросклероз, стенокардия, болезнь Альцгеймера и другие.
Осознание того, что причиной хронических заболеваний является воспаление, имеет давнюю историю – еще с ХIХ века. Однако лишь недавно, с развитием современной биохимии и быстроразвивающегося научного направления – системной биологии, эти гипотезы получили практическое подтверждение.
В частности, ученые доказали, что при старении организма в процессе глубокого гликирования белков образуются токсичные вещества – гликотаксины.
В свою очередь гликотоксины способствуют выработке воспалительных веществ называемых цитокинами, вызывающие повреждение тканей в организме.
В конце 90-х годов прошлого столетия медики пришли к выводу, что С-реактивный белок, уровень которого обычно повышается при воспалении, оказался весьма информативным показателем, предупреждающим о начале инфаркта миокарда.
Этот показатель оказался даже более информативным, чем повышенное артериальное давление или уровень холестерина в крови.
Вероятно, этим объясняется достаточно эффективное применение малых доз аспирина – противовоспалительного лекарства для профилактики инфаркта.
Следует отметить, что мы имеем дело с постоянным хроническим воспалением. В нашем организме практически постоянно присутствуют, на первый взгляд, достаточно безобидные вирусы – Эпштейна–Барра или цитомегаловирус.
Считается, что они обычно находятся в спящем состоянии и не являются болезнетворными.
Однако недавние исследования показали, что эти вирусы не так уж и безобидные. С возрастом они активируются, и организм начинает реагировать на них, вырабатывая специальные антитела.
Последние и могут оказаться теми самыми молекулами, вызывающими воспаление со всеми вытекающими отсюда последствиями, такими как хронические заболевания и старение.
Исходя из этой логики, можно найти объяснение тому, почему продолжительность жизни в развитых странах выше, чем в бедных и развивающихся, которые характеризуются более высокой частотой детских инфекций, таких как корь, тиф, коклюш и др.
Эти инфекции сопровождаются воспалительными процессами, которые продолжают оказывать свое разрушительное влияние в течение всей последующей жизни.
Особое место в этом ряду занимает активизация хронической вирусной инфекции, расторможение генома вирусов, интегрированного в геноме организма хозяина.
С одной стороны, это способствует протеканию инфекционного процесса по типу медленных инфекций, с чем связывают ряд видов старческой патологии мозга, аутоиммунные процессы, с другой — может вести к опухолевой трансформации клеток.
Защита старого организма существенно ослабляется также в связи с нарушениями механизмов детоксикации в системе микросомального окисления, снижения активности и способности к индукции у ферментов системы цитохромов Р-450, главным образом печени.
Это делает старческий организм уязвимым не только в отношении ядов, но и различных лекарственных веществ.
Если рассматривать хронические заболевания и старение как последовательность воспалительных процессов, вызванных излишней реакцией иммунной системы, то возникает возможность эффективно управлять этими процессами.
Нейроэндокринологическая (элевационная)теория старения
Важная роль в организме человека принадлежит гормонам, биологически высокоактивным веществам, оказывающим регулирующее влияние на функционирование органов и систем организма.
Нейроэндокринная система человека является основным регулятором его жизненных функций
Поэтому с самого начала в геронтологии активно разрабатывались гипотезы, связывающие ведущие механизмы старения на уровне организма с первичными сдвигами в нейроэндокринной системе, которые могут привести к вторичным изменениям в тканях.
Первоначально процесс старения связывали с изменения деятельности той или иной конкретной железы - гипофиза, щитовидной железы и особенно половых желез и т.д.
Затем стали домировать гипотезы, согласно которым при старении организма изменяется функция не одной какой-либо одной железы, а изменяется вся нейроэндокринная ситуация организма.
К одной из самых ярких и глубоко разработанных концепций в геронтологии по праву следует отнести элевационную (лат elevation –подъем, развитие) онтогенетическую теорию старения, связанную с нарушениями гормонального фона организма.
Эта теория была выдвинута, разработана и обоснована в начале 50-х годов прошлого века ленинградским ученым, эндокринологом, геронтологом, профессором Владимиром Михайлович Дильманом (1925- 1994).
Теория объясняет формирования возрастной патологии у высших организмов, при ключевой роли в этих процессах возрастного повышения порога чувствительности гипоталамуса к гомеостатическим сигналам.
