М. Канунго - Биохимия старения

Рис. 6.1. Изменение с возрастом доли объема клетки, занимаемой липофусцином, цитоплазмой и ядром в больших нервных клетках из nucleus deviatus мозжечка [51].

1— липофусцин; 2— цитоплазма; 3— ядро

Источник образования старческого пигмента пока не выявлен. Ряд исследователей высказывается в пользу лизосом, так как с процессом его образования связаны некоторые гидролазы [2, 12, 14, 44, 50]. Другие [13, 18, 24] считают, что источником липофусцина являются митохондрии. Они предполагают, что он образуется при перекисном окислении полиненасыщенных липидов в этих клеточных органеллах [44, 48]. Липофусцин представляет собой весьма сложное, имеющее сопряженные связи и поперечные сшивки соединение, которое накапливается, как правило, в цитоплазме неделящихся клеток — нейронов, клеток сердечной и скелетной мышц. У крыс его накопление в аэробных тканях интенсивнее, чем в анаэробных [39]. При освещении ультрафиолетовым светом наблюдается его флуоресценция с масимумом между 430 и 490 нм. Липофусцин окрашивается Суданом черным, нильским голубым и ШИК-положителен.

Некоторые ферменты, например кислые и щелочные фосфатазы и глюкуронидаза, образуют с ним ассоциаты. В состав липофусцина входят металлы — цинк и кальций, углеводы, белки и в больших количествах нейтральные и кислые полимерные липиды. Пигмент хорошо растворяется в кислотах. В некоторых тканях его концентрация линейно увеличивается с возрастом, возможно, потому, что клетки утрачивают способность его удалять. Например, его количество линейно возрастает в семенниках мышей [29]. В основном его накопление происходит в клетках Сертоли и интерстициальных клетках, но не в сперматогонии. Высокая способность сперматогония препятствовать накоплению пигмента может быть интересной темой исследования. Накопление липофусцина в гиппокампе и зрительной коре старых крыс протекает быстрее, чем у молодых животных, причем с возрастом одновременно уменьшается количество клеток [10]. Все это должно воздействовать на функции мозга.

Появление в цитоплазме больших количеств неактивного пигмента должно, очевидно, инактивировать клетку. У старых мух Drosophila до 50 % объема клеток занято липофусцином [1]. Однако, если сравнить его содержание у диких дрозофил и у редкого мутанта, имеющего более короткую продолжительность жизни, никакой корреляции не наблюдается. В том и в другом случае пигмент накапливается с одинаковой скоростью. Таким образом, перекисное окисление липидов и накопление старческого пигмента не имеют явного отношения к уменьшению продолжительности жизни. Раннее накопление пигмента наблюдается у людей, страдающих наследственной болезнью- нейронным цероидлипофусцинозом (синдром Баттена — Фогта), а также у собак с ювенильной амавротической идиотией [55]. Значительное отложение пигмента наблюдается у людей, больных хореей Гентингтона и старческим слабоумием.

Липофусцин, очевидно, является побочным продуктом метаболизма и сам не метаболизируется, однако такие лекарственные препараты, как центрофеноксин (β-хлорфеноксиацетиловый эфир диметиламиноэтанола) и диметиламиноэтанол, уменьшают его отложение в нейронах морских свинок и мышей. Введение центрофеноксина в течение 12 нед или более приводит к заметному уменьшению количества старческого пигмента в мозгу морских свинок, крыс и мышей [25, 26, 28, 32, 37, 43]. В нейронах коры головного мозга мышей в возрасте одного месяца старческого пигмента не обнаружено. Он появляется в возрасте 2–3 мес, и затем его количество постепенно возрастает. В гиппокампе обнаружено больше старческого пигмента, чем в коре головного мозга. Если мышам-самкам ежедневно вводить внутрибрюшинно центрофеноксин (80 мг·кг -1веса) начиная с месячного возраста в течение 2-11 мес, накопление липофусцина в нейронах коры головного мозга и гиппокампа заметно уменьшается (рис. 6.2 и 6.3) [33, 34]. После введения препарата в течение 3 мес улучшаются обучаемость и память 11-12-месячных мышей. Было сделано заключение, что центрофеноксин вызывает разрушение старческого пигмента и тем самым препятствует его накоплению [25, 43]. Хотя несколько исследователей показали, что этот препарат уменьшает накопление липофусцина, остается неясным, происходит ли это из-за предотвращения его отложения или из-за удаления уже отложившегося пигмента. Кроме того, необходимо учесть и оценить побочные эффекты от употребления высоких доз препарата.

