Vananemine: mida ütleb kaasaegne teadus? Denham Harmani vananemise vabade radikaalide teooria Olovnikovi redusoomi teooria

Artikkel konkursile "bio/mol/text": Rohkem kui 50 aastat on möödunud ajast, mil fibroblastide kultuuris tõestati rakkude vananemise nähtus, kuid vanade rakkude olemasolu organismis ammu kahelnud. Puudusid tõendid vananemise kohta üksikud rakud mängib oluline roll vananemises organism. Viimastel aastatel on avatud molekulaarsed mehhanismid rakkude vananemine, nende seos vähi ja põletikuga. Kõrval kaasaegsed ideed, põletikul on juhtiv roll peaaegu kõigi vanusega seotud haiguste tekkes, mis lõpuks viivad keha surmani. Selgus, et vanad rakud toimivad ühelt poolt tuumori supressorina (kuna nad lõpetavad pöördumatult enda pooldumise ja vähendavad ümbritsevate rakkude transformatsiooni ohtu), teisalt võib vanade rakkude spetsiifiline ainevahetus põhjustada põletikku ja naabervähieelsete rakkude muundumine pahaloomulisteks. Praegu on käimas kliinilised uuringud ravimitega, mis eemaldavad selektiivselt elunditest ja kudedest vanu rakke, hoides seeläbi ära degeneratiivseid muutusi elundites ja vähki.

Inimkehas on ligikaudu 300 tüüpi rakke ja kõik need on jagatud kahte suurde rühma: mõned võivad jaguneda ja paljuneda (st mitootiliselt pädev), ja teised postmitootiline- ärge jagunege: need on neuronid, mis on jõudnud diferentseerumise äärmuslikku staadiumisse, kardiomüotsüüdid, granuleeritud leukotsüüdid ja teised.

Meie kehas on uuenevaid kudesid, milles on pidevalt jagunevate rakkude kogum, mis asendab kulunud või surevaid rakke. Selliseid rakke leidub soolestiku krüptides, naha epiteeli basaalkihis, luuüdis (vereloome rakud). Rakkude uuenemine võib toimuda üsna intensiivselt: näiteks sidekoerakud kõhunäärmes vahetuvad iga 24 tunni järel, mao limaskesta rakud - iga kolme päeva järel, leukotsüüdid - iga 10 päeva järel, naharakud - iga kuue nädala järel, umbes 70 g vohavat. peensoole rakud eemaldatakse kehast iga päev.

Tüvirakud, mis eksisteerivad peaaegu kõigis elundites ja kudedes, on võimelised lõpmatuseni jagunema. Kudede regenereerimine toimub tüvirakkude paljunemise tõttu, mis ei saa mitte ainult jaguneda, vaid ka diferentseeruda koe rakkudeks, mille regenereerimine toimub. Tüvirakke leidub müokardis, ajus (hipokampuses ja haistmissibulates) ja teistes kudedes. Sellel on palju lubadusi neurodegeneratiivsete haiguste ja müokardiinfarkti ravis.

Pidevalt uuenevad kuded aitavad kaasa oodatava eluea pikenemisele. Rakkude jagunemisel toimub kudede noorenemine: kahjustatud kohta tulevad uued rakud, samas toimub paranemine (DNA kahjustuse likvideerimine) intensiivsemalt ja koekahjustuse korral on regeneratsioon võimalik. Pole üllatav, et selgroogsete eluiga on palju pikem kui selgrootutel – samadel putukatel, kelle rakud täiskasvanuna ei jagune.

Kuid samal ajal on uuenevad kuded allutatud hüperproliferatsioonile, mis põhjustab kasvajate, sealhulgas pahaloomuliste kasvajate moodustumist. See on tingitud rakkude jagunemise düsregulatsioonist ja mutageneesi suurenenud sagedusest aktiivselt jagunevates rakkudes. Kaasaegsete kontseptsioonide kohaselt vajab rakk pahaloomulisuse omaduse omandamiseks 4–6 mutatsiooni. Mutatsioonid on haruldased ja selleks, et rakk muutuks vähkkasvajaks – see on hinnanguliselt inimese fibroblastide puhul –, peab toimuma umbes 100 jagunemist (selline jagunemiste arv toimub tavaliselt umbes 40-aastasel inimesel).

Tasub muuhulgas meeles pidada, et mutatsioonid on erinevad mutatsioonid ning viimaste genoomiuuringute kohaselt omandab inimene igas põlvkonnas umbes 60 uut mutatsiooni (mida tema vanemate DNA-s ei olnud). Ilmselgelt on enamik neist üsna neutraalsed (vt "Liigutatud tuhat: inimese genoomika kolmas faas"). - Ed.

Et end enda eest kaitsta, on organismis tekkinud spetsiaalsed rakulised mehhanismid. kasvaja supressioon. Üks neist on rakkude replikatiivne vananemine ( vananemine), mis seisneb rakkude jagunemise pöördumatus peatamises rakutsükli G1 staadiumis. Vananedes lõpetab raku jagunemise: see ei reageeri kasvufaktoritele ja muutub resistentseks apoptoosi suhtes.

Hayflicki limiit

Rakkude vananemise fenomeni avastasid esmakordselt 1961. aastal Leonard Hayflick ja kolleegid fibroblastide kultuuris. Selgus, et rakud inimese fibroblastide kultuuris kl head tingimused elavad piiratud aja ja on võimelised kahekordistuma umbes 50 ± 10 korda – ja seda arvu hakati nimetama Hayflicki piiriks. Enne Hayflicki avastust valitses seisukoht, et rakud on surematud ning vananemine ja surm on organismi kui terviku omadused.

Seda kontseptsiooni peeti ümberlükkamatuks, suuresti tänu Carreli katsetele, kes säilitas kana südamerakkude kultuuri 34 aastat (see visati ära alles pärast tema surma). Kuid nagu hiljem selgus, oli Carreli kultuuri surematus artefakt, kuna koos embrüonaalse seerumiga, mis lisati rakkude kasvu söötmele, jõudsid sinna ka embrüonaalsed rakud ise (ja tõenäoliselt ka Carrel). kultuur muutus kaugel sellest, mis ta alguses oli).

Vähirakud on tõeliselt surematud. Seega kasutavad tsütoloogid endiselt HeLa rakke, mis eraldati 1951. aastal Henrietta Lacksi emakakaela kasvajast (eelkõige töötati välja HeLa rakkude abil poliomüeliidi vaktsiin). Need rakud on isegi kosmoses olnud.

Henrietta Lacksi surematuse põneva loo kohta vaadake "Henrietta Lacksi surematud rakud" ja "HeLa rakkude pärijad". - Ed.

Nagu selgus, sõltub Hayflicki piirmäär vanusest: mida vanem on inimene, seda vähem kordi tema rakud kahekordistuvad kultuuris. Huvitav on see, et külmutatud rakud sulatamise ja sellele järgneva kultiveerimise ajal mäletavad enne külmutamist jagunemiste arvu. Tegelikult on raku sees "jagunemisloendur" ja teatud piiri (Hayflicki piir) saavutamisel lõpetab rakk jagunemise - see muutub vananevaks. Vananevatel (vanadel) rakkudel on spetsiifiline morfoloogia – nad on suured, lamedad, suurte tuumadega, väga vakuoleeritud, nende geeniekspressiooniprofiil muutub. Enamikul juhtudel on nad apoptoosi suhtes resistentsed.