Гипоталамус – это часть головного мозга, которой принадлежит основная роль в поддержании уровня обмена веществ, в регуляции деятельности пищеварительной, сердечно-сосудистой, эндокринной и других физиологических систем.
Согласно этой теории механизм старения начинает свою работу с постоянного возрастания порога чувствительности гипоталамуса к уровню гормонов в крови.
При повреждениях гипоталамуса возникают эндокринные, обменно-трофические или вегетативные нарушения, в том числе сдвиги терморегуляции, сна и бодрствования, эмоциональной сферы.
В итоге увеличивается концентрация циркулирующих в крови гормонов. На протяжении 60–80-х гг. прошлого столетия в серии экспериментальных исследований и клинических наблюдений было установлено, что в пожилом возрасте резко увеличивается секреция гипоталамических гормонов (либерипов) и ряда гормонов гипофиза (гонадотропинов, соматофопина), а также инсулина.
Но наряду со стимуляцией одних структур гипоталамуса, другие при старении снижают свою активность, что приводит к «разрегулированию» многих сторон обмена и функции организма.
В результате возникают различные формы патологических изменений в организме, характерные для старческого возраста
Возникают специфические заболевания, такие как ожирение, диабет, атеросклероз, канкриофилия, депрессия, метаболическая имуннодепрессия, гипертония, гиперадаптоз, автоиммунные заболевания, климакс и др.
Появление этих болезней ведет к преждевременному старению и в конечном итоге к смерти.
Развивая и углубляя на протяжении почти 40 лет свою концепцию, В.М. Дильман пришел к убеждению, что старение и главные болезни, связанные с этим процессом не запрограммировано, а является побочным продуктом реализации генетической программы развития.
Поэтому старение возникает с закономерностью, свойственной генетической программе.
Выдвинутая им онтогенетическая модель развития возрастной патологии открыла новые подходы к профилактике преждевременного старения и болезней, связанных с возрастом и являющихся основными причинами смерти человека.
Прежде всего, это болезни сердца, злокачественные новообразования, цереброваскулярная патология, метаболическая иммунодепрессия, атеросклероз, сахарный диабет пожилых и ожирение, психические депрессии, аутоиммунные заболевания, гиперадаптоз и некоторых других.
Из онтогенетической модели возникновения болезней следует, что их развитие можно затормозить, если стабилизировать состояние гомеостаза на уровне, достигаемом к окончанию развития организма.
Если замедлить скорость старения, то, как полагал В.М. Дильман, возможно увеличить видовые пределы жизни человека.;
Регрессия половых желез организма
Есть еще один метод определения биологического возраста, который связан с определением сексуальной активностью человека, уровнем его полового влечения, фертильностью сперматозоидов.
В норме уровень тестостерона в процессе развития организма повышается до 25-30 лет, а затем медленно снижается.
Таким образом, эксперты сексологи считают, что с учетом уровня тестостерона, если у мужчин возникает половое влечение, которое он без проблем может удовлетворяться примерно 6-7 раз в неделю, то его биологический возраст соответствует 20-летнему юноше.
Особо следует сказать о половых гомонах, которые действует синергично с половыми гормонами роста, обеспечивая нашу сексуальную активность, оказывая влияние на процессы регенерации, сохранения здоровья, как физического, так и умственного.
Именно половые гормоны отвечают в нашем организме за внешнюю привлекательность, мужественность фигуры и внешности у мужчин и женственность фигуры и привлекательность у женщин.
Сексуальная активность зависит от уровня половых гормонов. Поэтому одна из причин старения организма является снижение активности ферментов и соответственно регрессия половых желез.
Важнейший мужской гормон это – тестостерон. Он участвует в поддержании мышечной и костной массы оказывает влияние на многие физиологические процессы.
От уровня половых гормонов зависит и наша сексуальная активность. Однако, как считают ученые, после 30 лет у человека начинается уменьшение выработки гормонов примерно на 1–3% в год, к 50 годам общее падение достигает 30%.
Поэтому австрийский ученый, хирург Эйген Штейнах (1861–1944) видел одну из причин старения в регрессии половых желез организма.
В качестве средства омоложения предлагал стимулирующее действие на мужскую железу путем перевязки семявыводящего протока и ксенотрансплантацию, т.е. под¬садку кусочка донорского семенника.
