Теории старения организма

 

 

 

РГПУ им.А.И.Герцена

 

 

 

 

РЕФЕРАТ НА ТЕМУ:

«ТЕОРИИ СТАРЕНИЯ ОРГАНИЗМА»

 

 

Выполнил: студент  I курса ППФ

                               гр. 11-60

                                Ревякин В.Д.

 

 

Санкт-Петербург

2012г.

 

Содержание:

 

            Введение

1.    Подходы к классификации теорий старения

2.        Классификация теорий стохастического старения
3.        Классификация теорий программированного старения
4.        Классификация важнейших теорий старения по уровню интеграции
5.         Свободнорадикальная теория старения Дэнхема Харман
6.          Теория клеточного старения Леонарда Хейфлика
7.          Теория клеточного старения Леонарда Хейфлика
8.          Элевационная теория старения
9.          Теория перекрестных сшивок
10. Теория ошибок
11. Теория апоптоза (самоубийства клеток)
12. Адаптационно-регуляторная теории
13. Редусомная теория Оловникова
14. Теория соматических мутаций

 
          Заключение 
          Список использованной литературы 

 

 

 

Введение

Физиологические изменения, которые происходят в теле человека с возрастом, в первую очередь  выражаются в снижении биологических  функций и способности приспосабливаться  к метаболическому стрессу. Эти  физиологические изменения обычно сопровождаются психологическими и  поведенческими изменениями. Собственно биологические аспекты старения включают не только изменения, вызванные  старением, но и ухудшение общего состояния здоровья. Человек в  позднем возрасте характеризуется  большей уязвимостью к болезням, многие из которых связаны со снижением эффективности иммунной системы в пожилом возрасте. Так называемые болезни пожилого возраста, таким образом, являются комбинацией симптомов старения и болезней, против которых организм более не в силах бороться. Например, молодой человек может быстро оправиться от пневмонии, тогда как для человека пожилого возраста она может легко стать смертельной. Снижается эффективность работы многих органов, таких как сердце, почки, мозг и лёгкие. Частично это снижение является результатом потери клеток этих органов и снижения возможностей их восстановления в чрезвычайных случаях. Кроме того, клетки пожилого человека не всегда в состоянии выполнять те же функции.

Теории старения

Мысль о том, что старение может быть заложено с момента  рождения, была высказана немецким ученым-дарвинистом Августом Вейсманом (Friedrich Leopold August Weismann, 1834-1914). В своей знаменитой лекции, прочитанной в 1891 году, Вейcман выдвинул предположение, что смерть от старости возникла в ходе эволюции: «Я рассматриваю смерть не как первичную необходимость, а как нечто приобретенное вторично в процессе адаптации».

1. Подходы к классификации теорий старения

Теории, объясняющие старение организмов можно классифицировать различными способами. 
Например, существует разделение на три группы: генетические теории, в которых генно-контролируемые запрограммированные <биологические часы>, такие как теломеры регулируют рост, зрелость и старость, нейроэндокринные теории и теории накопления повреждений. Вообще говоря, это разделение довольно условное, потому как все эти механизмы важны и взаимосвязаны.

Также выделяют 2 большие группы: стохастические (вероятностные) теории и теории программированного старения.

 
Можно классифицировать теории по уровню организации живой материи. 
По мнению В.Н. Анисимова, руководителя Российского Геронтологического Общества, наиболее яркими теориями остаются выдвинутая в 1956 г.    Д. Харманом свободнорадикальная теория (Harman, 1956, 1998), теория клеточного (репликативного) старения Л. Хейфлика (Hayflick, Moorhead, 1961; Hayflick, 1998), теломерная теория А.М.Оловникова (Оловников, 1971; Olovnikov, 1996), элевационная теория старения В.М. Дильмана (Дильман, 1987; Dilman, 1971, 1994) и теория расходуемой сомы Т. Кирквуда (Kirkwood, 1997, 2002). , выдвинутая в 1956 г. Д. Харманом свободнорадикальная теория, теория клеточного (репликативного) старения Л. Хейфлика и теломерная теория А. М. Оловникова, элевационная теория старения В. М. Дильмана.

 

2. Классификация теорий стохастического старения

• Теория cоматических мутаций - Соматические мутации нарушают генетическую информацию и уменьшают функцию клеток

• Катастрофа ошибок - Ошибки процессов транскрипции и/или трансляции уменьшают эффективность клеток

• Повреждения ДНК, репарация ДНК - Повреждения ДНК постоянно репарируются различными механизмами. Эффективность репарации положительно корелирует с продолжительностью жизни и уменьшается с возрастом

• Повреждения белков - Конформационные нарушения белков и ферментов (перекрестные сшивки) повреждают функцию клетки

• Перекрестные сшивки - Химические перекрестные сшивки важных макромолекул (например, коллагена) приводят к нарушениям функции клеток и тканей

• Износ - Накопление повреждений в повседневной жизни уменьшает эффективность организма

3. Классификация теорий программированного старения

• Генетические теории - Старение вызывается запрограммированными изменениями экспрессии генов, или экспрессией специфических белков

• Гены смерти - Существуют гены клеточной гибели

• Избирательная гибель - Гибель клетки обусловлена наличием специфических мембранных рецепторов

• Укорочение теломер - Укорочение теломер с возрастом in vitro и in vivo приводит к нестабильности хромосом и гибели клеток

• Нарушения дифференцировки - Ошибки в механимзах активации-репрессии генов, приводящие к синтезу избыточных, несущественных или ненужных белков

• Накопление <загрязнений> - Накопление отходов метаболизма снижает жизнеспособность клеток

• Нейроэндокринные теории - Недостаточность нервной и эндокринной систем в поддержании гомеостаза. Потеря гомеостаза приводит к старению и смерти

• Иммунологическая теория - Определенные аллели могут увеличивать или сокращать продолжительность жизни.

