Помощничек
Главная | Обратная связь


Археология
Архитектура
Астрономия
Аудит
Биология
Ботаника
Бухгалтерский учёт
Войное дело
Генетика
География
Геология
Дизайн
Искусство
История
Кино
Кулинария
Культура
Литература
Математика
Медицина
Металлургия
Мифология
Музыка
Психология
Религия
Спорт
Строительство
Техника
Транспорт
Туризм
Усадьба
Физика
Фотография
Химия
Экология
Электричество
Электроника
Энергетика

Низ: MEF старіють після досягення межи Хейфліка. Клітини збільшуються, стають плоскими і експресують нові гени, характерні для старіння (SABG, синій колір).



Як відомо, на основі клітинної теорії, всі живі організми (окрім вірусів) складаються з клітин. Тому, аналізуючи зміни в організмі людини і тварин при старінні, слід приділити велику увагу тим процесам, що розвиваються в клітинах при старінні.

Раніше вважалося, що процес старіння клітини виникає лише в умовах багатоклітинного організму, оскільки одноклітинні шляхом поділу можуть начебто необмежено довго підтримувати свою індивідуальність. Але останнім часом виявлені вікові зміни і в клітинах одноклітинних організмів. Крім того, у випадку поділів одноклітинних мова, по-суті, йде не про їх індивідуальне безсмертя, а про їх розмноження і потенційне безсмертя їх виду. А тому, на сьогоднішній день, вважається, що старіння виникло на самих ранніх етапах еволюції живого. Отже, процес старіння властивий окремим клітинам, незалежно від того, чи це одноклітинний організм, чи клітини пребувають в складі багатоклітинного організму.

Існуєвзаємозв'язок між здатністю клітини до поділу, її диференціацією (спеціалізацією) і її старінням. Висока диференціація клітин знижує її здатність до поділу. Втрата здатності до поділу веде до зниження можливостей суттєвого оновлення, що створює передумови для прискореного старіння таких клітин.

Коудрі так класифікує клітини (на основі взаємозв'язку між здатністю до поділу і розвитком старіння):

1) клітини, що існують від мітозу до мітозу (їх індивідуальний цикл короткий, тому виявити тут якісь процеси старіння не вдається);

2) клітини, які мають диференційований мітоз (наприклад, проеритроцити, в яких вдається прослідкувати ряд вікових змін);

3) спеціалізовані клітини, які можуть ділитися лише в особливих умовах (наприклад, клітини печінки, нирок, ендокринних залоз, в них є явні ознаки старіння);

4) високоспеціалізовані клітини, які втратили здатність до мітозу (в них спостерігаються найбільші прояви старіння).

Старіння клітин в складі багатоклітинного організму має ту особливість, що крім процесів, що розвиваються в клітинах самостійно, йдуть процеси, обумовлені регуляторними й трофічними впливами з боку всього організму. Тут можна виділити три групи клітин:

1) клітини, яким властиве первинне старіння, тобто, вони старіють, в основному, самостійно (нервові клітини, деякі сполучнотканинні клітини);

2) клітини, в яких старіння є поєднанням самостійних процесів і впливів з боку цілого організму (м'язеві клітини, клітини ендокринних залоз, нирок, печінки);

3) клітини, яким властиве вторинне старіння, тобто, опосередковане через регуляторні, трофічні та інші внутрішньоорганізменні впливи (наприклад, епітеліальні клітини).

Структурно-функціональні зміни в клітинах різних органів, звичайно, мають свої особливості, однак можна виділити ряд спільних рис.

У процесі старіння змінюється щільність цитоплазматичного матриксу клітини. В одних клітинах з'являється різко просвітлений цитоплазматичний матрикс із явищами гідратації, зменшенням кількості гранул РНК; в інших клітинах матрикс, навпаки, занадто ущільнений, з вогнищами некробіозу і деструкції.

