М. Канунго - Биохимия старения

Некоторые исследователи изучали как функцию возраста ответ на действие ряда гормонов целых органов и тканей. Было обнаружено, что изопротеренол индуцирует релаксацию кусочков аорты и этот ответ в старческом возрасте ослабляется [21]. Сократимость сердца при действии катехоламинов с возрастом уменьшается. Исследования in vitro на примере эксплантатов яйцевода цыплят показали, что эстроген стимулирует транскрипцию мРНК кональбумина, а прогестерон препятствует ей [36]. Эстроген усиливает сократимость матки у кроликов, увеличивая концентрацию рецептора окситоцина, тогда как прогестерон ослабляет сократимость, так как снижает содержание этого рецептора [40]. Таким образом, гормоны, если их содержание возрастает, кроме того, что они оказывают влияние на синтез специфических белков путем стимуляции экспрессии специфических генов, могут действовать также на экспрессию других генов. Следовательно, ответ тканей могут изменять весьма небольшие изменения в количестве гормонов.

Выделения глазных желез самки осьминога, Octopus hummelincki , оказывают чрезвычайно сильное действие на свойства животного и, возможно, вызывают его старение и смерть [63]. Самка осьминога откладывает яйца один раз в жизни и высиживает их; одновременно уменьшается потребление ею пищи, и вскоре после вылупления потомства она умирает. Однако если удалить глазные железы после откладки яиц, то самка прекращает высиживание, возобновляет прием пищи и продолжает расти. Какие именно факторы, имеющиеся в глазных железах, ответственны за столь сложную реакцию организма, неизвестно, но очевидно, что они ингибируют некоторые функции. Возникает несколько вопросов. Образуются ли в глазной железе упомянутые выше факторы только после откладки яиц так же, как у млекопитающих после рождения потомства секретируется пролактин, "включающий" образование молока? Действуют ли некоторые из факторов, образующиеся во время откладки яиц, как "включающие" или "выключающие" синтез специфических факторов глазной железы? Если удалить яичник и предотвратить оплодотворение самки, будет ли ее жизнь продолжительнее? По-видимому, изменения в поведении и наступление старости контролируются более чем одним фактором, которые могут прямо или опосредованно контролироваться генами. Очевидно, эти гены активируются или подавляются в определенные периоды жизни.

В некоторых работах изучали соотношение между содержанием некоторых гормонов и функциями, которые, как считают, регулируются ими [9]. Хотя содержание плазматического тестостерона у мужчин не уменьшается до глубокой старости, их способность к воспроизведению нарушается гораздо раньше [32]. Количество эстрогена у женщин также остается высоким примерно до 45 лет, когда наступает менопауза. Однако репродуктивная способность женщин уменьшается значительно раньше [20]. Это означает, что нарушение упомянутых функций происходит на другом уровне, например на уровне рецепторов, перехода комплекса Г-Р в ядро или на уровне акцепторных центров хроматина. После наступления менопаузы увеличивается секреция гонадотропина, что может объясняться нарушением в механизме обратной связи, основанном на эстрогене [4].

Некоторые исследователи изучали влияние гормонов на продолжительность жизни и жизнеспособность животных. Установлено, что гормоны задней доли гипофиза (кроме гормона роста) и эстроген сохраняют и увеличивают продолжительность жизни, и поэтому считают, что они действуют как "гормоны, поддерживающие жизнь". Гормон роста, тироксин, тестостерон и кортикоиды надпочечника уменьшают продолжительность жизни, и их рассматривают как "гормоны старения" [22]. Для того чтобы сделать окончательное заключение по этому поводу, необходимы дальнейшие исследования. Сообщается, что гормоны гипофиза ускоряют образование поперечных сшивок в коллагене и делают его менее растворимым. Кодда крысам в возрасте 800 дней удаляют гипофиз, их коллаген становится похожим на коллаген 400-дневных крыс [61] (см. другие примеры в гл. 4; рис. 4.9). Еще в 1889 г. Браон-Секар в возрасте 72 лет ввел себе суспензию клеток семенника собаки и сообщил, что это омолодило его. Этот результат, однако, не был подтвержден. Здесь необходимы дальнейшие исследования.

Для репарации в старческом возрасте повреждений, возникающих в индукции ферментов, Канунго и Ганди [31] применили два подхода. Они показали, что в печени старых крыс митохондриальная МДГ не индуцируется кортизоном; однако, если клетки печени начинают в результате гепатэктомии делиться, то гормон индуцирует синтез фермента. Печень состоит из премитотической ткани, клетки которой продолжают с небольшой скоростью делиться на протяжении всей жизни. Поэтому ее можно восстановить и вернуть, хотя бы частично, в состояние, которое она имела на ранних стадиях.

Пока еще не существует методов регенерации таких органов, как скелетная мышца, сердце и мозг, клетки которых являются постмитотическими. В этих органах также наблюдаются нарушения в индукции ферментов. Каким образом можно устранить подобные повреждения? Были сделаны попытки использовать разные уровни гормонов, наблюдающиеся в разные периоды жизни. Содержание пируваткиназы в мозгу, сердце и скелетных мышцах у незрелых крыс обоего пола высокое, но оно уменьшается по окончании периода развития [16, 17]. Кастрация приводит к уменьшению количества фермента. Если крысам давать 17β-эстрадиол (50 мкг на 100 г веса тела), то содержание фермента у старых крыс возрастает до уровня, характерного для среднего возраста (рис. 5.10). Величина индукции зависит от пола и типа ткани. Тестостерон в дозе 10 мкг на 100 г веса увеличивает до такого же уровня содержание холин-ацетилтрансферазы в полушарии головного мозга самок крыс после овариэктомии (рис. 5.11). В этом случае также наблюдается зависимость от пола [27]. Эти работы показывают, что уменьшение содержания некоторых ферментов то окончании репродуктивного периода можно предотвратить путем введения гормонов. Однако такое воздействие следует предпринимать с осторожностью, так как гормон может увеличить содержание интересующего исследователя фермента, но, кроме того, оказать какое-либо побочное действие, которое может принести вред организму. К тому же неизвестно, замедлится ли основной процесс старения при залечивании одного какого-либо дефекта.

Рис. 5.10. Влияние эстрадиола и тестостерона на активность пируваткиназы, выделенной из сердца крыс-самцов [14]

Рис. 5.11. Влияние эстрадиола и тестостерона на активность холин-ацетилтрансферазы из полушария мозга крыс-самок [27]