Keha vananemist ei saa aga taandada ainult rakkude vananemisele. See on palju enamat raske protsess. Noores organismis on vanu rakke, aga neid on vähe! Kui vananevad rakud kogunevad kudedesse vanusega, algavad degeneratiivsed protsessid, mis põhjustavad vanusega seotud haigusi. Nende haiguste üheks teguriks on nn seniilne "steriilne" põletik, mis on seotud põletikueelsete tsütokiinide ekspressiooniga vanade rakkude poolt.

Teiseks oluliseks bioloogilise vananemise teguriks on kromosoomide struktuur ja nende tipud – telomeerid.

Vananemise telomeeride teooria

Joonis 1. Telomeerid – kromosoomide otsalõigud. Kuna inimesel on 23 paari kromosoome (st 46 tükki), on telomeer 92.

1971. aastal soovitas meie kaasmaalane Aleksei Matvejevitš Olovnikov, et Hayflicki piir on seotud lineaarsete kromosoomide terminaalsete osade "alareplikatsiooniga" (neil on eriline nimi - telomeerid). Fakt on see, et igas raku jagunemise tsüklis lühenevad telomeerid, kuna DNA polümeraas ei suuda sünteesida DNA koopiat selle otsast. Lisaks ennustas Olovnikov olemasolu telomeraas(ensüüm, mis lisab kromosoomide otstesse korduvaid DNA järjestusi), lähtudes sellest, et vastasel juhul oleks aktiivselt jagunevates rakkudes DNA kiiresti “söödud” ja geneetiline materjal kaduma läinud. (Probleem on selles, et telomeraasi aktiivsus on enamikus diferentseerunud rakkudes alla reguleeritud.)

Telomeeridel (joon. 1) on oluline roll: need stabiliseerivad kromosoomide tippe, mis muidu, nagu tsütogeneetikud ütlevad, muutuksid “kleepuvaks”, s.t. alluvad mitmesugustele kromosoomaberratsioonidele, mis viib geneetilise materjali lagunemiseni. Telomeerid koosnevad korduvatest (1000–2000 korda) järjestustest (5'-TTAGGG-3'), mis kokku annab kromosoomitipu kohta 10-15 tuhat nukleotiidipaari. 3'-otsas on telomeeridel üsna pikk üheahelaline DNA piirkond (150–200 nukleotiidi), mis on seotud lassosilmuse moodustamisega (joonis 2). Telomeeridega on seotud mitmed valgud, moodustades kaitsva "korgi" - seda kompleksi nimetatakse peavarju(joonis 3). Shelterin kaitseb telomeere nukleaaside toime ja adhesiooni eest ning ilmselt säilitab kromosoomi terviklikkuse just tema.

Joonis 2. Telomeeride koostis ja struktuur. Korduv rakkude jagunemine telomeraasi aktiivsuse puudumisel põhjustab telomeeride lühenemist ja replikatiivne vananemine.

Joonis 3. Telomeerikompleksi struktuur ( peavarju). Telomeerid asuvad kromosoomide otstes ja koosnevad TTAGGG tandemkordustest, mis lõpevad 32-meerilise üleulatuva üksiku ahelaga. Seotud telomeerse DNA-ga varjupaik- kuue valgu kompleks: TRF1, TRF2, RAP1, TIN2, TPP1 ja POT1.

Kromosoomide kaitsmata otsad tajub rakk geneetilise materjali kahjustusena, mis aktiveerib DNA parandamise. Telomeerikompleks koos shelteriiniga "stabiliseerib" kromosoomiotsi, kaitstes kogu kromosoomi hävimise eest. Vananevates rakkudes rikub telomeeride kriitiline lühenemine seda kaitsefunktsiooni, millega seoses hakkavad tekkima kromosoomiaberratsioonid, mis sageli põhjustavad pahaloomulist kasvajat. Selle vältimiseks blokeerivad spetsiaalsed molekulaarsed mehhanismid rakkude jagunemist ja rakk läheb olekusse vananemine- rakutsükli pöördumatu peatumine. Sel juhul on tagatud, et rakk ei saa paljuneda, mis tähendab, et see ei suuda moodustada kasvajat. Kahjustatud vananemisega rakkudel (mis paljunevad vaatamata telomeeride düsfunktsioonile) tekivad kromosoomiaberratsioonid.

Telomeeride pikkus ja nende lühenemise kiirus sõltub vanusest. Inimestel varieerub telomeeride pikkus 15 tuhandest aluspaarist (kb) sünnihetkel kuni 5 kb-ni sünnihetkel. krooniliste haiguste korral. Telomeeride pikkus on maksimaalne 18-kuustel lastel ja seejärel väheneb see kiiresti 12 kb-ni. viieaastaselt. Pärast seda lühendamise kiirus väheneb.

Telomeerid on lühendatud erinevad inimesed erinevatel kiirustel. Niisiis mõjutab seda kiirust tugevalt stress. E. Blackburn (Nobeli füsioloogia- või meditsiinipreemia laureaat 2009) leidis, et pidevalt stressis olevatel naistel (näiteks krooniliselt haigete laste emadel) on eakaaslastega võrreldes oluliselt lühemad telomeerid (umbes kümne aasta võrra!). E. Blackburni labor on välja töötanud kaubandusliku testi, et määrata " bioloogiline vanus» inimesed telomeeri pikkuse alusel.

Kummalisel kombel on hiirtel väga pikad telomeerid (50–40 kb võrreldes 10–15 kb inimestel). Mõnede laborihiirte liinide telomeeride pikkus on kuni 150 kb. Veelgi enam, hiirtel on telomeraas alati aktiivne, mis takistab telomeeride lühenemist. Kuid nagu kõik teavad, ei muuda see hiiri surematuks. Vähe sellest, neil tekivad kasvajad palju sagedamini kui inimestel, mis viitab sellele, et telomeeride lühenemine kasvajatevastase kaitsemehhanismina ei tööta hiirtel.

Kui võrrelda telomeeride pikkust ja telomeraasi aktiivsust erinevatel imetajatel, siis selgus, et liigid, mida iseloomustab rakkude replikatiivne vananemine, on pikema elueaga ja suurema kaaluga. Need on näiteks vaalad, kelle eluiga võib ulatuda 200 aastani. Replikatiivne vananemine on selliste organismide jaoks lihtsalt vajalik, kuna liiga paljud jagunemised põhjustavad palju mutatsioone, millega tuleb kuidagi toime tulla. Arvatavasti on replikatiivne vananemine selline võitlusmehhanism, millega kaasneb ka telomeraasi allasurumine.

Diferentseerunud rakkude vananemine toimub erinevalt. Nii neuronid kui ka kardiomüotsüüdid vananevad, kuid nad ei jagune! Näiteks koguvad nad lipofustsiini, seniilset pigmenti, mis häirib rakkude funktsioneerimist ja käivitab apoptoosi. Rasv koguneb vanusega maksa ja põrna rakkudesse.

