Стареенето – естествен биологичен процес
Задаваме си въпроса обаче, защо все пак клетки, органи и тъкани намаляват жизнените си функции и постепенно остаряват и умират?
Стареенето е обща биологична закономерност; проявява се в анатомични и функционални промени в организма, които водят към прогресивно спадане на жизнената дейност и смърт. Стареенето засяга телесните и психичните функции и е свързано с намалена приспособимост на организма. От значение за стареенето са условията на живот и труд, наследствени фактори и др. Преждевременно стареене настъпва при тютюнопушене злоупотреба с алкохол, затлъстяване, физическо и умствено бездействие.
Стареенето е комплекс от промени, които са вредни, прогресивни, универсални и необратими. Стареене се наблюдава на всички нива на организация от молекули (ДНК, протеини, липиди) през клетки, органи и в целия организъм. С напредването му се увеличава и честотата на поява на различни болести, често наричани “болести на старостта”, каквито са артрит, остеопороза, сърдечно-съдови заболявания, рак и Алцхаймер.Стареенето е съпроводено от редица физиологични промени като отслабване на слуха, намаляване на мускулната сила, намаляване на водното съдържание и увеличаване на относителния дял на мастната тъкан, увеличаване на времето за реакция.
Ако трябва да се класифицират различните теории за стареенето, то те основно се делят на такива, които застъпват идеята за програмирано остаряване и други, които наблягат на идеята за комплекс от случайни събития. Програмираното стареене би могло да се дължи на вътрешни за организма контролни механизми, които да предопределят процеса на остаряване по подобие на начина, по който гените контролират редица други процеси в организма, осъществяващи се в определени стадии на развитие (ембрионално развитие, полово съзряване и др.). Обратно, другата част от теориите застъпват схващането, че стареенето се дължи на сумата от различни ефекти, дължащи се на случайни фактори, като например повреди вследствие на радиация, химични токсини, метални йони, свободни радикали, гликиране на протеини и др. Подобни повреди могат да засягат гените, протеините, клетъчните мембрани, ензимните активностти и др.
Теория за свободните радикали
В организма нормално се произвеждат съединения на кислорода, които се наричат Реактивни Кислородни Видове (РКВ), в частност свободни радикали. Тяхна основна характеристика е високата им реактивност и проникваща способност. Увреждащото им действие се дължи на реакции с основните макромолекули: ДНК, протеини и липиди. Тези повреди обикновено се наричат “оксидативен стрес”.
Свободни радикали се генерират основно в митохондриите и по-малко в други клетъчни органели. Макар различни външни фактори като радиация и тютюнопушене да са причина за поява на РКВ, повечето от тях се получават като резултат на нормалния клетъчен метаболизъм. Въпреки че гените са отделени в ядрото на клетката, което е защитен механизъм, с напредване на живота на клетките свободните радикали допринасят значително за повреди в генома и появата на мутации.
В организмите съществуват редица системи за обезвреждане на РКВ, които се делят основно на ензимни и неензимни (чрез антиоксиданти). Макар тези системи да допринасят за намаляване на вредния ефект, той не се избягва напълно и в течение на времето повредите, дължащи се на РКВ, водят до процеси на стареене в клетката.
Митохондриите и стареенето
Митохондриите са органели, които отговарят за производството на енергия за нуждите на клетката с участието на кислород. Те притежават собствена ДНК, различна от тази в ядрото, с което получават известна автономност като структури. Митохондриалната ДНК притежава малко на брой гени, които кодират някои протеини, необходими за функционирането на органела. Същевременно обаче доста по-голяма част от белтъците в митохондриите се кодират от гени в ядрото на клетката.
Митохондриалната теория за стареенето постулира, че повреди в митохондриалната ДНК, дължащи се на свободните радикали, водят до загуба на функциите на органела и съответно до недостиг на клетъчна енергия, което води и до загуба на функциите на цялата клетка. Същевременно мутациите в митохондриалната ДНК настъпват в пъти по-често отколкото в ядрената.