В качестве донора может выступать человек или обезьяна. Об этом методе омоложения мы более подробно расскажем в следующих разделах монографии.
Снижение числа стволовых клеток
Одна из теорий старения связана со стволовыми клетками. Стволовые клетки обладают тремя главными признаками, которые отличают их от других клеток организма:
• эти клетки могут неограниченно делиться и давать любое число поколений потомков, по крайней мере, в течение жизни данного организма;
• стволовые клетки не до конца дифференцированы. Это позволяет их потомкам развиваться в нескольких разных направлениях;
• эти клетки образуют самоподдерживающуюся популяцию. Это означает, что при делении некоторые их потомки остаются стволовыми, а другие дифференцируются.
Стволовые клетки сильно различаются по своей способности давать разные типы клеток-потомков. Одни способны воспроизвести целый организм — тотипотентные клетки. Другие могут дифференцироваться только в клетки одного типа — унипотентные.
Как показывают научные исследования, с возрастом количество стволовых клеток в организме катастрофически снижается.
Известно, что число стволовых клеток крови при рождении достигает примерно 20 тысяч, а в зрелом возрасте в активном состоянии их остается около 1300.
Если рассматривать соотношение стволовых клеток к обычным клеткам организма, то получим следующую динамику их возрастного сокращения:
• у новорожденного 1 стволовая клетка приходится на 10 тыс. обычных;
• к 20–25 годам 1 стволовая клетка приходится на 100 тыс.;
• к 30 годам 1 стволовая клетка приходится на 300 тыс.;
• к 50 годам 1 стволовая клетка приходится на 500 тыс.
Истощение запаса стволовых клеток лишает организм возможностей самовосстановления, и как следствие начинают доминировать процессы старения организма, появляются специфические заболевания.
Интересное исследование о влияние стволовых клеток на процесс старения провели голландские ученые. В 2005 г. в возрасте 115 лет скончалась одна из старейших женщин планеты голландка Хендрике ван Андель-Шиппер (1890-2005).
Женщина никогда не жаловалась на здоровье и до конца дней своих сохраняла ясность ума. Свое тело она завещала науке.
Авторы исследования изучили состояние ее стволовых клеток, от которых зависит продолжительность жизни.
К удивлению ученых, две трети лейкоцитов Хендрике производились всего двумя стволовыми кроветворными клетками, а остальные стволовые клетки к тому времени уже погибли.
Также анализ выявил, что теломеры в клетках крови оказались очень короткими. В связи с этим исследователи предположили, что большинство стволовых клеток крови умерли от изнашивания, достигнув предела клеточного деления.
Несмотря на то, что в клетках крови долгожительницы были найдены многочисленные мутации, все они оказались не опасными для здоровья.
Из чего ученые сделали вывод, что женщина умерла по причине того, что произошло истощение популяции стволовых кроветворных клеток.
Первые успехи клеточной терапии приводят к пониманию того, что каждый человек должен иметь запас собственных стволовых клеток для лечения различных болезней.
Долгое время ученым удавалось клонировать стволовые клетки, которые брались у эмбрионов или из пуповинной крови новорожденных.
В 2014 г. группе американских ученых, возглавляемых доктором Робертом Ланзой из биотехнологической компании «Advanced Cell Technology» удалость получить стволовые клетки из тканей двух взрослых мужчин соответственно 35 и 75 лет.
Процесс, называемый переносом ядра, предполагает взятие ДНК от донора и введение в яйцеклетку, лишенную собственной ДНК. В результате они образуют единое целое и начинают делиться.
Полученные в результате этого процесса стволовые клетки ученые извлекают и продолжают выращивать в лаборатории.
Благодаря этому открытию ученые смогут генерировать здоровые замены для больных или пораженных клетках пациентов.
Снижение способности коллоидных веществ связывать воду
Многие ученые считают одной из причин старения организма снижение способности коллоидных веществ, особенно белков, связывать большое количество воды.
Вода является основной средой, в которой протекают многочисленные химические реакции и физико-химические процессы, лежащие в основе жизни.
Человеческий организм строго регулирует содержание воды в каждом органе и каждой ткани. Постоянство внутренней среды организма, в том числе и определённое содержание воды, – одно из главных условий нормальной жизнедеятельности.
