Триметиламиноксид – соединение, в которое превращается аминокислота L-карнитин, поступившая в организм с красным мясом, молочными продуктами и яйцами, под действием сначала микрофлоры кишечника, а затем окисления в печени. Триметиламиноксид блокирует захват макрофагами избыточных количеств холестерина в крови. Уровень триметиламиноксида в плазме крови, как и самого карнитина, является маркером процессов, приводящих к атеросклерозу, инфаркту и инсульту.
Различные физиологические параметры сердечно-сосудистой системы являются биомаркерами старения. Диастолическое артериальное давление[97] обычно постепенно увеличивается до 50 лет, затем выравнивается в течение десяти лет и может оставаться постоянным или даже снижаться в дальнейшей жизни в результате снижения эластичности стенки аорты[98]. По этой же причине в пожилом возрасте повышается скорость распространения пульсовой волны (рис. 4), измеряемой от плеча до лодыжки[99], увеличивается периферическое сосудистое сопротивление[100]. На эхокардиограмме[101] заметна диастолическая дисфункция левого желудочка миокарда[102], связанная с артериальной гипертензией. При старении происходит небольшое снижение частоты сердечных сокращений и значительное уменьшение в покое сердечного выброса (рис. 5), ударного объема[103], сердечного[104] и систолического[105] индексов даже при отсутствии диагностированных сердечно-сосудистых заболеваний. Наконец, в пожилом возрасте ослаблено сужение периферических сосудов кожи в ответ на холодовое воздействие.
Рис. 4. Возрастные нормы скорости распространения пульсовой волны по сосудам эластического и мышечного типов
Рис. 5. Уменьшение минутного объема сердца при старении.
Наблюдаются изменения и в венозной системе. Ухудшается венозный возврат крови в сердце. Из-за изменений гладкомышечной стенки и накопившихся сшивок белка эластина возникают варикозные расширения вен и геморрой. Воспалительные процессы в сосудистой стенке вен приводят к тромбозу и развитию тромбофлебита. В результате падения симпатического тонуса[106] и активности барорецепторов[107], а также приема некоторых лекарств развивается ортостатическая гипотензия, когда при резком изменении положения тела (вставании), при длительном стоянии недостаточен приток крови к головному мозгу вследствие снижения артериального давления. При этом возникает головокружение и темнеет в глазах.
Функции дыхательной системы
Легкие имеют две основные функции. Одна из них – подача кислорода из воздуха в тело, другая – удаление углекислого газа из организма. Вдыхаемый воздух через трахею и бронхи доходит до мельчайших разветвлений воздухоносных путей – бронхиол, которые оканчиваются микроскопическими эластичными воздушными мешочками – альвеолами. Альвеолы оплетены кровеносными капиллярами, благодаря которым обмениваются кислородом и углекислым газом с кровью.
Функциональные возможности легких начинают постепенно ухудшаться, начиная с 25 лет. Максимальный объем воздуха в легких уменьшается с возрастом (рис. 6). Одновременно снижаются жизненная емкость легких, пиковый экспираторный поток и объем форсированного выдоха.
Рис. 6. Максимальная легочная вентиляция (л/мин).
Дыхательная система с возрастом подвергается различным анатомическим, физиологическим и иммунологическим изменениям. Структурные изменения включают в себя деформацию грудной стенки и грудного отдела позвоночника, что ухудшает общее состояние дыхательной системы, ведет к увеличению нагрузки на нее. Сила дыхательных мышц (диафрагмы и межреберных мышц) уменьшается с возрастом, что приводит к ухудшению эффективности кашля, который имеет большое значение для очищения дыхательных путей. Мертвое пространство альвеол[108], напротив, увеличивается, снижая концентрацию артериального кислорода.