Слід зазначити, що навіть в межах одного органа поряд з атрофічними змінами в одних клітинах і їх загибеллю, розвиваються гіпертрофічні зміни в інших клітинах (для компенсації функції органа). Зростає об'єм таких клітин. Збільшення об'єму клітини при цьому відбувається переважно за рахунок цитоплазми; ядро збільшується в меншій мірі, в результаті чого ядерно-цитоплазматичне співвідношення зменшується. Важливою компенсаторною реакцією є збільшення числа двоядерних і поліплоїдних клітин, що розглядають як активний стан клітин в умовах інгібування клітинного поділу.

Ядра клітин, поряд з деяким збільшенням об'єму, змінюють свою форму. Для ядер старих клітин характерна нерівна поверхня за рахунок численних інвагінацій ядерних мембран. Збільшення поверхні ядерних мембран, яке відбувається при цьому, розглядається як компенсаторний процес, що веде до збільшення площі контакту між ядром і цитоплазмою. При цьому нерідко розширюються ядерні пори. У ядрах збільшується частка конденсованого хроматину (гетерохроматину), який розташовується в основному по периферії, і зменшується частка дифузного хроматину (еухроматину).

З віком змінюється структура хромосом. В молекулах ДНК відбувається модифікація азотистих основ (найчастіше, метилювання). В структурі ДНП зменшується процент негістонових білків, а процентний вміст гістонів не змінюється або ж трохи зростає. Зростає ацетилювання цих білків, а ступінь метилювання в різних білках змінюється по-різному. Утворюються поперечні зшивки між ДНК і білками, особливо, негістоновими.

Швидкість реплікації ДНК з віком знижується. Це явище пов'язують зі зниженням активності ферментів, що беруть участь в реплікації, зі збільшенням кількості дефектних ферментів, зі зростанням кількості помилок в структурі ДНК.

З віком порушується система репарації ДНК. Вперше ця ідея була висловлена Александером наприкінці 60‑х років XX ст. Він вважав, що оскільки диференціація клітин пов'язана з припиненням їхніх поділів, то в таких постмітотичних клітинах поступово накопичуються помилки в ДНК, і це в кінцевому підсумку веде до порушення життєдіяльності й загибелі клітини. Ілдінг запропонував модель старіння, засновану на так званій диференційній репарації. Він вважав, що репарація пошкоджень може здійснюватись лише в транскрипційно активних ділянках ДНК, які доступні для репаруючих фермантів. Неактивні ділянки ДНК (а таких в диференційованій клітині більшість) репарують свої пошкодження значно менше. До поділу ці пошкодження можуть і не проявлятись, але при запуску реплікації ДНК цей процес стає порушеним, і, як наслідок, значно подовжується клітинний цикл і зростає число клітин з хромосомними абераціями. Однак ряд дослідників не поділяють думки про зниження репарації з віком.

Знижується інтенсивність синтезу РНК, але, в першу чергу, знижується синтез рРНК, а синтез іРНК майже не змінюється.

Однією з постійних ознак процесу старіння клітини є морфологічні зміни мітохондрій. Частина органелл має просвітлений матрикс, розширені проміжки між кристами, дискомплексовані кристи. Певний відсоток мітохондрій є значно зміненим у вигляді різкого набрякання, з руйнуванням крист і внутрішньої мітохондріальної мембрани, або ж з її спіралізацією та мієлінізацією; з'являються електронно-щільні мітохондріальні включення, руйнується зовнішня мембрана. Змінюються форма і розміри мітохондрій – поряд з органелами звичайних для клітини розмірів з'являються великі, іноді гігантські мітохондрії, що розглядається як компенсація редукції кількості органел, викликаної інгібуванням поділу мітохондрій.

У процесі старіння відбуваються зміни у вакуолярній системі клітини. У клітинах статичних популяцій спостерігається розширення цистерн гранулярної і гладенької ендоплазматичної сітки, заповнення просвіту цистерн електронно-щільним вмістом, тубулярними структурами; відбувається зменшення кількості рибосом на мембранах, відзначаються зменшення кількості полісом і рибосом. У комплексі Гольджі при старінні відбувається редукція, рексис, зменшення лінійної площі поверхні. Розширення цистерн апарату Гольджі й нагромадження в них рідких фракцій і електронно-щільних гранул розглядаються як результат застійних явищ, пов'язаних зі зниженням обмінних процесів між структурами апарату Гольджі й цитоплазмою клітини.

