Михаил Виленчик - Биологические основы старения и долголетия

В старении животных имеют значение нарушение функции и гибель также других клеток, о чем будет рассказано далее. Сейчас же зададимся вопросом, который имеет прямое отношение к проблеме биологических основ старения и долголетия человека: происходит ли гибель нейронов при старении человека?

Этот вопрос непрост, и специалисты долго расходились в мнениях на этот счет. Однако в последнее время все больше данных говорит о том, что по мере старения человека в его головном мозге количество нейронов уменьшается. Более того, было установлено, что этот процесс в одних отделах мозга начинается позже, в других — раньше. В коре мозга, например, он начинается уже с 30 лет.

Вот некоторые результаты исследований, полученные в 80-е годы. Дж. М. Андерсон и Б. М. Хуббард (Англия) обнаружили, что после 70 лет суммарный объем коры головного мозга, занимаемого ее нейронами, уменьшается в среднем на 1,4 % в год. В основном этот эффект объясняется гибелью нейронов, но 25 % этого эффекта определяется уменьшением объема отдельных нейронов. Эти же авторы установили уменьшение объема, занимаемого нейронами, примерно на 20 % в некоторых отделах головного мозга людей, страдающих болезнью Альцгеймера (сенильным, или старческим, психозом). Отметим, что данные последних лет подтвердили потерю нейронов при старении человека и обезьян лишь в мозжечке и коре больших полушарий. Твердого доказательства снижения числа нейронов в стволовых отделах их головного мозга (за исключением одного из центров) не получено.

Общая же закономерность старения головного мозга человека и других млекопитающих состоит в снижении в нем активности ферментов, участвующих в метаболизме медиаторов, а также концентрации последних. Тем не менее в стареющем мозге сохраняется способность восстанавливать поврежденные связи между нейронами путем разрастания нервных отростков определенного типа.

Можно полагать, что эта способность зависит от характера питания. Так, в опытах на крысах показано, что в мозжечке старых животных (так же, как и молодых, в возрасте 11 месяцев, но получающих с пищей недостаточное количество витамина Е) значительно снижено число связей (синапсов) между нервными отростками.

Дэвиу Манн с соавторами из отдела патологии Манчестерского университета (Великобритания) при гистологическом исследовании нервных клеток срезов мозга трупов людей обнаружили, что у людей в возрасте 90 лет, не имевших неврологических и психических заболеваний, число нейронов в определенном отделе мозга на 30 % меньше, чем в тех же отделах мозга у молодых людей. Содержание цитоплазматической РНК и объема ядер в оставшихся "старых" нервных клетках было уменьшено на 20 %. При болезни Альцгеймера, поражающей пожилых и старых людей, количество нейронов в головном мозге снижалось еще больше — на 60 %.

Неожиданные данные были недавно получены Кеннетом О. Деванеем и Хортоном А. Джонсоном (США) при исследовании количества нейронов и глиальных клеток на единицу веса в гиппокампе 25 людей в возрасте 20–87 лет. Оказалось, что плотность нейронов в этот период не только не уменьшается, но даже возрастает. Ранее же, при Исследовании только серого вещества, такого возрастания не обнаруживали.

Противоречие между этими данными можно объяснить тем, что теперь исследовали плотность клеток во всем гиппокампе, т. е. в белом и сером его веществе, а известно, что с возрастом объем гиппокампа уменьшается прежде всего за счет уменьшения количества белого вещества. Приведенные данные также свидетельствуют о том, что гибель нейронов головного мозга человека в различных отделах происходит с различной скоростью, причем эта скорость в случае нейронов гиппокампа относительно мала по сравнению, например, со скоростью гибели нейронов зрительного отдела коры головного мозга.

Как известно, от количества нейронов (но, разумеется, не только от этого) зависят устойчивость, надежность организма. А в старости функция нервных центров снижается, поэтому не только резкие изменения внешней среды (ее температуры и т. д.), но и колебания внутренних, физиологических параметров организма (например, концентрация в крови водородных ионов, давление крови, отклонение от равновесных значений концентрации в клетках кислорода и т. д.) становятся опасными.

Чтобы понять, как это может происходить, давайте посмотрим на организм как на кибернетическую систему, состоящую из 30 трилл. элементов (клеток), согласованное функционирование которых происходит благодаря регулирующему воздействию центральных элементов (нейронов) головного мозга. Разумеется, в регуляции функций принимают участие и эндокринная система, и элементы периферической нервной системы и т. д. Однако твердо установлено, что главными элементами в регуляции являются центры головного мозга, составляющие их нейроны. Поэтому "мозг — это та повозка, на которой едет все" (Уорд Холстэд). Но это очень хрупкая "повозка". Уязвимость человеческого организма, прежде всего его мозга, по отношению к внешним воздействиям и даже к внутренним изменениям давно поняли не только биологи или врачи, но и просто мыслители. Паскаль называл человека мыслящим тростником, подчеркивая его хрупкость. А Стефан Цвейг писал: "Наш мозг — этот созданный из нежнейшего вещества механизм, этот тончайший точный прибор нашего познания так хрупок, так сложен, что достаточно задетого сосудика, одного потревоженного нерва, переутомленной, клетки, малейшего изменения какой-нибудь молекулы, чтобы нарушить высшую всеобъемлющую гармонию человеческого ума". Правда и то, что природа нашла все же способы увеличения надежности функционирования и самого мозга. Хорошо известно, что одним из основных путей увеличения надежности кибернетической системы является достаточная избыточность элементов, выполняющих одну и ту же функцию. Причем избыточность регулирующих элементов может обеспечить не только долговечность функционирования системы, но и ее эффективность.

В организме, как и в технической системе, кроме функционально значимых (полезных) сигналов, осуществляющих прямые и обратные связи между центральными (регулирующими) и регулируемыми элементами, возникают и так называемые шумы, т. е. сигналы, не несущие информации. Следовательно, с уменьшением числа нейронов в головном мозге должно уменьшаться отношение амплитуды сигнала к амплитуде шума. Это действительно наблюдается при старении человека, причем не только в головном мозге, но и в других органах и тканях. Например, содержание различных метаболитов (веществ, образующихся в процессе нормальной жизнедеятельности) в крови людей пожилого и старческого возраста значительно менее постоянно, чем в крови молодых людей.