Михаил Виленчик - Биологические основы старения и долголетия

Закономерен вопрос: а возможно ли усиление этой важной молекулярной защитной системы? В принципе, очевидно, да; однако здесь крайне важна одна особенность, с которой мы будем встречаться при анализе и других защитных систем. Дело в том, что задача коррекции защитных систем чрезвычайно сложна, поэтому требует исключительной осторожности.

В реакции обезвреживания кислородных радикалов образуется кислород в синглетном состоянии. Катализируемый глутатионпероксидазой процесс диспропорционирования гидроперекисей хотя и устраняет эти активные метаболиты, но также приводит к образованию синглетного молекулярного кислорода, являющегося сильным окислителем. Активность глутатионпероксидазы в печени, почках и сердце 36-месячных мышей уменьшена на 27–53 % по сравнению с активностями этих ферментов в тех же тканях 10-месячных мышей. Такое снижение является причиной нарушения при старении детоксикации перекисей и, кроме того, повышения чувствительности к эндогенным перекисям. Это означает, что, например, потребление избыточного количества растительного масла, содержащего относительно большой процент ненасыщенных жирных кислот, при метаболизме которых неизбежно должны образовываться перекиси, может вызвать развитие в клетках пожилого и старого человека различные деструктивные процессы.

б) Природные органические вещества, защищающие клетку от свободных радикалов и окислительного стресса

Биологической роли антиоксидантов уже давно уделяется очень большое внимание в биологии и медицине. И большое значение в разработке этой важной общебиологической и общемедицинской проблемы имело исследование антиоксидантов в качестве средств защиты от радиационного поражения и от разрушительного влияния времени (старения) академиком Н. М. Эмануэлем и его сотрудниками. В частности, Е. Б. Бурлакова обнаружила, что уменьшение с возрастом актиокислительной активности липидов играет существенную роль в процессе старения мышей различных линий. А Л. К. Обуховой, В. Н. Мамаевым, И. П. Пальминой, А. П. Акифьевым и другими сотрудниками был проведен целый комплекс фундаментальных исследований влияния антиоксидантов на продолжительность жизни различных животных, а также роли в механизмах продления жизни увеличения антиокислительной активности липидов.

Данные, полученные упомянутыми авторами и их сотрудниками, подтверждают предположение о том, что увеличение антиокислительной активности, по крайней мере некоторых органов, способствует долголетию. Из этих органов подробно изучена печень, изменение функций которой при старении обычно не лимитирует продолжительность жизни исследованных животных. Поэтому еще более интересных результатов можно ожидать от изучения влияния антиоксидантов на продолжительность жизни, скорость старения, частоту дегенеративных заболеваний, а также на антиокислительную активность органов, особенно важных для жизнедеятельности организма или наиболее уязвимых к болезням, связанным со старением.

Приходится, однако, снова напомнить, что усиление защитных систем — дело, чреватое самыми серьезными последствиями. Так, в процессе выполнения защитных функций — реакции с радикалами молекулы системы защиты сами становятся "опасными", если переходят в свободнорадикальное состояние. Эта опасность особенно существенна, если в результате таких реакций образуются перекисные радикалы. Вот пример. Некоторые американские геронтологи (и среди них такой выдающийся, как Р. Катлер) считают мочевую кислоту очень важным природным антиоксидантом, с помощью которого может быть увеличена продолжительность жизни. Однако при проведении радиационных исследований с ферментом алкогольдегидрогеназой оказалось, что в случае добавления урата натрия к раствору такого фермента его лучевая инактивация только усиливается. Это, как предполагается, связано с образованием в облученном растворе радикалов мочевой кислоты или связанных с ними перекисных радикалов. Значение, вероятно, имеет и образование супероксидного радикала в рассматриваемом процессе. Но независимо от этого приведенные данные показывают, что при определенных условиях "хороший природный антиоксидант" может не защищать, а, наоборот, усиливать окислительную деструкцию макромолекул. Из приведенного примера следует, кроме того, что для оценки свойств антиоксидантов может быть весьма полезным исследование эффектов облучения макромолекул ионизирующей радиацией.

Некоторые из новых молекулярных механизмов защиты уже открыты в середине 80-х годов, другие пока предполагаются — их возможная роль в старении и долголетии активно исследуется.

К числу вероятных защитных факторов прежде всего нужно отнести каротиноиды — вещества с относительно небольшой молекулярной массой (о них речь будет идти в главах VI и VII этой книги), а также белки, синтезируемые под влиянием кратковременного прогревания ("термошока") и(или) в условиях, когда в клетке усиливается выработка кислородсодержащих радикалов.

Функциональная значимость рассмотренных молекулярных механизмов защиты и репарации определяется их способностью защищать внутриклеточные структуры от эндогенных и экзогенных повреждающих воздействий. Другой класс защитных механизмов предназначен для защиты не только (и может быть, не столько) клеток и тканей, где они локализованы и функционируют, но и всего организма в целом. Такие механизмы изучают уже давно, и некоторые из них широко известны. Поэтому здесь будет рассказано о них кратко, и в основном о тех их свойствах, которые необходимы для понимания биологических основ жизнестойкости организма. Особое внимание будет обращено на взаимосвязь в работе различных защитных систем.

а) Защитные функции центральной нервной системы и гистогематических барьеров

Целый ряд систем организма осуществляет защитные функции. О такой функции (например, нервной системы) И. М. Сеченов еще в прошлом веке писал: "Действие регуляторов (имеются в виду элементы нервной системы. — М. В.) должно быть согласовано с интересами организма в смысле обеспечения анатомической и физиологической сохранности тела".

В отдельный класс физиологических механизмов защиты можно выделить барьерные механизмы, регулирующие переход различных веществ из крови во внутреннюю среду клеток и тканей. Эти барьерные механизмы, открытые советским физиологом академиком Л. С. Штерн, были названы ею гистогематическими. (Их называют также сосудисто-тканевыми.)

Среди них для организма особое значение имеет кровемозговой, или гематоэнцефалический, барьер, который не только регулирует динамическое постоянство состава внутренней среды мозга, но и защищает его от ненужных физиологически активных или тем более токсических веществ, вирусов, микробов. После гематоэнцефалического наиболее надежным считается гематотестикулярный барьер. Как видно из названия, это система защиты мужских половых клеток, содержащихся в семенниках (тестикулах). И в то же время этот механизм защиты (стенки сосудов, собственно оболочка семенных канальцев и т. д.) выполняет регуляторные функции. Интересно, что капилляры семенников и по ультраструктуре близки к капиллярам мозга.