Биохимия старения - Канунго М. С. - Страница 70

Подтверждение модели

В соответствии с рассматриваемой моделью (рис. 9.6) изменения в генах, происходящие в определенное время данного периода, могут повлиять не только на длительность и скорость протекания данного периода, но и на общую продолжительность жизни. Основные положения этой модели подтверждаются симптомами наследственных болезней человека — прогерии и синдрома Вернера. Причиной прогерии является мутация аутосомного гена. В этом случае, даже если новорожденный ребенок кажется нормальным и нормально растет, примерно в 6-летнем возрасте у него обнаруживаются признаки старения, а в 8 лет появляются такие старческие симптомы, как атеросклероз, накопление липофусцина, поседение волос и пр., т. е. ребенок выглядит как преждевременно состарившийся человек. Кроме того, фибробласты, полученные от 9-летних больных прогерией, претерпевают меньшее число удвоений популяций, чем фибробласты здорового 9-летнего ребенка. Очевидно, такое состояние вызвано изменениями в одном или нескольких генах, необходимых, согласно модели, для развития организма. Мутация в этих генах, возможно, препятствует синтезу важного фактора (факторов), который необходим для дальнейшего развития и роста ребенка. Отсутствует инициация перехода в репродуктивный период, так как это событие зависит от включения нескольких уникальных генов, осуществляемого факторами, которые продуцируются в относительно поздней стадии развития, а эти факторы у больных прогерией не образуются. Следовательно, рост не завершается, сокращается период развития и полового созревания не происходит. С момента экспрессии мутантных генов продолжительность жизни сокращается. Не исключено, что продукты мутантных генов включают функционирование каких-то нежелательных генов. Было бы важно выяснить, продуцируются ли при этом половые гормоны и в каком количестве. Подобно прогерии, синдром Вернера также является наследственным заболеванием, которое вызывается мутацией аутосомного гена. У больных с синдромом Вернера развитие по длительности и характеру протекает более или менее нормально. По-видимому, мутации происходят в одном или нескольких генах, ответственных за инициацию и поддержание половой функции в репродуктивном периоде. В этом случае сокращается репродуктивный период, а следовательно, и продолжительность жизни. Исследование большого числа мутаций у человека и животных, которые изменяют длительность развития и репродуктивного периода, могло бы внести ясность в этот вопрос.

Другим подходящим примером является феномен "внезапной смерти", наблюдаемый у самки осьминога [130]. Самки осьминога Octopus hummelincki откладывают яйца только один раз; высиживая их, они отказываются от пищи и погибают вскоре после вылупления молодых особей. Если после кладки у животного удаляют обе глазные железы, оно не высиживает яйца, продолжает питаться и расти и долго живет. Очевидно, в глазной железе вырабатываются определенные факторы, ответственные за высиживание и прекращение приема пищи, из-за чего наступает старость и смерть. Удаление железы или этих факторов предохраняет животное от ранней гибели. По-видимому, в процессе кладки яиц может истощиться запас каких-то веществ, способных стимулировать зрительные железы к образованию гормонов, изменяющих поведение. Было бы важно установить, сохранит ли жизнеспособность и будет ли расти самка осьминога, если ее подвергнуть стерилизации. Сходное явление наблюдается у лосося и некоторых насекомых.

Каждый вид имеет уникальный набор генов, необходимых для развития и размножения. Их последовательная активация/репрессия, начиная с оплодотворения, определяет продолжительность периода развития и начало репродуктивного периода. Продолжительность репродуктивного периода зависит от способности организма возмещать утраченные факторы и (или) предупреждать накопление некоторых других факторов. Утрачиваемые факторы могут быть необходимы для поддержания определенных генов в активном состоянии, а других — в репрессированном. Факторы, которые накапливаются, могут инициировать некоторые нежелательные гены, например гены вирусов, или воздействовать на функцию других важных генов. Результатом дисбаланса факторов и модуляторов является потеря организмом репродуктивной и других функций, т. е. старение. Последней рассмотренной теорией не предусматриваются никакие уникальные гены, которые вызывают старение. Не предполагается также, что старение запрограммировано как развитие и размножение. Тогда как периоды развития и размножения находятся под контролем уникальных генов, которые активируются или репрессируются в определенное время, в соответствии с данной моделью никакие специальные гены в процессе старения не участвуют. Следовательно, старение нельзя считать запрограммированным событием, иначе нужно допустить существование специфических генов, предназначенных для этой цели и отобранных в ходе эволюции, которые активируются в определенное время после репродуктивного периода. Предполагают, что физиологическое старение — только следствие полового созревания, причем оно реализуется и в том случае, когда размножение не осуществляется. Преждевременное старение, как видно на примерах прогерии и синдрома Вернера, является патологическим и вызывается мутациями. Оно возникает вследствие дестабилизации гомеостатического контроля генов, функционирующих в репродуктивном периоде. Отсюда следует возможность продления репродуктивного периода путем улучшения функции генома, например возмещением утраченных факторов или удалением накопившихся вредных продуктов, и действительно, у млекопитающих в ходе эволюции отмечено постепенное увеличение продолжительности жизни, в частности репродуктивного периода. Это указывает на то, что происходил отбор в пользу видов с большей продолжительностью жизни и более длинным репродуктивным периодом. Следовательно, предположение об эволюции старения так же невероятно, как предположение о программировании старения по аналогии с периодами развития и размножения. Несомненно, старение сыграло в эволюции положительную роль, так как оно способствовало избавлению популяции от неразмножающихся особей, что создавало условия для размножения более молодых; тем самым оно благоприятствовало обновлению вида. Благодаря этому появлялись особи с новыми свойствами, более перспективными для отбора и эволюции.

1. Adelman R. C. In: Enzyme Induction (D. V. Parke, Ed.), 303–311, Plenum Press, New York (1975).

2. Andron L. A., II, Strehler B. L. Mech. Age. Dev., 2, 97-116 (1973).

3. Atlan H., Miquel J., Binnard R. M. J. Gerontol., 24, 1–4 (1969).

4. Arceci R. J., Senger D. R., Gross P. R. Cell, 9, 171–178 (1976).

5. Arking R. Devi. Biol., 63, 118–127 (1978).

6. Asdell S. Patterns of Mammalian Reproduction, Comstock Publishing Co., Ithaca, New York (1946).

7. Banks H. R., Mahaffy J. M. J. Theo. Biol., 74, 323–324 (1978).

8. Bemfield M. B., Maetvpac P. H. Cancer Res., 31, 684–687 (1971).

9. Bick M. D., Liebke H., Cherry J. H., Strehler B. L. Biochim. Biophys. Acta, 204, 175–182 (1970).

10. Bick M. D., Strehler B. L. Proc. nat. Acad. Sci., USA, 68, 224–228 (1971).

11. Busby W., Hele P. Biochim. Biophys. Acta, 224, 413–422 (1970).

12. Caplan A. I., Ordahl C. P. Science, 201, 120–130 (1978).

13. Casarett G. W. J. Gerontol., 11, 436–439 (1956).

14. Casarett G. W. Adv. Gerontol. Res., 1, 109–163 (1961).

15. Chainy G. B. N., Kanungo M. S. Biochim. Biophys. Acta, 540, 65–72: (1978).