В то время как коллаген кожи сменяется в течение жизни 5,3 раза, коллаген хряща – на 80 %, эластичные волокна легких не претерпевают замены. Постепенно мягкая ткань легких теряет опору, что вызывает расширение воздушных пространств альвеол – старческую эмфизему. В результате накопления перекрестных сшивок в эластине эластичность стенки альвеол падает. Поэтому неудивительно, что динамическая податливость (растяжимость) легких, измеряемая при ритмичном дыхании, снижается с возрастом. Одновременно увеличивается сопротивление воздушного потока и уменьшается максимальное давление на вдохе. Рецепторы дыхательных путей претерпевают функциональные изменения с возрастом и менее восприимчивы к лекарствам, используемым для лечения расстройств дыхания. У пожилых людей снижена способность менять степень вентиляции легких в ответ на недостаток кислорода или избыток углекислого газа в крови. Это делает их более уязвимыми к дыхательной недостаточности во время повышенной потребности в активизации дыхательной функции (сердечная недостаточность, пневмония и т.д.) и обусловливает возможные неблагоприятные исходы.
Метаболизм
У людей в возрасте от 40 до 90 лет постепенно снижается уровень основного обмена[109] (рис. 7), который можно оценить по теплопродукции и поглощению кислорода.
Рис. 7. Изменение уровня основного обмена с возрастом. Сплошной – у мужчин; пунктирной – у женщин
В результате как у мужчин, так и у женщин снижается средняя температура тела примерно на 0,1 оС. Минимальная температура тела в течение дня сдвигается на более ранние часы. Амплитуда суточной температуры тела уменьшается.
Исследования, проведенные в промышленно развитых странах, показывают, что в зрелом возрасте существует тенденция к увеличению массы тела и индекса массы тела до 60–80 лет с последующим убыванием. Увеличение массы тела происходит за счет возрастания доли жировой ткани. Снижение массы тела в старости происходит, напротив, в основном из-за потери безжировой массы, в связи с саркопенией[110], остеопорозом и обезвоживанием тканей. В результате замедления метаболизма масса висцеральной жировой ткани увеличивается в течение всей жизни взрослого человека. Доля подкожного жира в пожилом возрасте имеет тенденцию к снижению. Процедуры похудения в возрасте от 70 до 80 лет приводят преимущественно к потере подкожной жировой клетчатки.
Изменяется водно-солевой баланс – систематическая потеря воды в тканях и общего калия в организме отмечается от 20 до 89 лет. Снижение количества функциональных митохондрий угнетает энергетический метаболизм. Нарушается метаболизм глюкозы, свободных жирных кислот, холестерина, что приводит к развитию метаболического синдрома – ожирения, сахарного диабета 2-го типа и гипертонии.
Скелетная мускулатура
При старении организма снижается сила скелетной мускулатуры, что создает трудности в выполнении физической нагрузки и повседневной деятельности (рис. 8).
Это изменение можно легко продемонстрировать, самостоятельно измерив силу кисти специальным прибором – динамометром (рис. 9).
Рис. 8. Абсолютная сила мышц по Кетле (кг). Сплошная линия – обеих рук; пунктирная линия – поясничных мышц
Рис. 9 Время удержания усилия (1/3 от максимального) при сжатии рукой динамометра.
Патологические процессы связаны с атрофией мышц и уменьшением доли сократительной мышечной ткани. При этом не происходит ухудшения способности к активации двигательных единиц мышечного волокна. Площадь поперечного сечения скелетной мышцы уменьшается с возрастом. Это явление называется саркопенией, являющейся результатом небольшого уменьшения размера мышечного волокна и в значительно большей степени количества самих волокон. Последнее происходит, потому что стволовые (сателлитные) клетки мышц утрачивают способность активизироваться при истощении мышцы и регенерировать ее. Сократительная ткань замещается соединительной и жировой.
Изменения кожных покровов
Проблемы кожи наряду с поседением волос являются, по-видимому, наиболее заметными признаками старения. При старении кожа истончается на 6 % за каждое десятилетие. Помимо уменьшения слоя эпидермиса происходит истончение подкожной жировой клетчатки. Это нарушает защитную функцию кожи, способствует переохлаждению в холодную погоду. Кроме того, высвобождаются накопленные в ней жирорастворимые токсины и лекарственные препараты. Наблюдается снижение плотности коллагена и эластина, образуются перекрестные сшивки между белками соединительной ткани и утрата их эластичности. Кожа становится менее упругой и гладкой, бледной, дряблой, прозрачной, появляются морщины, крупные пигментные пятна (на открытых солнцу участках кожи) и сухость. Количество содержащих пигмент клеток (меланоцитов) уменьшается. Оставшиеся меланоциты увеличиваются в размерах. Раны и порезы на коже с возрастом заживают медленнее.