Рис. 6.2. Окрашивание липофусцина нильским голубым в нейронах коры головного мозга мышей в возрасте 6 мес; ×600 [33, 34].

А. Контроль. Б. После введения центрофеноксина в течение 5 мес

Рис. 6.3. Окрашивание липофусцина нильским голубым в нейронах коры головного мозга мышей в возрасте 12 мес; ×600 [33, 34].

А. Контроль. Б. После введения центрофеноксина в течение 11 мес

Старческий пигмент начинает накапливаться по мере старения в цитоплазме Neurospora crassa . При введении нордигидрогваяретовой кислоты (НДГ), обладающей свойствами антиоксиданта, не только уменьшается его накопление, но и увеличивается продолжительность жизни [30]. НДГ и глутатион оказывают такое же действие на Podospora anserina [31].

Причины накопления старческого пигмента еще предстоит выяснить. Если это происходит из-за нарушений метаболизма, необходимо установить, какие факторы ответственны за эти нарушения. Очевидно, однако, что накопление липофусцина является лишь вторичной причиной старения.

1. Biscardi H. M., Webster G. C . Expl. Gerontol., 12, 201–205 (1977)

2. Bjorkerud S . Adv. Gerontol. Res., 1, 257–288 (1964).

3. Bjorksten J. J . Am. Geriat. Soc., 10, 125–139 (1962).

4. Bjorksten J . Theoretical Aspects of Aging (M. Rockstein, Ed.), 43–59, Academic Press, New York and London (1974).

5. Bjorksten J . In: Protein crosslinking: nutritional and medical consequences (M. Friedman, Ed.), 579–602 (1977).

6. Bourne G. H . Neurobiological Aspects of Maturation and Aging. In: Process in Brain Research (D. H. Ford, Ed.), 187–202, Elsevier, New York (1973).

7. Brizzee K. R . In: Neurobiology of Aging (J. M. Ordy and K. R. Brizzee, Eds.), 401–424, Plenum Press, New York (1975).

8. Brizzee K. R., Cancllla P. A., Sherwood N., Timiras P. S . J. Gerontol., 24, 197–135 (1969)

9. Brizzee K. R., Harkin J. C., Ordy J. M., Kaack B . Aging, 1, 39–78 (1975). 10. Brizzee K. R., Ordy J. M. Mech. Age. Dev., 9, 143–162 (1979).

11. Brizzee K. R., Ordy J. M., Kaack B . J. Gerontol., 29, 366–381 (1974).

12. Brodu H., Vijayashankar N . In: The Handbook of the Biology of Aging (C E Finch and L. Hayflick, Eds.), 248–254, Reinhold, New York (1977).

13. Colocolough H. L., Hack M. M., Helmy F. M., Vaughan G. E., Veath D. C . Acta Histochem., 43, 89-109 (1972).

14. DeDuve C . Symp. Soc. exp. Biol., 10, 50–67 (1957).

15. Epstein J., Gershort D . Mech. Age. Dev., 1, 257–264 (1972).

16. Essner E., Novikoff A . J. Ultra Res., 3, 374–391 (1960).

17. Friede R. L . Topographic Brain Chemistry, Academic Press, New York and London (1966).

18. Glees P., Hasan M., Spoerri P. E . J. Physiol., 239, 87 (1974).

19. Gordon P . In: Theoretical Aspects of Aging (M. Rockstein, Ed.), 61–81, Academic Press, New York and London (1974).

20. Harman D . J. Gerontol., 1, 298–300 (1956).