По мере старения человека количество воды в теле снижается. Так, например, в теле 3-х месячного плода 95% воды, у новорождённого ребенка уже 70%, у взрослого человека около 55 –65%.
В организме взрослого человека с массой тела 65 кг содержится в среднем 40 литров воды, из них около 25 литров находится внутри клеток и 15 литров – в составе внеклеточных жидкостей организма.
Теория соматических мутаций
Согласно молекулярно-генетической гипотезе В.В. Фролькиса (1924–1999) – современного физиолога и геронтолога, вице-президента АМН Украины к числу первичных причин старения можно отнести изменение генетического аппарата клетки.
Наиболее обоснованной считается теория соматических мутаций. В соматических клетках (клетках тела) могут спонтанно проходить мутации, которые отрицательно влияют на ее функционирование.
Накопление таких мутаций ведет к нарушению функций организма, к старению и в конце концов к смерти.
Сокращение и атрофия мышечной массы
Известный советский хирург, академик Н.М. Амосов (1913–2002) также считал, что старение запрограммировано в генах, все другие факторы, влияющие на этот процесс второстепенны.
Проявление старости выражается в сокращении массы мышц. Это ведет к уменьшению физической силы и переносимости нагрузок, что ещё больше ограничивает дееспособность. Он писал: «Получается так: старость – это меньше движений, меньше мышц, меньше силы, и следствие всего этого – новое ускорение старения».
Нарушение обмена кальция
Существует теория, согласно которой старение в значительной степени связано с нарушением обмена кальция. С возрастом кальций в комбинации с фосфатами и углекислыми солями перемещается из костей, где он необходим, в органы, где он вреден.
Выделившийся и блуждающий кальций откладывается в сухожилиях, связках, в стенках сосудов, коже, хрусталике глаза и других органах организма.
Часто наблюдается образование периартикулярных узлов, ведущих к уплотнению позвоночника. Кожа становится сухой и теряет свою эластичность.
Снижение радионуклидов
Последние исследования российских ученых физиков подтверждают, что человеческий организм излучает фотонное свечение.
Начиная с момента рождения, и на протяжении всей жизни человек излучает гамма-кванты, причем интенсивность их излучения уменьшается по мере старения.
Ученые пришли к выводу, что подобное «свечение» является «причиной» жизни. Природные радионуклиды человека участвуют в низкоэнергетической ядерной реакции, которая вызывает фотонное свечение.
Число радионуклидов по мере старения человеческого организма сокращается, а когда их число становится критически низким, то процессы биологического старения приобретают необратимый характер.
* * *
Таким образом, проведенный анализ основных теорий и гипотез старения организма позволяет сделать основной вывод, что старение, вероятнее всего, происходит на клеточном уровне.
При этом многие отечественные и зарубежные геронтологи приходят к консенсусу, рассматривая старение как генетически запрограммированную органическую смерть организма. Этот процесс биологи назвали феноптозом.
На уровне конкретного человеческого организма процесс старения можно также представить, как нарастание энтропии, снижения и, наконец, коллапса его энергетического и информационного обмена.
Хотелось бы обратить внимание на одно явное противоречие биологической природы человека. С рождения в организме заложена мощнейшая иммунная система защиты человека от внешних неблагоприятных факторов, различных болезней и преждевременной смерти.
С этой точки зрения процесс запрограммированного старения и смерти выглядит совершенно противоестественным и бессмысленным для человеческого организма, который до самой смерти продолжает бороться с болезнями.
Можно предположить, что это две не пересекающиеся между собой отдельные генетические, информационные программы, функционирующие на разных уровнях организма.
Вместе с тем, в настоящее время среди ученых все большую популярность приобретает эпигенетическая теория старения, которая утверждает, что оно не запрограммировано в геноме человека, а происходит из-за постоянного повреждения ДНК, приводящего в итоге к гибели организма.
Ученые полагают, что некоторые гены пластичны и имеют возможность меняться под влиянием окружающей среды. Продолжительность жизни — это пластичный признак, который меняется в зависимости от внешних условий.
По мере накопления биомедицинских знаний о процессах старения организма будут создаваться новые методы предупреждения и лечения болезней и продления жизни. Все это значительно расширит горизонты жизни.
Очевидно, что не за горами время, когда мы гораздо лучше поймем механизмы старения и сможем справляться с большинством болезней, благодаря достижениям в медицине, генетике и геронтологии.