Как известно, на основе клеточной теории, все живые организмы (кроме вирусов) состоят из клеток. Поэтому, анализируя изменения в организме человека и животных при старении, следует уделить большое внимание тем процессам, которые развиваются в клетках при старении.

 

Ранее считалось, что процесс старения клетки возникает лишь в условиях многоклеточного организма, поскольку одноклеточные путем деления могут якобы неограниченно долго поддерживать свою индивидуальность. Но в последнее время выявлены возрастные изменения и в клетках одноклеточных организмов. Кроме того, в случае разделов одноклеточных речь, по сути, идет не об их индивидуальное бессмертие, а об их размножения и потенциальное бессмертие их вида. А потому, на сегодняшний день, считается, что старение возникло на самых ранних этапах эволюции живого. Итак, процесс старения присущ отдельным клеткам, независимо от того, это одноклеточный организм, клетки пребывают в составе многоклеточного организма.

 

Существует взаимосвязь между способностью клетки к делению, ее дифференциацией (специализацией) и ее старением. Высокая дифференциация клеток снижает ее способность к делению. Потеря способности к делению ведет к снижению возможностей существенного обновления, что создает предпосылки для ускоренного старения таких клеток. Коудри так классифицирует клетки (на основе взаимосвязи между способностью к делению и развитием старения):

 

1) клетки, существуют от митоза к митоза (их индивидуальный цикл короткий, поэтому обнаружить здесь какие-то процессы старения не удается);

 

2) клетки, которые имеют дифференцированный митоз (например, проеритроциты, в которых удается проследить ряд возрастных изменений);

 

3) специализированные клетки, которые могут делиться лишь в особых условиях (например, клетки печени, почек, эндокринных желез, в них имеются явные признаки старения);

 

4) высокоспециализированные клетки, утратившие способность к митоза (в них наблюдаются наибольшие проявления старения).

 

Старение клеток в составе многоклеточного организма имеет ту

 

особенность, кроме процессов, развивающихся в клетках самостоятельно, идут процессы, обусловленные регуляторными и трофическими влияниями со стороны всего организма. Здесь можно выделить три группы клеток:

 

1) клетки, которым свойственно первичное старения, то есть, они стареют, в основном, самостоятельно (нервные клетки, некоторые соединительнотканные клетки);

 

2) клетки, в которых старение является сочетанием самостоятельных процессов и воздействий со стороны целого организма (мышечные клетки, клетки эндокринных желез, почек, печени);

 

3) клетки, которым свойственно вторичное старения, то есть, опосредованное через регуляторные, трофические и другие внутришньоорганизменни воздействия (например, эпителиальные клетки).

 

Структурно-функциональные изменения в клетках различных органов, конечно, имеют свои особенности, однако можно выделить ряд общих черт.

 

В процессе старения меняется плотность цитоплазматического матрикса клетки. В одних клетках появляется резко просветленный цитоплазматический матрикс с явлениями гидратации, уменьшением количества гранул РНК, в других клетках матрикс, наоборот, слишком уплотнен, с очагами некробиоза и деструкции. Следует отметить, что даже в пределах одного органа наряду с атрофическими изменениями в одних клетках и их гибелью, развиваются гипертрофические изменения в других клетках (для компенсации функции органа). Растет объем таких клеток. Увеличение объема клетки при этом происходит преимущественно за счет цитоплазмы; ядро увеличивается в меньшей степени, в результате чего ядерно-цитоплазматического соотношения уменьшается. Важной компенсаторной реакцией является увеличение числа двухъядерных и полиплоидных клеток, рассматривают как активное состояние клеток в условиях ингибирования клеточного деления.

 

Ядра клеток, наряду с некоторым увеличением объема, меняют свою форму. Для ядер старых клеток характерна неровная поверхность за счет многочисленных инвагинаций ядерных мембран. Увеличение поверхности ядерных мембран, которое происходит при этом, рассматривается как компенсаторный процесс, что ведет к увеличению площади контакта между ядром и цитоплазмой. При этом нередко расширяются ядерные поры. В ядрах увеличивается доля конденсированного хроматина (гетерохроматина), который располагается в основном по периферии, и уменьшается доля диффузного хроматина (эухроматина).

 

С возрастом изменяется структура хромосом. В молекулах ДНК происходит модификация азотистых оснований (чаще, метилирования). В структуре ДНП уменьшается процент негистонових белков, а процентное содержание гистонов не меняется или несколько возрастает. Растет ацетилирования этих белков, а степень метилирования в разных белках меняется по-разному. Образуются поперечные сшивки между ДНК и белками, особенно, негистоновимы.

 

Скорость репликации ДНК с возрастом снижается. Это явление связывают со снижением активности ферментов, участвующих в репликации, с увеличением количества дефектных ферментов, с ростом количества ошибок в структуре ДНК.

 

С возрастом нарушается система репарации ДНК. Впервые эта идея была высказана Александром конце 60-х годов XX в .. Он считал, что поскольку дифференциация клеток связана с прекращением их разделов, то в таких постмитотические клетках постепенно накапливаются ошибки в ДНК, и это в конечном итоге ведет к нарушению жизнедеятельности и гибели клетки. Илдинг предложил модель старения, основанную на так называемой дифференциальной репарации. Он считал, что репарация повреждений может осуществляться только в транскрипционно активных участках ДНК, которые доступны для репарирующих фермантив. Неактивные участки ДНК (а таких в дифференцированной клетке большинство) репарують свои повреждения значительно меньше. До разделения эти повреждения могут и не проявляться, но при запуске репликации ДНК этот процесс становится нарушенным, и, как следствие, значительно удлиняется клеточный цикл и растет число клеток с хромосомными аберрациями. Однако ряд исследователей не разделяют мнения о снижении репарации с возрастом.