• Метаболические теории - Долголетие обратно пропорционально скорости метаболизма

• Свободно-радикальная теория - Долголетие обратно пропорционально степени повреждения свободными радикалами и прямо пропорционально эффективности антиокислительных систем

• Часы старения - Старение и смерть являются результатом предопределенного биологического плана

• Эволюционные теории - Естественный отбор устраняет индивидуумов после того, как они произведут потомство

4. Классификация важнейших теорий старения по уровню интеграции

Организменный уровень интеграции 
- Теория изнашивания  
- Теория катастрофы ошибок  
- Теория стрессового повреждения  
- Теория аутоинтоксикации Эволюционная теория (теория программированного старения)  
- Теория сохранения информации

 
Органный уровень 
- Эндокринная теория  
- Иммунологическая теория  
- Торможение головного мозга

Клеточный уровень 
- Теория клеточных мембран  
- Теория соматических мутаций  
- Митохондриальная теория  
- Митохондриально-лизосомальная теория  
- Теория пролиферативного лимита клетки (теория программированного старения)

Молекулярный уровень 
- Теория накопление повреждений ДНК  
- Теория следовых элементов

 
Свободно-радикальная теория  
- Теория поперченных сшивок  
- Теория окислительного стресса  
- Теория неэнзиматической гликозиляции  
- Теория карбонильной интоксикации  
- Теория катастрофы загрязнения  
- Теория генных мутаций 
- Теория укорочения теломер (теория программированного старения)

Прочие подходы 
- Cтарение как энтропия  
- Математические теории и различные унифицированные теории  

5. Свободнорадикальная теория старения Дэнхема Хармана

 

Свободнорадикальная теория старения была представлена в 1956 Денхамом Харманом, который предположил, что старение является результатом случайного вредоносного повреждения тканей свободными радикалами. В ходе жизнедеятельности каждой клетки через неё проходит огромное количество кислорода. Он используется для клеточного дыхания, дающего клетке энергию. Но небольшая доля кислорода при этом уходит в паразитные соединения, обладающие огромной реакционной способностью. Их называют АФК - активные формы кислорода (хотя в их составе бывает и не только кислород). Примерами таких веществ могут служить всем хорошо известные перекись водорода и озон. Эти два вещества, однако, относительно малоактивны и могут существовать долго. Другие же АФК несравненно агрессивней. В организме они живут лишь тысячные доли секунды. А потом вступают в реакцию с другими молекулами, повреждая их. Они атакуют белки, липиды клеточных мембран, ДНК... 
В результате атак со стороны АФК повреждаются митохондрии. Накопление этих повреждений и является сутью старения. 

6. Теория клеточного старения Леонарда Хейфлика

В 1961 г. Леонард Хейфлик представил данные о том, что даже в идеальных условиях культивирования фибробласты эмбриона человека способны делиться только ограниченное число раз (50 + 10). Последняя фаза жизни клеток в культуре была уподоблена клеточному старению, а сам феномен получил по имени автора название "предела Хейфлика". Сам Хейфлик не предложил объяснение этого явления.

7. Теломерная теория Оловникова

В 1971 г. научный сотрудник  Института биохимической физики РАН А.М. Оловников, используя данные о принципах синтеза ДНК в  клетках, предложил гипотезу, по которой <предел Хейфлика> объясняется тем, что при каждом клеточном делении хромосомы немного укорачиваются. У хромосом имеются особые концевые участки - теломеры, которые после каждого удвоения хромосом становятся немного короче, и в какой-то момент укорачиваются настолько, что клетка уже не может делиться. Тогда она постепенно теряет жизнеспособность - именно в этом, согласно теломерной теории, и состоит старение клеток. Открытие в 1985 г. фермента теломеразы, достраивающего укороченные теломеры в половых клетках и клетках опухолей, обеспечивая их бессмертие, стало блестящим подтверждением теории Оловникова. Правда, предел в 50-60 делений справедлив далеко не для всех клеток: раковые и стволовые клетки теоретически могут делиться бесконечно долго, в живом организме стволовые клетки могут делиться не десятки, а тысячи раз, но связь старения клеток с укорочением теломер является общепризнанной. 

8. Элевационная теория старения

Выдвинута и обоснована в начале 50-х годов прошлого века ленинградским ученым Владимиром Дильманом. Согласно этой теории, механизм старения начинает свою работу с постоянного возрастания порога чувствительности гипоталамуса к уровню гормонов в крови. В итоге увеличивается концентрация циркулирующих гормонов. Как результат, возникают различные формы патологических состояний, в том числе характерные для старческого возраста: ожирение, диабет, атеросклероз, канкриофилия, депрессия, метаболическая имуннодепрессия, гипертония, гиперадаптоз, автоиммунные заболевания и климакс. Эти болезни ведут к старению и в конечном итоге к смерти. 
Другими словами, в организме, существуют большие биологические часы, которые отсчитают отпущенное ему время жизни от рождения до смерти. Эти часы в определенный момент запускают деструктивные процессы в организме, которые принято называть старением. 
По Дильману, старение и связанные с ним болезни - это побочный продукт реализации генетической программы онтогенеза - развития организма. 
Из онтогенетической модели следует, что если стабилизировать состояние гомеостаза на уровне, достигаемом к окончанию развития организма, то можно затормозить развитие болезней и естественных старческих изменений и увеличить видовые пределы жизни человека. 

9. Теория перекрестных сшивок