Гликиране на протеини
Протеините, освен от свободни радикали, могат да бъдат повредени и чрез процеса на гликиране - закачане на несвойствен въглехидратен компонент без участие на специализирани молекули. Подобен процес се наблюдава при болни от диабет - заболяване, което силно наподобява ускорено стареене. Като външно проявление, гликирането на протеини води до характерните за стареенето промени на кожата, мускулите, кръвоносните съдове и функцията на органите като цяло.
Скъсяващите се хромозоми
Както е известно, гените в организма се намират в ДНК молекули, организирани в хромозоми. В процеса на разделяне на клетките тези хромозоми се удвояват и разделят поравно между двете нови клетки. В края си те притежават дълги участъци, несъдържащи информация и след всяко делене, поради специфичните механизми на удвояването им, те се скъсяват. Точно тези участъци, наречени теломери, определят потенциалната възможност за ограничен брой деления на клетките, защото след прекомерното им намаление определени гени се дезактивират и става невъзможно клетката да изпълнява нормално функциите си. Това се смята и за основно доказателство за "програмираната" дължина на живота.
Единствено в репродуктивните клетки съществува механизъм за поддържане дължината на теломерите, което осигурява запазването на вида. Пренасяне на подобен механизъм в нормалните клетки обаче неминуемо води до появата на ракови заболявания.
Наличните в момента данни и доказани факти са недостатъчни за изграждане на цялостна представа на какво се дължи и как може да се забави или предотврати стареенето.
Оригиналната форма на закона на Гомперц има всички недостатъци присъщи на класическите модели на смъртност. Основния недостатък е предположението, че смъртността е резултат от остаряването, което води до повишаване на смъртността с нарастване на възрастта. В началото на миналия век е съществувало (дори понякога се среща и сега) заблуждението, че ако смъртността е константа (т.е. не зависи от възрастта), това би довело до безсмъртност на индивидите, защото те не остаряват.
Съществува и друг подход към проблема, който се базира на една теория предложена през последните години. Тази теория твърди, че смъртността няма нищо общо с остаряването. Според нея остаряването е биологичен процес в индивида, докато смъртността е характеристика на цяла популация от индивиди. В подкрепа на тази теза е факта, че съществуват организми, които на практика не остаряват, стига да са в подходяща околна среда. Например съществуват екземпляри на хидра, които живеят повече от 100 години в лабораторни условия. Други примери за доказано неостаряващи организми са амебите, както много клетки в човешкия организъм. Тогава защо стареем и умираме?
Да допуснем, че организмите са потенциално нестареещи, стига условията в които живеят да са подходящи. Нека освен това смъртността не е нещо обусловено в организма, а резултат от взаимодействието на околната среда с индивида. Тогава, ако условията на околната среда при които индивида не старее обуславят по-висока смъртност, то индивидите умират без да остареят. В процеса на еволюцията природата се стреми да намали смъртността, следователно организмите избират такава среда на живот, при която смъртността е по - малка, но цената, която плащат за това е, че вече остаряват. В резултат на стареенето организма има по - малко сили да се бори с околната среда. Затова наблюдаваме смъртност, която расте с възрастта.
Друг интересен феномен, разглеждан от тази теория е т.н. генетичен закон. Той гласи, че основната цел на организмите е да запазят и да обновят своята генетична информация. Това е целта на размножаването.
В средата на 19 век е предложена хипотезата, че една клетка може да се дели около 50 пъти, и това е причина за стареенето на организмите. Когато този ресурс от делене се изчерпи клетките спират да се обновяват. В един многоклетъчен организъм, например човека, това води до постепенно спиране на обмяната на клетките, което се изразява с появяване на бръчки и други признаци на остаряването.
В контекста на тази теория, този феномен може да се обясни така: когато организма не остарява, той не се възпроизвежда, защото няма опасност да се изгуби генетичната информация заложена в него (или поне организма не регистрира такава опастност). При промяна на средата, когато организма не е вече в оптималните за него условия, той започва да остарява и регистрира факта, че умира. С цел да запази своята генетична информация той започва да се възпроизвежда. Тази хипотеза е подкрепена от редица изследвания в биологията. Разгледано е поведението на различни микроорганизми в различни среди, като е наблюдавано нарастване на размножаването при ускорено стареене на организма.