Изменения кожных покровов
Проблемы кожи наряду с поседением волос являются, по-видимому, наиболее заметными признаками старения. При старении кожа истончается на 6 % за каждое десятилетие. Помимо уменьшения слоя эпидермиса происходит истончение подкожной жировой клетчатки. Это нарушает защитную функцию кожи, способствует переохлаждению в холодную погоду. Кроме того, высвобождаются накопленные в ней жирорастворимые токсины и лекарственные препараты. Наблюдается снижение плотности коллагена и эластина, образуются перекрестные сшивки между белками соединительной ткани и утрата их эластичности. Кожа становится менее упругой и гладкой, бледной, дряблой, прозрачной, появляются морщины, крупные пигментные пятна (на открытых солнцу участках кожи) и сухость. Количество содержащих пигмент клеток (меланоцитов) уменьшается. Оставшиеся меланоциты увеличиваются в размерах. Раны и порезы на коже с возрастом заживают медленнее.
Кровеносные сосуды дермы становятся более хрупкими. Это приводит к кровоподтекам, кровоизлияниям под кожу (так называемая старческая пурпура), черри-ангиомам (старческим ангиомам[111]).
Сальные железы производят меньше сального секрета, что способствует сухости кожи и зуду. Потовые железы тоже ухудшают свою работу. Поэтому в жаркую погоду становится легче получить тепловой удар.
Доброкачественные кожные новообразования, такие как фибромы, бородавки, кератоз, и другие дефекты являются более распространенными у пожилых людей.
Ключевым фактором старения кожи является ультрафиолетовое излучение. Об этом свидетельствует обветренный вид фермеров и моряков, подолгу находящихся на открытом воздухе. Вы можете защитить себя от его негативного воздействия, избегая солнечных ожогов, используя солнцезащитный крем с SPF 15 или выше, нося защитную одежду и избегая загара и соляриев. Курение также способствует образованию морщин. При этом сморщенность кожи возрастает с ростом количества выкуренных сигарет и стажа курения.
Функция выделения
Отходы клеточного метаболизма удаляются мочевыделительной системой, которая не дает вредным веществам накапливаться в организме. Кровь постоянно циркулирует через почки, которые извлекают из нее отходы и передают их в жидком виде в мочевой пузырь, пока они не выводятся из организма через мочеиспускательный канал. Этот процесс также играет ключевую роль в поддержании необходимого организму уровня воды, натрия и кислотности.
Нефрон является основной структурной единицей почки, выполняющей функцию извлечения химических отходов из крови. Нефрон профильтровывает кровь из кровеносных капилляров, забирая из нее все растворенное содержимое, кроме белков и клеток крови, с образованием первичной мочи. Дальнейшее прохождение первичной мочи по нефрону сопровождается обратным всасыванием в кровь необходимой организму воды, натрия, минералов, глюкозы и аминокислот. В результате моча становится более концентрированной.
При старении происходит уменьшение объема массы почек, поскольку постепенно убывает количество нефронов. Как следствие, через них за единицу времени может пройти меньшее количество крови. Кровеносные сосуды, обслуживающие почки, становятся жестче. Это вызывает уменьшение скорости клубочковой фильтрации (рис. 10). Также отмечается снижение объема почечных канальцев, ухудшение контроля уровня воды и электролитов.
Рис. 10. Возрастные изменения клубочковой фильтрации.
Проблемы почек тесно связаны с хроническими заболеваниями, такими как сахарный диабет 2-го типа и сердечные патологии. К повреждению почек может привести курение и злоупотребление алкоголем. В обычных условиях у пожилых людей почки функционируют на достаточном уровне, однако дополнительная нагрузка (излишки выпитой жидкости, жара, некоторые лекарства, аэробные мышечные упражнения) может приводить к сбоям. У пожилых людей общее снижение иммунитета способствует инфекционным заболеваниям почек и мочевого пузыря.