Seos rakkude replikatiivse vananemise ja keha vananemise vahel ei ole rangelt võttes tõestatud, kuid vanusega seotud patoloogiaga kaasneb ka rakkude vananemine (joonis 4). Eakate pahaloomulised kasvajad on enamasti seotud kudede uuenemisega. Onkoloogilised haigused on arenenud riikides üks peamisi haigestumuse ja suremuse põhjuseid ning iseseisev riskitegur. vähk on lihtsalt... vanus. Kasvajahaigustest põhjustatud surmajuhtumite arv suureneb plahvatuslikult koos vanusega, nagu ka üldine suremus. See ütleb meile, et vananemise ja kantserogeneesi vahel on fundamentaalne seos.

Joonis 4. Inimese fibroblastiliin WI-38, mis on histokeemiliselt värvitud β-galaktosidaasi aktiivsuse suhtes. A - noor; B - vana (vananev).

Telomeraas – ensüüm, mida ennustati

Kehal peab olema mehhanism, mis kompenseerib telomeeride lühenemist, – sellise oletuse tegi A.M. Olovnikov. Tõepoolest, 1984. aastal avastas Carol Greider sellise ensüümi ja pani sellele nime telomeraas. Telomeraas (joonis 5) on pöördtranskriptaas, mis suurendab telomeeride pikkust, kompenseerides nende alareplikatsiooni. 2009. aastal pälvisid E. Blackburn, K. Greider ja D. Szostak Nobeli preemia selle ensüümi avastamise ning telomeeride ja telomeraasi uurimise alaste tööde eest (vt: "Aatumatu Nobeli preemia: 2009. aasta austatud töö telomeeride ja telomeraasi alal").

Joonis 5. Telomeraas sisaldab katalüütilist komponenti (TERT pöördtranskriptaas), telomeraasi RNA-d (hTR või TERC), mis sisaldab kahte telomeerse korduse koopiat ja on telomeeride sünteesi malliks, ja düskeriini valku.

E. Blackburni sõnul osaleb telomeraas umbes 70 geeni aktiivsuse reguleerimises. Telomeraas on aktiivne idutee ja embrüo kudedes, tüvirakkudes ja prolifereeruvates rakkudes. Seda leidub 90% vähi kasvajatest, mis tagab vähirakkude kontrollimatu paljunemise. Praegu on vähi raviks kasutatavate ravimite hulgas ka telomeraasi inhibiitor. Kuid enamikus täiskasvanud organismi somaatilistes rakkudes ei ole telomeraas aktiivne.

Paljud stiimulid võivad viia raku vananemisseisundisse – telomeeride düsfunktsioon, mutageensetest keskkonnamõjudest põhjustatud DNA kahjustused, endogeensed protsessid, tugevad mitogeensed signaalid (onkogeenide Ras, Raf, Mek, Mos, E2F-1 jne üleekspressioon), häired. kromatiin, stress jne. Tegelikult lõpetavad rakud jagunemise – muutuvad vananevaks – vastuseks potentsiaalselt vähki põhjustavatele sündmustele.

Genoomi valvur

Telomeeride düsfunktsioon, mis tekib siis, kui neid lühendatakse või kui shelteriini funktsioon on häiritud, aktiveerib p53 valgu. See transkriptsioonifaktor viib raku vananemisseisundisse või kutsub esile apoptoosi. P53 puudumisel tekib kromosoomide ebastabiilsus, mis on iseloomulik inimese kartsinoomidele. P53 valgu mutatsioonid leitakse 50% rinna adenokartsinoomidest ja 40–60% kolorektaalsetest adenokartsinoomidest. Seetõttu nimetatakse p53 sageli "genoomi valvuriks".

Telomeraas aktiveerub uuesti enamiku epiteeli päritolu kasvajate puhul, mis on iseloomulikud eakatele inimestele. Usutakse, et telomeraasi taasaktiveerimine on oluline samm pahaloomulistes protsessides, kuna see võimaldab vähirakkudel Hayflicki piirist "üle vaadata". Telomeeride düsfunktsioon aitab kaasa kromosoomide fusioonidele ja aberratsioonidele, mis p53 puudumisel põhjustab kõige sagedamini pahaloomulisi kasvajaid.

Rakkude vananemise molekulaarsetest mehhanismidest

Joonis 6. Rakutsükli skeem. Rakutsükkel jaguneb neljaks etapiks: 1.G1(eelsünteetiline) - periood, mil rakk valmistub DNA replikatsiooniks. Selles etapis võib rakutsükkel peatuda, kui tuvastatakse DNA kahjustus (paranemise ajaks). Kui DNA replikatsioonis leitakse vigu ja neid ei saa parandada, ei liigu rakk S-faasi. 2.S(sünteetiline) – kui toimub DNA replikatsioon. 3. G2(postsünteetiline) - raku ettevalmistamine mitoosiks, kui kontrollitakse DNA replikatsiooni täpsust; kui tuvastatakse alareplitseeritud fragmente või muid sünteesi rikkumisi, ei toimu üleminekut järgmisse etappi (mitoosi). 4. M(mitoos) - raku spindli moodustumine, segregatsioon (kromosoomide eraldamine) ja kahe tütarraku moodustumine (õige jagunemine).

Selleks, et mõista raku vananemisseisundisse ülemineku molekulaarseid mehhanisme, tuletan teile meelde, kuidas toimub rakkude jagunemine.

Rakkude paljunemise protsessi nimetatakse proliferatsiooniks. Raku eluiga jagunemisest jagunemiseni nimetatakse rakutsükliks. Paljunemisprotsessi reguleerivad nii rakk ise – autokriinsed kasvufaktorid – kui ka selle mikrokeskkond – parakriinsed signaalid.

Proliferatsiooni aktiveerimine toimub rakumembraani kaudu, mis sisaldab retseptoreid, mis tajuvad mitogeenseid signaale – need on peamiselt kasvufaktorid ja rakkudevahelised kontaktsignaalid. Kasvufaktorid on tavaliselt peptiidse iseloomuga (tänaseks on neist teada umbes 100). Nendeks on näiteks trombotsüütide kasvufaktor, mis osaleb tromboosi ja haavade paranemises, epiteeli kasvufaktor, erinevad tsütokiinid – interleukiinid, tuumori nekroosifaktor, kolooniaid stimuleerivad faktorid jne. Pärast proliferatsiooni aktiveerimist väljub rakk G0 puhkefaasist ja algab rakutsükkel (joonis 6).

Rakutsüklit reguleerivad tsükliinist sõltuvad kinaasid, mis on rakutsükli iga etapi jaoks erinevad. Neid aktiveerivad tsükliinid ja inaktiveerivad mitmed inhibiitorid. Sellise keerulise regulatsiooni eesmärk on tagada võimalikult väheste vigadega DNA süntees, et ka tütarrakkudel oleks absoluutselt identne pärilikkusmaterjal. DNA kopeerimise õigsuse kontrollimine toimub neljas tsükli "kontrollpunktis": vigade tuvastamisel rakutsükkel peatub ja DNA parandamine lülitub sisse. Kui DNA struktuuri kahjustust saab parandada, jätkub rakutsükkel. Kui ei, siis on rakul parem teha enesetapp (apoptoosi teel), et vältida vähiks muutumist.