Досить постійною ознакою старіння клітин різних популяцій є збільшення кількості первинних лізосом, які з'являються у великій кількості поблизу вогнищ деструкції і вільно в цитоплазмі. Відбуваються і якісні зміни лізосом – в них зростає кількість важкопереварюваних речовин, змінюється активність лізосомальних ферментів. Спостерігається зниження стабільності лізосомальних мембран, що приводить до вивільнення лізосомальних гідролаз і деструктивних змін у цитоплазмі клітин статичних популяцій, а також у печінці. Таким чином, участь лізосом у процесах старіння може бути обумовлена, по-перше, пошкодженням літичної активності всередині клітини (надмірна аутофагія, витік гідролаз через ушкоджену мембрану лізосом); по-друге, виходом лізосомальних ферментів з клітини внаслідок зміни клітинної мембрани чи загибелі клітини, що веде до ушкодження сполучної тканини, судин, утворення колагену, продукування аутоантитіл; і, по-третє, порушенням літичної активності внаслідок блокування неперетравленими продуктами. Поряд з наростанням кількості первинних лізосом у клітинах у процесі старіння відбувається формування вторинних лізосом аутофагічного типу, а також залишкових тілець, що можуть брати участь у процесах перетравлення, поки не будуть цілком блоковані неперетравленими продуктами. Залишкові тільця, навантажені ліпофусцином, при старінні виявляються в зростаючій кількості в нейронах і гліальних клітинах, міокардіоцитах, гепатоцитах, клітинах ендокринних залоз, в остеобластах, остеоцитах, ендотеліальпих клітинах.

Деякі дослідники вважають, що зовнішня клітинна плазматична мембрана найбільш стійка в процесі старіння. Дійсно, зберігається неперервність клітинної мембрани, тому що порушення цілісності цієї мембрани веде до загибелі клітини. Однак у процесі старіння в зовнішній клітинній мембрані спостерігаються не тільки функціональні, а й структурні зміни. У ній виявлені осередкові ущільнення і потовщення. Крім того, виявляються структурні зміни, які свідчать про порушення її функції. Так, у ендотеліальних клітинах капілярів у процесі старіння спостерігається зменшення інтенсивності мікропіноцитозу і кількості мікроворсинок, а в гладком'язевих клітинах зменшується кількість нексусів.

Змінюється мембранний потенціал, причому в різних клітинах по‑різному. Мембранний потенціал майже не змінюється в м'язевих клітинах, гепатоцитах, мотонейронах спинного мозку і сенсомоторної області кори; трохи зростає – в кардіоміоцитах, гладком'язевих клітинах судин, ацинарних клітинах слинної залози. Однак в глибокій старості мембранний потенціал практично в усіх клітинах значно знижується. Знижується активність Na+‑K+‑АТФази, тому зменшується інтенсивність активного транспорту іонів Na+ і K+ через плазмалему, і, як наслідок, в цитоплазмі зростає концентрація Na+ й знижується концентрація K+ і Cl-. Зменшується кількість рецепторів та змінюється їх конформація (завдяки змінам мембранного мікрооточення), що веде до зниження чутливості клітини до біологічно активних речовин. Концентрація цАМФ та інших вторинних посередників не змінюється в стані спокою, однак зростає більшими темпами при зв'язуванні рецепторів із субстратом.

Інтенсивність біосинтезу білка в клітинах з віком теж знижується. причини цього явища ще до кінця не з'ясовані. Показано, що з віком падає активність фактора дисоціації рибосом на малу і велику субодиниці, що може бути причиною вікового зниження біосинтезу білка. За іншою версією, причиною може бути більш швидке руйнування поліА‑фрагмента іРНК спеціальною РНКазою. Ще однією причиною може бути зниження рівня аміноацилювання тРНК. Падіння кількості рибосом і полісом в старості можуть бути ще однією причиною зниження синтезу білка. Крім зниження швидкості біосинтезу білка, можуть синтезуватися і білки з помилками.

 

Питання 3.

 




Поиск по сайту:

©2015-2020 studopedya.ru Все права принадлежат авторам размещенных материалов.