Центральное управление концентрацией мочи осуществляется в гипоталамусе головного мозга, который содержит осморецепторы, чувствительные к количеству воды в крови, и вырабатывает антидиуретический гормон, тормозящий выведение воды почкой. Местный контроль над механизмом регуляции концентрации мочи зависит от количества натрия в клубочковом фильтрате, который, в свою очередь, связан с уровнем фермента ренина и гормона альдостерона, которые уменьшают содержание натрия и воды в моче. При старении эти механизмы регуляции ухудшаются, что снижает способность почек концентрировать мочу. Одновременно организм начинает терять воду и натрий.
Нарушение функции почек при старении не только снижает способность организма выводить конечные продукты метаболизма, но и нарушает регуляцию количества жидкости (обезвоживание тканей), кислотно-основного баланса (закисление крови) и кровяного давления (гипертензия).
С возрастом ухудшается способность к растяжению мочевого пузыря для накопления порции мочи без ощущения дискомфорта, а также теряется возможность полностью опорожнять его при мочеиспускании. Растяжимость и сократимость мочевого пузыря зависят, в частности, от состояния соединительной ткани, которая претерпевает возрастные изменения. Сфинктер (мышечное кольцо, которое контролирует вытекание мочи из организма) становится менее способным плотно закрыть выход моче и предотвратить ее неконтролируемую утечку. Мочеиспускательный канал сужается, и его стенки становятся тоньше. В результате мочевой пузырь может удерживать меньшее количество мочи, более часто возникают позывы к мочеиспусканию, учащаются ночные пробуждения, чтобы сходить в туалет, появляется недержание мочи, болевые ощущения при мочеиспускании. У мужчин недержание может быть также обусловлено болезнью предстательной железы.
Репродуктивная функция
Возрастные изменения в женской репродуктивной системе главным образом являются результатом изменения уровня гормонов. Одним из явных признаков старения является прекращение менструальных циклов, известное как менопауза. Она возникает в возрасте 45–55 лет. За несколько лет до последней менструации начинает развиваться перименопауза. Признаки перименопаузы – сначала более частые, а затем время от времени пропущенные периоды менструации, а также изменения в количестве менструальных выделений. В конце концов менструации полностью прекращаются, и наступает так называемая менопауза. В менопаузе яичники прекращают вырабатывать женские половые гормоны эстроген и прогестерон и высвобождать яйцеклетки, что предотвращает возможность забеременеть.
Кроме того, происходят изменения в репродуктивном тракте. В связи с прекращением циркуляции половых гормонов стенки вагины становятся тоньше, суше, менее эластичными, может возникнуть их раздражение. Секс становится болезненным из-за этих изменений влагалища. Возникает повышенный риск дрожжевых вагинальных заражений.
Наблюдается атрофия половых губ, их раздражение и зуд.
Симптомами менопаузы также являются приливы, перепады настроения, головные боли, проблемы со сном и кратковременной памятью. Может уменьшиться грудь. Снижается половое влечение (либидо). Становится высоким риск потери костной массы (остеопороз). Наступают изменения в мочевыделительной системе, такие как частота и срочность мочеиспускания, увеличение риска инфекции мочевых путей.
Лобковые мышцы теряют тонус, что сопровождается опущением влагалища, матки и мочевого пузыря.
Признаками старения мужской репродуктивной системы могут быть изменения в ткани яичка, образования спермы и эрекции. Масса яичек уменьшается. Уровень мужского полового гормона сохраняется на прежнем уровне или постепенно снижается. В этом случае могут быть проблемы с эрекцией. Семенные канальцы становятся менее эластичными, темп производства сперматозоидов замедляется. Эти изменения обычно происходят постепенно. В отличие от женщин мужчины не испытывают быстрого упадка репродуктивной функции.
Размер простаты с возрастом увеличивается из-за разрастания рубцовой ткани. Этот процесс носит название гипертрофии простаты и встречается у 50 % пожилых мужчин. В результате могут возникать проблемы с мочеиспусканием и семяизвержением.
Когнитивные функции
Согласно данным американской ассоциации психологов, тип памяти, который называется семантическая память, улучшается с возрастом у многих пожилых людей. Семантическая память – это способность вспоминать общие понятия, правила и идеи. Например, понимание, что часы используются, чтобы сказать время, – простой пример семантической памяти. Этот тип памяти также включает в себя лексику и знание языка.