Molekulaarseid mehhanisme, mis viivad pöördumatu rakutsükli peatamiseni, kontrollivad kasvaja supressorgeenid, sealhulgas p53 ja pRB, mis on seotud tsükliinist sõltuvate kinaaside inhibiitoritega. Rakutsükli supressiooni G1 faasis viib läbi valk p53, mis toimib tsükliinist sõltuva kinaasi p21 inhibiitori kaudu. Transkriptsioonifaktor p53 aktiveerub DNA kahjustuse ajal ja selle ülesanne on eemaldada paljunevate rakkude kogumist potentsiaalselt onkogeensed (sellest ka hüüdnimi p53 – "genoomi valvur"). Seda seisukohta toetab asjaolu, et p53 mutatsioonid leitakse ~ 50% pahaloomulistest kasvajatest. Teine p53 aktiivsuse ilming on seotud kõige kahjustatud rakkude apoptoosiga.

Rakkude vananemine ja vanusega seotud haigused

Joonis 7. Rakkude vananemise ja keha vananemise vaheline seos.

Vananevad rakud kogunevad koos vanusega ja aitavad kaasa vanusega seotud haiguste tekkele. Need vähendavad koe proliferatiivset potentsiaali ja kurnavad tüvirakkude kogumit, mis viib degeneratiivsete kudede häireteni ning vähendab taastumis- ja uuenemisvõimet.

Vananevaid rakke iseloomustab spetsiifiline geeniekspressioon: nad eritavad põletikulisi tsütokiine ja metalloproteinaase, mis hävitavad rakuvälise maatriksi. Selgub, et vanad rakud tekitavad loid seniilset põletikku ja vanade fibroblastide kuhjumine nahka põhjustab vanusega seotud haavade paranemisvõime langust (joon. 7). Vanad rakud stimuleerivad ka lähedalasuvate vähieelsete rakkude vohamist ja pahaloomulist kasvajat epiteeli kasvufaktori sekretsiooni kaudu.

Vananevad rakud akumuleeruvad paljudes inimese kudedes, esinevad aterosklerootilistes naastudes, nahahaavandites, artriitilistes liigestes ning eesnäärme ja maksa healoomulistes ja preneoplastilistes hüperproliferatiivsetes kahjustustes. Vähkkasvajate kiiritamisel lähevad mõned rakud ka vananemisseisundisse, tagades sellega haiguse retsidiivid.

Seega demonstreerib rakkude vananemine negatiivse pleiotroopia mõju, mille olemus seisneb selles, et see, mis on hea noorele organismile, võib muutuda vanale halvaks. Kõige ilmekam näide on põletikulised protsessid. Põletiku väljendunud reaktsioon aitab kaasa noore organismi kiirele taastumisele nakkushaiguste korral. Vanemas eas põhjustavad aktiivsed põletikulised protsessid vanusega seotud haigusi. Praeguseks on üldtunnustatud seisukoht, et põletikul on määrav roll peaaegu kõigi vanusega seotud haiguste puhul, alustades neurodegeneratiivsetest.

ROS-i rünnakute tagajärjel on mitokondrid kahjustatud. Nende kahjustuste kuhjumine on vananemise olemus.
Leonard Hayflicki rakkude vananemise teooria
1961 Leonard Hayflick esitas tõendeid selle kohta, et isegi ideaalsetes kultiveerimistingimustes suudavad inimese embrüonaalsed fibroblastid jaguneda vaid piiratud arvu kordi (50± 10). Rakkude elu viimast faasi kultuuris võrreldi rakkude vananemisega ja nähtust ennast nimetati autori nime järgi "Hayflicki piiriks". Hayflick ise sellele nähtusele seletust ei pakkunud.
Olovnikovi telomeerne teooria
1971. aastal asus Venemaa Teaduste Akadeemia Biokeemilise Füüsika Instituudi teadur A.M. Olovnikov, kasutades andmeid DNA sünteesi põhimõtete kohta rakkudes, esitas hüpoteesi, mille kohaselt"Hayflicki piir" See on tingitud asjaolust, et iga raku jagunemisega kromosoomid veidi lühenevad. Kromosoomidel on spetsiaalsed otsalõigud – telomeerid, mis pärast iga kromosoomide kahekordistumist muutuvad veidi lühemaks ja ühel hetkel lühenevad nii palju, et rakk ei saa enam jaguneda. Siis kaotab see järk-järgult oma elujõulisuse – see on telomeerse teooria järgi rakkude vananemine. 1985. aastal avastatud telomeraasi ensüüm, mis viib lõpule lühendatud telomeeride ehituse sugurakkudes ja kasvajarakkudes, tagades nende surematuse, oli Olovnikovi teooria hiilgav kinnitus. Tõsi, 50-60 jagunemise piir ei kehti kaugeltki kõigi rakkude puhul: vähk ja tüvirakud võivad teoreetiliselt lõpmatuseni jaguneda, elusorganismis võivad tüvirakud jaguneda mitte kümneid, vaid tuhandeid kordi, küll aga seos rakkude vananemise ja telomeeride lühenemine on üldiselt tunnustatud.
Vananemise kõrguse teooria
Selle esitas ja põhjendas eelmise sajandi 50ndate alguses Leningradi teadlane Vladimir Dilman. Selle teooria kohaselt alustab vananemismehhanism oma tööd hüpotalamuse tundlikkuse läve pidevas tõusuga hormoonide taseme suhtes veres. Selle tulemusena suureneb tsirkuleerivate hormoonide kontsentratsioon. Selle tulemusena tekivad mitmesugused patoloogiliste seisundite vormid, sealhulgas vanadusele iseloomulikud: rasvumine, diabeet, ateroskleroos, kankrüofiilia, depressioon, metaboolne immunosupressioon, hüpertensioon, hüperadaptatsioon, autoimmuunhaigused ja menopaus. Need haigused toovad kaasa vananemise ja

Vabade radikaalide teooria -Harman, 1956.

Ristsidemete teooria -Bjorksten, 1968

See vananemismehhanism sarnaneb natuke vabade radikaalidega. Ainult agressiivsete ainete rolli mängivad siin suhkrud, ennekõike glükoos, mis on kehas alati olemas. Suhkrud võivad reageerida keemiliselt erinevate valkudega. Sel juhul võivad nende valkude funktsioonid loomulikult häirida. Kuid veelgi hullem on see, et suhkrumolekulidel on valkudega kombineerituna võime valgumolekule üksteisega "ristsida". Seetõttu hakkavad rakud halvemini töötama. Nad koguvad rakujääke. Sellise valkude ristsidumise üheks ilminguks on kudede elastsuse vähenemine. Väliselt on kõige märgatavam kortsude ilmumine nahale. Kuid palju rohkem kahju põhjustab veresoonte ja kopsude elastsuse kadu. Põhimõtteliselt on rakkudel mehhanismid selliste ristsidemete hävitamiseks. Kuid see protsess nõuab kehalt palju energiat.

Olemas juba täna ravimid, mis lõhuvad sisemisi ristsidemeid ja muudavad need raku toitaineteks.