 

Снижается интенсивность синтеза РНК, но, в первую очередь, снижается синтез рРНК, а синтез иРНК почти не меняется.

 

Одной из постоянных признаков процесса старения клетки являются морфологические изменения митохондрий. Часть органелл имеет просветленный матрикс, расширенные промежутки между кристами, дискомплексовани кристы. Определенный процент митохондрий значительно измененным в виде резкого набухания, с разрушением крист и внутренней митохондриальной мембраны, или же с ее спирализации и миелинизации; появляются электронно-плотные митохондриальные включения, разрушается наружная мембрана. Изменяются форма и размеры митохондрий-наряду с органеллами обычных для клетки размеров появляются крупные, иногда гигантские митохондрии, рассматривается как компенсация редукции количества органелл, вызванной ингибированием разделения митохондрий.

 

В процессе старения происходят изменения в вакуолярной системы клетки. В клетках статических популяций наблюдается расширение цистерн гранулярной и гладкой эндоплазматической сети, заполнения просвета цистерн электронно-плотным содержанием, тубулярный структурами; происходит уменьшение количества рибосом на мембранах, отмечаются уменьшение количества полисом и рибосом. В комплексе Гольджи при старении происходит редукция, рексис, уменьшение линейной площади поверхности. Расширение цистерн аппарата Гольджи и накопления в них жидких фракций и электронно-плотных гранул рассматриваются как результат застойных явлений, связанных со снижением обменных процессов между структурами аппарата Гольджи и цитоплазмой клетки.

 

Достаточно постоянным признаком старения клеток разных популяций является увеличение количества первичных лизосом, которые появляются в большом количестве вблизи очагов деструкции и свободно в цитоплазме. Происходят и качественные изменения лизосом - в них растет количество важкопереварюваних веществ, изменяется активность лизосомальных ферментов. Наблюдается снижение стабильности лизосомальных мембран, что приводит к высвобождению лизосомальных гидролаз и деструктивных изменений в цитоплазме клеток статических популяций, а также в печени. Таким образом, участие лизосом в процессах старения может быть обусловлена, во-первых, повреждением литической активности внутри клетки (чрезмерная аутофагия, утечка гидролаз через поврежденную мембрану лизосом) во-вторых, выходом лизосомальных ферментов из клетки вследствие изменения клеточной мембраны или гибели клетки, что ведет к повреждению соединительной ткани, сосудов, образование коллагена, продуцирование аутоантител, и, в-третьих, нарушением литической активности вследствие блокирования непереваренными продуктами. Наряду с нарастанием количества первичных лизосом в клетках в процессе старения происходит формирование вторичных лизосом аутофагичного типа, а также остаточных телец, которые могут участвовать в процессах переваривания, пока не будут полностью блокированы непереваренными продуктами. Остаточные тельца, нагруженные Липофусцином, при старении проявляются в возрастающем количестве в нейронах и глиальных клетках, миокардиоцитах, гепатоцитах, клетках эндокринных желез, в остеобластах, остеоцитах, ендотелиальпих клетках.

 

Некоторые исследователи считают, что наружная клеточная плазматическая мембрана наиболее устойчива в процессе старения. Действительно, сохраняется непрерывность клеточной мембраны, так как нарушение целостности этой мембраны ведет к гибели клетки. Однако в процессе старения во внешней клеточной мембране наблюдаются не только функциональные, но и структурные изменения. В ней обнаружены очаговые уплотнения и утолщения. Кроме того, выявляются структурные изменения, которые свидетельствуют о нарушении ее функции. Так, в эндотелиальных клетках капилляров в процессе старения наблюдается уменьшение интенсивности микропиноцитозу и количества микроворсинок, а в гладкомьязевих клетках уменьшается количество Нексус.

 

Меняется мембранный потенциал, причем в разных клетках по-разному. Мембранный потенциал почти не изменяется в мышечных клетках, гепатоцитах, мотонейронах спинного мозга и сенсомоторной области коры, немного растет - в кардиомиоцитах, гладкомьязевих клетках сосудов, ацинарных клетках слюнной железы. Однако в глубокой старости мембранный потенциал практически во всех клетках значительно снижается. Снижается активность № + - ^-АТФазы, поэтому уменьшается интенсивность активного транспорта ионов

 

Na + и K + через плазмалему, и, как следствие, в цитоплазме возрастает концентрация Na +

 

и снижается концентрация K и Cl-. Уменьшается количество рецепторов и изменяется их конформация (благодаря изменениям мембранного микроокружения), что ведет к снижению чувствительности клетки к биологически активным веществам. Концентрация цАМФ и других вторичных посредников не меняется в состоянии покоя, однако возрастает большими темпами при связывании рецепторов с субстратом.

 

Интенсивность биосинтеза белка в клетках с возрастом тоже снижается. причины этого явления еще до конца не выяснены. Показано, что с возрастом падает активность фактора диссоциации рибосом на малую и большую субъединицы, что может быть причиной возрастного снижения биосинтеза белка. По другой версии, причиной может быть более быстрое разрушение поли-фрагмента иРНК специальной РНКазы. Еще одной причиной может быть снижение уровня аминоацилювання тРНК. Падение количества рибосом и полисом в старости могут быть еще одной причиной снижения синтеза белка. Помимо снижения скорости биосинтеза белка, могут синтезироваться и белки с ошибками.


Загрузка...
Яндекс.Метрика Google+