Rakkude proliferatsioonipiiranguteooria (programmeeritud vananemise teooria) – Hayflick, Moorhead, 1961

1961. aastal esitas Leonard Hayflick tõendeid selle kohta, et isegi ideaalsetes kultiveerimistingimustes suudavad inimese embrüonaalsed fibroblastid jaguneda vaid piiratud arvu kordi (50 + 10). Rakkude elu viimast faasi kultuuris võrreldi rakkude vananemisega ja nähtust ennast nimetati autori nime järgi "Hayflicki piiriks". Hayflick ise sellele nähtusele seletust ei pakkunud.

Vananemise telomeeriteooria - A.M. Olovnikov, 1971

1971. aastal asus Venemaa Teaduste Akadeemia Biokeemilise Füüsika Instituudi teadur A.M. Olovnikov, kasutades andmeid DNA sünteesi põhimõtete kohta rakkudes, pakkus välja hüpoteesi, mille kohaselt "Hayflicki piir" on seletatav asjaoluga, et iga raku jagunemisega kromosoomid veidi lühenevad. Kromosoomidel on spetsiaalsed otsalõigud – telomeerid, mis pärast iga kromosoomide kahekordistumist muutuvad veidi lühemaks ja ühel hetkel lühenevad nii palju, et rakk ei saa enam jaguneda. Siis kaotab see järk-järgult oma elujõulisuse – see on telomeerse teooria järgi rakkude vananemine. 1985. aastal avastatud telomeraasi ensüüm, mis viib lõpule lühenenud telomeeride ehituse sugurakkudes ja kasvajarakkudes, tagades nende surematuse, oli Olovnikovi teooria hiilgav kinnitus.

Redusoomi teooria - A.M. Olovnikov, 2003

Valguga kaetud lineaarne DNA molekul (redusoom) on kromosomaalse DNA segmendi koopia. Sarnaselt telomeersele DNA-le lüheneb redusoomne lineaarne DNA aja jooksul. Seetõttu vähenevad väikesed redusoomid järk-järgult; sellest ka nende nimi. Koos DNA kadumisega redusoomis väheneb ka selles sisalduvate erinevate geenide hulk. Redusomaalsete DNA molekulide lühenemine (ja sellest tulenev muutus redusoomide geenide komplektis muudab erinevate kromosomaalsete geenide ekspressioonitaset vanusega ja on sellest tulenevalt peamine vahend isendi arengu bioloogilise aja mõõtmisel).

INIMESE KEEDE JA ORGANITE KASVU PEAMISED LIIGID.

Üldine tüüp(üldiselt - keha, lihased, luustik, hingamiselundid, maks). Nad kordavad kehapikkuse kasvukõvera kulgu ja neil on kaks kasvu intensiivsuse tippu – esimesel eluaastal ja puberteedieas.

Aju ja pea tüüp(aju ja seljaaju, silmad, pea suurus). Need arenevad enne mis tahes muud kehaosa. Nende intensiivset kasvu täheldatakse kohe pärast sündi ja 10-12-aastaselt saavutavad nad täiskasvanud inimese suuruse.

Lümfoidne tüüp(harknääre, lümfisõlmed, soolestiku lümfoidkude, põrn, mandlid). Lümfoidkude kasvab intensiivselt ja saavutab oma maksimaalse arengu (rohkem kui täiskasvanul) enne puberteediea algust (11-12 aastat) ning seejärel, tõenäoliselt suguhormoonide mõjul, läbib ta täiskasvanud inimesele omase tasemeni vastupidise arengu. .

4)reproduktiivne tüüp(munandid, eesnääre, seemnepõiekesed, munasarjad, munajuhad). Nende elundite suurus ei suurene peaaegu enne puberteeti ja saavutab seejärel kiiresti täiskasvanud organismi reproduktiivorganite suuruse.

Ja vananemise rakulised alused

20. sajandi esimesel poolel oli üldtunnustatud idee, et rakud on surematud ja vananemine on protsess, mis kuskil toimub. vahel rakud. Keegi ei kujutanud ette, et selline asi võiks olla “rakkude vahel”, aga põhjendus oli üsna loogiline. Kuna üherakulised organismid, nii palju kui näete, ei vanane ja hulkraksed organismid vananevad ilmselgelt, tähendab see, et midagi toimub rakkudevahelisel, mitte rakusisesel tasemel, eks?

Seda seisukohta toetas Alexis Carreli töö, mis ilmselt tõestas rakkude surematust. Carrel oli väga lugupeetud prantsuse kirurg ja bioloog, aga ka väga vastuoluline isiksus. Carrel oli innukas katoliiklane; tema sõnul jälgis ta 1902. aastal Lourdesis sureva naise imelist paranemist. Pärast seda pidi Carrel Prantsusmaalt lahkuma, sest Prantsuse õpetatud ühiskonna antiklerikaalsete meeleolude tõttu ei leidnud ta tööd. Ta kolis Chicagosse Hulli laborisse; just seal viis ta läbi oma katsed veresoonte õmblemisel ning veresoonte ja elundite siirdamisel, tänu millele sai ta Nobeli preemia.

1912. aastal viis Carrel läbi oma kuulsad kanasüdame katsed. Ta kasvatas laboris kana südamerakke, lisades iga päev toitainete puljongit ja mõõtes hoolikalt rakkude jagunemist. Kuust kuusse 34 aasta jooksul jälgisid Carrel ja tema kolleegid rakke, kuid ei märganud vananemise märke. Tundus, et rakud jagunesid igavesti, aeglustamata, peatumata, vigadeta. Kui tal oli õigus, on rakud tõeliselt surematud.

Keegi ei vaidlustanud Carreli teooriat aastakümneid. Kuid ta osutus ekslikuks.

Alles palju hiljem avastati Carreli katseprotseduuris tõsine viga. Carrelile teadmata igapäevane toitainepuljong sisaldas noori südamerakke.

Loomulikult õitsesid rakukultuurid noorte rakkude pideva lisamisega. Kuid ilma noorte südamerakkude igapäevase lisamiseta sureks Carreli kultuur väga kiiresti.

Carrel ja tema kolleegid ei võinud tõepoolest oma veast teadlikud olla, kuigi mõned seavad kahtluse alla nende aususe. Kahjuks oli nende tööl kaugeleulatuv mõju kogu bioloogiale. Asi pole ainult selles, et terve põlvkond uskus nende ekslikke tulemusi: see viga mõjutab ka sajand hiljem ikka veel mõnda bioloogilise teooria aspekti ja toob kaasa mitmesuguseid eelarvamusi.

Kulus 15 aastat ja palju põlgust, enne kui Hayflicki teooria lõpuks omaks võeti. Hay Flick ise ütles 2011. aastal The Lancetile antud intervjuus: "Väga raske on torpedeerida pool sajandit üldiselt aktsepteeritud seisukohta – isegi teaduses."

Carreli vea avastas 1960. aastate alguses San Francisco California ülikooli anatoomiaprofessor Leonard Hayflick. Hayflick ja tema kolleegid üritasid Carreli tööd reprodutseerida. Vaatamata oma parimatele pingutustele ei suutnud Hayflick ja meeskond kunagi saada surematut rakuliini. Nad said peagi aru, mida Carrel oli valesti teinud. Hayflicki meeskond, erinevalt Carrelist, oli väga ettevaatlik, et mitte tuua kultuuri uusi rakke. Nad leidsid, et rakuliinid vananevad ühtlaselt pärast fikseeritud arvu jagunemisi ja kaotavad lõpuks oma jagunemisvõime.

Teatava hirmuga – ja oma teaduspubliku kõige tugevama usaldamatuse taustal – avaldasid nad oma tööd. Kõik, kes proovisid katset korrata, välistades hoolikalt uute rakkude lisamise, said samad tulemused. Carrel eksis. Rakud vananevad.

Hayflicki ja tema meeskonna töö põhjal ilmus "Hayflicki piiri" kontseptsioon. Lihtsamalt öeldes väidab see teooria, et enamik rakke suudab jaguneda ainult kindla arvu kordi (enamik inimese rakke on vahemikus 40 kuni 60) ja jagunemise kiirus väheneb järk-järgult, kuni rakud muutuvad uinuvaks ega ole võimelised edasiseks jagunemiseks. Teisisõnu, rakud ei vanane, sest aeg möödub: rakkude vananemine on tingitud jagunemisest. Hayflick nimetas rakutuuma rakkude vananemise võtmekomponendiks: see kontrollis niinimetatud "rakukella".

Mul on väga hea meel öelda, et dr Hayflick on olnud mu sõber üle 30 aasta. Hayflick ei salli lolle, kuid ta on väga aus ja üks julgemaid inimesi, keda ma tean. Lisaks on ta üks silmapaistvamaid teadlasi ajaloos: ta suutis üksinda ümber pöörata enam kui 50 aastat vananemise kohta valitsenud dogma.

Huvitav on see, et erinevatel liikidel ja isegi rakutüüpidel on erinevad Hayflicki piirid. Oodatava eluea ja Hayflicki piiri vahel on korrelatsioon, kuid see on ebatäpne – pigem vihjav kui lõplik. Hiired elavad kolm aastat ja nende Hayflicki piirang on 15 jaotust. Galapagose kilpkonnadel, kes elavad 200 aastat, on Hayflicki piir umbes 110 jaotust. Inimese fibroblastides on Hayflicki piir nelikümmend kuni kuuskümmend jaotust.

Hayflicki piiri olemasolu on oluliselt muutnud arusaama rakkude vananemisest. Ta räägib vananemisest sees rakud, mitte vahel neid. Pole olemas salapärast ainet ega kogu keha hõlmavat protsessi, mis vananemist ajendab. Sellel ideel on ka empiirilisi tõendeid, mis põhinevad katsetel ja meie teadmistel inimeste haigustest. Rakud, mis ei jagune, ei näita rakkude vananemise märke, kuid jagunevates rakkudes määrab "vanuse" olenemata sellest, kui palju aega on möödas, rakkude jagunemiste arv, mitte selle eluiga. Nagu paljud teisedki meie keharakud, jagunevad pärgarterite vaskulaarrakud ja ajus gliiarakud, nende telomeerid lühenevad ja algab vananemine; need on need, mis põhjustavad aju. Südame lihasrakud ja aju neuronid ei vanane, kuid nende vananemine sõltub teistest rakkudest ja kui see juhtub, jääme haigeks. Vananemine toimub rakkudes, mis jagunevad ja põhjustab haigusi teistes rakkudes, mis ei pruugi üldse jaguneda – või vananevad.

Rakkude vananemine on nüüdseks üldtunnustatud idee, kuid aja jooksul oleme hakanud leppima üldisema mudeliga: rakkude vananemine põhjustab vanusega seotud haigusi ja organismi enda vananemist. Kui teie rakud on noored, siis olete noor. Kui teie rakud on vanad, olete vana. Vananemine on rakkude lagunemise tulemus. Kõik on nii lihtne – ja nii keeruline. See tähendab, et kui teil õnnestub kuidagi hoida oma rakke vananemast, siis olete igavesti noor. Kuid paljudel on seda mõtet väga raske aktsepteerida – isegi mu sõber Hayflick.

Olen kuulnud Hayflicki mitu korda rääkimas rakkude vananemisest ja selle seosest inimeste vananemisega. Tavaliselt alustab ta oma loengut sellega, et me ei saa vananemisprotsessi peatada, rääkimata selle tagasipööramisest. Tavaliselt kasutab ta analoogiat vana satelliidi ülelennuga Päikesesüsteem: see kogub tolmu ja kosmiliste kiirte kahjustusi ning "vanaks" ning järk-järgult lakkab selle õrn varustus töötamast.

"Inimesed," ütleb ta, "on nagu satelliidid. Ka nemad saavad viga ja vananevad ning seda ei saa muuta.

Seejärel selgitab ta oma tööd, veendudes, et publik mõistab rakkude vananemise mehhanisme ja piiranguid ning meie rakkudes sisalduvat nn replikomeetrit, mis mõõdab jagunemiste arvu ja põhjustab rakkude vananemist.

Kogu oma skeptilisusest hoolimata lõpetab Hayflick loengud sageli optimistlikul noodil, vihjates, et meil on siiski võimalus vanusest tingitud probleemidega kuidagi toime tulla.

Hayflicki "replikameeter", nagu me nüüd teame, on telomeer. Ja võime vananemisprobleeme leevendada sisaldub telomeraasi nimelises ensüümis, mis mõjutab telomeeride lühenemist.

ja jah, kaasaegsed uuringudöeldakse, et kui suudame telomeeride pikkust muuta, siis võib-olla suudame vananemist aeglustada või isegi tagasi pöörata.

Idee, et vananemist saab paika panna juba sünnihetkest, esitas saksa darvinistlik teadlane August Weismann (Friedrich Leopold August Weismann, 1834-1914). Oma kuulsas loengus 1891. aastal tegi Weismann ettepaneku, et vanadussurm tekkis evolutsiooni käigus:<Я рассматриваю смерть не как первичную необходимость, а как нечто приобретенное вторично в процессе адаптации:>.

Vananemise teooriate klassifitseerimise lähenemisviisid

Organismide vananemist selgitavaid teooriaid võib liigitada mitmeti.
Näiteks jaguneb kolme rühma: geneetilised teooriad, milles geneetiliselt juhitud programmeeritud<биологические часы>, nagu telomeerid reguleerivad kasvu, küpsust ja vanadust, neuroendokriinseid teooriaid ja kahjustuste kuhjumise teooriaid. Üldiselt on see jaotus pigem tinglik, sest kõik need mehhanismid on olulised ja omavahel seotud.

Samuti on 2 suurt rühma: stohhastilised (tõenäosuslikud) teooriad ja programmeeritud vananemise teooriad.
Teooriaid on võimalik liigitada elusaine organiseerituse taseme järgi.
Vastavalt V.N. Venemaa Gerontoloogia Seltsi juhi Anisimovi sõnul on kõige silmatorkavamad teooriad D. Harmani 1956. aastal esitatud vabade radikaalide teooria (Harman, 1956, 1998), L. Hayflicki rakkude (replikatiivse) vananemise teooria (Hayflick, Moorhead, 1961). Hayflick, 1998), A. M. Olovnikovi telomeeriteooria (Olovnikov, 1971; Olovnikov, 1996), vananemise kõrgusteooria V. M. Dilman (Dilman, 1987; Dilman, 1971, 1994) ja T. Kirkwoodi kulutatava sooma teooria (Kirkwood, 1997, 2002). 1956. aastal D. Harmani poolt välja pakutud vabade radikaalide teooria, L. Hayflicki rakkude (replikatiivse) vananemise teooria ja A. M. Olovnikovi telomeerne teooria, V. M. Dilmani vananemise kõrgusteooria.

Stohhastilise vananemise teooriate klassifikatsioon

(Schulz-Aellen, 1997)

• Somaatiliste mutatsioonide teooria – somaatilised mutatsioonid häirivad geneetilist teavet ja vähendavad rakkude funktsiooni
• Vea katastroof – vead transkriptsiooni- ja/või translatsiooniprotsessides vähendavad raku efektiivsust
• DNA kahjustus, DNA parandamine – DNA kahjustusi parandatakse pidevalt erinevate mehhanismide abil. Remondi efektiivsus on positiivses korrelatsioonis elueaga ja väheneb koos vanusega
• Valgukahjustus – valkude ja ensüümide konformatsioonilised kõrvalekalded (ristsidemed) kahjustavad raku funktsiooni
• Ristsidemed – oluliste makromolekulide (nagu kollageen) keemilised ristsidemed põhjustavad rakkude ja kudede talitlushäireid.
• Kulumine – kahjustuste kogunemine sisse Igapäevane elu vähendab keha efektiivsust

Programmeeritud vananemise teooriate klassifikatsioon

(Schulz-Aellen, 1997)

• Geneetilised teooriad – vananemist põhjustavad programmeeritud muutused geeniekspressioonis või spetsiifiliste valkude ekspressioon
• Surma geenid – on rakusurma geenid
• Selektiivne surm – rakusurm on tingitud spetsiifiliste membraaniretseptorite olemasolust
• Telomeeride lühenemine – telomeeride lühenemine vanusega in vitro ja in vivo põhjustab kromosoomide ebastabiilsust ja rakusurma
• Diferentseerumishäired – vead geenide aktivatsiooni-represseerimise mehhanismides, mis põhjustavad liigsete, mittevajalike või mittevajalike valkude sünteesi
• Kogunemine<загрязнений>- Ainevahetuse jääkainete kogunemine vähendab rakkude elujõulisust
• Neuroendokriinsed teooriad – Närvisüsteemi puudulikkus ja endokriinsüsteemid homöostaasi säilitamisel. Homöostaasi kaotus viib vananemiseni ja surmani
• Immunoloogiline teooria – teatud alleelid võivad pikendada või lühendada eluiga.
• Ainevahetuse teooriad – pikaealisus on pöördvõrdeline ainevahetuse kiirusega
• Vabade radikaalide teooria – pikaealisus on pöördvõrdeline vabade radikaalide kahjustuse astmega ja otseselt võrdeline antioksüdantide süsteemide tõhususega
• Vananemiskell – vananemine ja surm on etteantud bioloogilise plaani tulemus
• Evolutsiooniteooriad – looduslik valik kõrvaldab isendid pärast järglaste saamist

Vananemise olulisemate teooriate klassifikatsioon integratsioonitaseme järgi

(Yin, Chen, 2005)

Organismi integratsiooni tase
Kulumise teooria – Sacher, 1966
Vigade katastroofiteooria – Orgel, 1963
Stressivigastuste teooria – Stlye, 1970
Automürgistuse teooria - Metchnikoff, 1904
evolutsiooniteooria(programmeeritud vananemise teooria) – Williams, 1957
Info säilitamise teooria (programmeeritud vananemise teooria)

Organite tase
Endokriinsüsteemi teooria - Korenchevsky, 1961
Immunoloogiline teooria – Walford, 1969
Aju pärssimine

Raku tase
Rakumembraani teooria – Zg-Nagy, 1978
Somaatiliste mutatsioonide teooria – Szillard, 1959
Mitokondriaalne teooria – Miquel et al., 1980
Mitokondriaalne-lüsosomaalne teooria – Brunk, Terman, 2002
Rakkude proliferatsioonipiiranguteooria (programmeeritud vananemise teooria) – Hayflick, Moorhead, 1961

Molekulaarne tase
DNA kahjustuste akumulatsiooni teooria – Vilenchik, 1970
Mikroelementide teooria – Eichhorn, 1979
Vabade radikaalide teooria – Harman, 1956
Pipraga ristsidemete teooria – Bjorksten, 1968
Oksüdatiivse stressi teooria – Sohal, Allen, 1990; Yu, Yang, 1996
Mitteensümaatilise glükosüülimise teooria – Cerami, 1985
Karbonüülmürgistuse teooria – Yin, Brunk, 1995
Saastekatastroofi teooria – Terman, 2001
Geenmutatsioonide teooria
Telomeeride lühenemise teooria (programmeeritud vananemise teooria) - Olovnikov, 1971

Muud lähenemised
Vananemine kui entroopia – Sacher, 1967; Bortz, 1986
Matemaatilised teooriad ja erinevad ühtsed teooriad - Sohal, Alle, 1990;
Zg-Nagy, 1991; Kowald, Kirkwood, 1994

Denham Harmani vabade radikaalide vananemise teooria

Leonard Hayflicki rakkude vananemise teooria

Vananemise kõrguse teooria

Selle esitas ja põhjendas eelmise sajandi 50ndate alguses Leningradi teadlane Vladimir Dilman. Selle teooria kohaselt alustab vananemismehhanism oma tööd hüpotalamuse tundlikkuse läve pidevas tõusuga hormoonide taseme suhtes veres. Selle tulemusena suureneb tsirkuleerivate hormoonide kontsentratsioon. Selle tulemusena tekivad mitmesugused patoloogiliste seisundite vormid, sealhulgas vanadusele iseloomulikud: rasvumine, diabeet, ateroskleroos, kankrüofiilia, depressioon, metaboolne immunosupressioon, hüpertensioon, hüperadaptatsioon, autoimmuunhaigused ja menopaus. Need haigused põhjustavad vananemist ja lõpuks surma.
Teisisõnu, kehas on suur bioloogiline kell, mis loeb talle määratud eluaega sünnist surmani. Teatud hetkel käivitavad need kellad kehas hävitavad protsessid, mida tavaliselt nimetatakse vananemiseks.
Dilmani sõnul on vananemine ja sellega seotud haigused ontogeneesi – organismi arengu – geneetilise programmi elluviimise kõrvalsaadus.
Ontogeneetilisest mudelist tuleneb, et kui homöostaasi seisund stabiliseerub organismi arengu lõpuks saavutatud tasemel, siis on võimalik pidurdada haiguste arengut ja loomulikke seniilseid muutusi ning suurendada inimese liigipiire. elu.
Lae alla V. Dilmani raamat "Suur bioloogiline kell"

Tarbitava (ühekordse) soma teooria

Ristsidumise teooria

See vananemismehhanism sarnaneb natuke vabade radikaalidega. Ainult agressiivsete ainete rolli mängivad siin suhkrud, esiteks glükoos, mis on kehas alati olemas. Sahara võib siseneda keemiline reaktsioon erinevate valkudega. Sel juhul võivad nende valkude funktsioonid loomulikult häirida. Kuid mis on palju hullem, suhkrumolekulidel on valkudega kombineerituna võime<сшивать>valgumolekulid üksteisega. Seetõttu hakkavad rakud halvemini töötama. Nad koguvad rakujääke.
Sellise valkude ristsidumise üheks ilminguks on kudede elastsuse vähenemine. Väliselt on kõige märgatavam kortsude ilmumine nahale. Kuid palju rohkem kahju põhjustab veresoonte ja kopsude elastsuse kadu. Põhimõtteliselt on rakkudel mehhanismid selliste ristsidemete hävitamiseks. Kuid see protsess nõuab kehalt palju energiat.
Tänapäeval on juba olemas ravimeid, mis lõhuvad sisemised ristsidemed ja muudavad need raku jaoks toitaineteks.

Veateooria

Hüpotees<старения по ошибке>esitas 1954. aastal Ameerika füüsik M. Szilard. Uurides kiirguse mõju elusorganismidele, näitas ta, et ioniseeriva kiirguse toime vähendab oluliselt inimeste ja loomade eluiga. Kiirguse mõjul tekivad DNA molekulis arvukad mutatsioonid ja algavad mõned vananemise sümptomid, näiteks hallid juuksed või vähkkasvajad. Oma tähelepanekutest järeldas Szilard, et mutatsioonid on elusorganismide vananemise otsene põhjus. Küll aga ei selgitanud ta kiirgusega mitte kokku puutunud inimeste ja loomade vananemise fakti.
Tema järgija L. Orgel uskus, et mutatsioonid raku geneetilises aparaadis võivad olla kas spontaansed või tekkida vastusena agressiivsetele teguritele – ioniseeriv kiirgus, ultraviolettkiirgus, kokkupuude viiruste ja toksiliste (mutageensete) ainetega jne. Aja jooksul DNA parandussüsteem kulub, mille tagajärjeks on keha vananemine.

Apoptoosi teooria (raku enesetapp)

Akadeemik V.P. Skulatšev nimetab oma teooriat raku apoptoosi teooriaks. apoptoos (gr.<листопад>) on programmeeritud rakusurma protsess. Nagu puud vabanevad osadest, et tervikut säilitada, nii peab iga üksik rakk oma elutsükli läbinud surema ja asemele tuleb uus. Kui rakk nakatub viirusega või selles tekib pahaloomuliseks kasvajaks viiv mutatsioon või lihtsalt aegub, siis selleks, et mitte ohustada kogu organismi, peab ta surema. Erinevalt nekroosist - rakkude vägivaldne surm vigastuse, põletuste, mürgistuse, hapnikupuuduse tõttu veresoonte ummistumise tõttu jne, apoptoosi käigus laguneb rakk end kenasti osadeks ja naaberrakud kasutavad selle fragmente hoonena. materjalist.
Mitokondrid läbivad ka enesehävitamise – seda protsessi uurides nimetas Skulatšov seda mitoptoosiks. Mitoptoos tekib siis, kui mitokondrites toodetakse liiga palju vabu radikaale. Kui surnud mitokondrite arv on liiga suur, mürgitavad nende lagunemissaadused rakku ja põhjustavad selle apoptoosi. Vananemine on Skulatševi seisukohalt tingitud sellest, et organismis sureb rohkem rakke kui sünnib ning surevad funktsionaalsed rakud asenduvad sidekoega. Tema töö olemus seisneb meetodite otsimises, mis takistaksid rakustruktuuride hävitamist vabade radikaalide poolt. Teadlase sõnul on vanadus haigus, mida saab ja tuleb ravida, keha vananemisprogrammi saab välja lülitada ja seeläbi välja lülitada mehhanismi, mis meie eluiga lühendab.
Skulatševi sõnul on peamine reaktiivne hapnikuliik, mis põhjustab mitokondrite ja rakkude surma, vesinikperoksiid. Praegu testitakse tema juhtimisel vananemisilmingute ennetamiseks mõeldud ravimit SKQ.
Intervjuu Novaja Gazetaga

Adaptiivne-regulatiivne teooria

Silmapaistva Ukraina füsioloogi ja gerontoloogi V.V. välja töötatud vananemismudel. Frolkis 1960ndatel ja 70ndatel põhineb laialt levinud arusaamal, et vanadus ja surm on geneetiliselt programmeeritud.<Изюминка>Frolkise teooria kohaselt määrab vanuse arengu ja oodatava eluea kahe protsessi tasakaal: koos vananemisprotsessi hävitava protsessiga<антистарения>, mille jaoks Frolkis termini välja pakkus<витаукт>(lat. vita - elu, auctum - suurenemine). Selle protsessi eesmärk on säilitada keha elujõulisust, selle kohanemist ja pikendada oodatavat eluiga. Ideed vananemisvastasest (vitaukte)st on laialt levinud. Nii toimus 1995. aastal USA-s esimene rahvusvaheline selle probleemi käsitlev kongress.
Frolkise teooria oluliseks komponendiks on tema väljatöötatud geeniregulatsiooni hüpotees, mille kohaselt on vananemise esmased mehhanismid struktuurigeenide aktiivsust ja sellest tulenevalt sünteesi intensiivsust kontrollivate regulatoorsete geenide töö häired. neis kodeeritud valkudest. Vanusega seotud geeniregulatsiooni rikkumised võivad põhjustada mitte ainult sünteesitud valkude suhte muutumist, vaid ka varem mitteaktiivsete geenide ekspressiooni, varem sünteesimata valkude ilmumist ning selle tulemusena vananemist ja rakusurma.
VV Frolkis uskus, et vananemise geeniregulatsiooni mehhanismid on aluseks tavaliste vanusega seotud patoloogiate – ateroskleroosi, vähi, diabeedi, Parkinsoni ja Alzheimeri tõve – tekkele. Sõltuvalt teatud geenide funktsioonide aktiveerimisest või pärssimisest areneb see või see vananemissündroom, see või see patoloogia. Nendele ideedele tuginedes esitati geeniregulatsiooni teraapia idee, mille eesmärk on vältida vanusega seotud patoloogia arengu aluseks olevaid nihkeid.

Olovnikovi redusoomiteooria

Valguga kaetud lineaarne redusoomne DNA molekul on kromosomaalse DNA segmendi koopia. pesa. Sarnaselt telomeersele DNA-le lüheneb redusoomne lineaarne DNA aja jooksul. Seetõttu vähenevad väikesed redusoomid järk-järgult; sellest ka nende nimi. Koos DNA kadumisega redusoomis väheneb ka selles sisalduvate erinevate geenide hulk. Redusomaalsete DNA molekulide lühenemine (ja sellest tulenev muutus redusoomide geenide komplektis) muudab erinevate kromosomaalsete geenide ekspressioonitaset vanusega ja on seetõttu peamine vahend isendi arengu bioloogilise aja mõõtmisel.