Таков, по мнению И. А. Аршавского, механизм противодействия физической активности старению животных. При этом остается неясным, почему и каким образом физической активности удается уменьшить интенсивность основного обмена и уменьшить скорость нарастания кислых сдвигов в организме? Увеличение кислотности межклеточной среды должно, по мнению И. А. Аршавского, вызывать также повреждение соединительнотканных структур, глиальных элементов и нейронов головного и спинного мозга. В результате, как предполагает И. А. Аршавский, должна возникать возрастная атрофия скелетных мышц и понижаться их сократительная активность. Снижение двигательной активности должно ослаблять ее противодействие закислению внутриклеточной среды. В результате, чем ниже двигательная активность животного, тем короче его жизнь.
Таким образом, старение организма, согласно представлениям И. А. Аршавского, является результатом старения его клеток. Старение клеток является результатом постепенного повышения внутри клеток концентрации кислых продуктов их обмена веществ. Собственные метаболиты клетки выводятся из нее в околоклеточную среду на протяжении всей жизни клетки и удаляются из околоклеточной среды в венозную часть кровеносных капилляров и в лимфатические капилляры. Скорость удаления метаболитов клеток из околоклеточного пространства постепенно уменьшается из-за постепенного снижения его проводимости для них. Это снижение проводимости И. А. Аршавский связывает со свойствами расположенного в околоклеточном пространстве между клетками и капиллярами основного внеклеточного белка коллагена. Предполагается, что именно коллаген обладает свойством создавать и постепенно увеличивать препятствие движению метаболитов из околоклеточного пространства в кровь и в лимфу. В результате в околоклеточном пространстве происходит постепенное накопление продуктов обмена клеток и смещение рН околоклеточной среды в кислую сторону. Как следствие этого процесса возникает накопление кислых продуктов обмена внутри клеток, постепенно смещающее рН внутриклеточной среды в кислую сторону. Нарастающее отклонение рН от стабильных величин уменьшает эффективность работы внутриклеточных ферментов, вызывая постепенное снижение функциональных возможностей клетки, то есть ее старение. Гипотеза старения организма млекопитающих, предлагаемая И. А. Аршавским, позволяет сделать несколько выводов.
1. Чем ниже скорость обмена веществ в клетках млекопитающего, тем ниже скорость образования продуктов обмена, медленнее процесс их накопления вне и внутри клетки, ниже скорость старения клетки. Следовательно, чем ниже интенсивность обмена веществ млекопитающего, тем длительнее его жизнь. Чем больше размеры млекопитающего, тем ниже интенсивность обмена веществ его клеток и, следовательно, продолжительнее его жизнь.
2. Устранение накопления кислых продуктов обмена клеток в околоклеточном пространстве должно устранять старение клеток и увеличивать продолжительность жизни млекопитающего.
3. Если причиной накопления кислых продуктов обмена является постепенное старение коллагена, расположенного в околоклеточном пространстве, то замедление или остановка возрастзависимого старения коллагена должно замедлить или прекратить накопление кислых продуктов обмена клеток в околоклеточном пространстве. В результате должно замедлиться или прекратиться старение организма млекопитающего. На этом фоне дальнейшее уменьшение закисления организма должно еще больше приближать рН внутриклеточной среды к оптимальной для клеток величине. При этом должна приближаться к максимальному уровню активность внутриклеточных ферментов и увеличиваться функциональные возможности клеток, то есть происходить процесс, противоположный старению, а именно процесс омоложения клеток и, следовательно, всего организма. Таким образом, гипотеза старения И. А. Аршавского предполагает возможность не только замедлить процесс старения, но возможность его остановить и даже повернуть вспять.
В опытах И. А. Аршавского фактором, который может увеличить продолжительность жизни млекопитающих, являлась физическая активность. Так, регулярное плавание кроликов в течение 56 месяцев на один год увеличивало продолжительность их жизни. Это увеличение сопровождалось повышением величины титруемой щелочности мочи и снижением ее титруемой кислотности до величин, свойственных зайцам, живущим в 23 раза дольше, чем кролики. Эти данные, по мнению И. А. Аршавского, подтверждают его гипотезу, согласно которой причиной старения клеток является процесс постепенного накопления в клетках продуктов их обмена веществ. Физическая активность каким-то образом замедляет накопление и этим увеличивает продолжительность жизни клетки. Исходя из гипотезы И. А. Аршавского, можно предположить, что физическая активность замедляет скорость нарастания жесткости коллагена, однако в монографии такой вариант не обсуждается.
В опытах И. А. Аршавского фактором, который может увеличить продолжительность жизни млекопитающих, являлась физическая активность. Так, регулярное плавание кроликов в течение 56 месяцев на один год увеличивало продолжительность их жизни. Это увеличение сопровождалось повышением величины титруемой щелочности мочи и снижением ее титруемой кислотности до величин, свойственных зайцам, живущим в 23 раза дольше, чем кролики. Эти данные, по мнению И. А. Аршавского, подтверждают его гипотезу, согласно которой причиной старения клеток является процесс постепенного накопления в клетках продуктов их обмена веществ. Физическая активность каким-то образом замедляет накопление и этим увеличивает продолжительность жизни клетки. Исходя из гипотезы И. А. Аршавского, можно предположить, что физическая активность замедляет скорость нарастания жесткости коллагена, однако в монографии такой вариант не обсуждается.
Аналогичный вывод о решающей роли старения коллагена в старении человека сделал в 2009 году автор в своей предшествующей книге «Алгоритм долголетия». В ней утверждается, что «коллаген, входящий в состав любого органа и образующий его остов, каркас, со временем стареет, и вслед за старением коллагена того или иного органа и в результате этого старения неизбежно происходит старение всего органа и в конечном счете всего организма» (стр. 80). Предполагается, что возрастзависимое увеличение жесткости молекул и волокон коллагена замедляет скорость их обмена на новые. В результате с возрастом при одном и том же объеме любого органа в нем должна возрастать доля коллагена и уменьшаться доля клеток паренхимы. Это значит, что с возрастом должно происходить склерозирование органа, снижение его функциональных возможностей и, как следствие, старение органа. Исходя из этого представления, в книге для противодействия старению рекомендованы упражнения на растяжение, так как тренинг любых тканей и органов на растяжение должен постепенно увеличивать их растяжимость, противодействуя развитию в них процессов «старения» коллагена и вызываемых его «старением» возрастных изменений именно этих тканей и органов (стр. 82). Известно, что «гибкость тела это не только высокая эластичность, растяжимость сухожилий, связок, мышц, но и кровеносных и лимфатических сосудов и нервов» (стр. 82). Поэтому «предположение о возможности противодействовать старению того или иного внутреннего органа с помощью его тренинга на растяжение соответствующими специальными упражнениями представлялось вполне реальным» (стр. 83).
5. Анализ гипотезы о решающей роли старения коллагена в старении млекопитающих
В любой клетке многоклеточного организма, пока она жива, происходит обмен веществами с окружающей клетку средой. Из околоклеточной среды клетка получает вещества, необходимые ей для построения своей структуры, для получения энергии на процессы своего самообновления и на выполнение той специфической деятельности, из-за которой клетка нужна организму. В процессе происходящих в клетке химических реакций в ней появляются химические вещества, которые клетка использовать не может. По утверждению И. А. Аршавского, такими веществами являются кислые продукты обмена клеток. Несомненно, что накопление в клетке любых веществ, которые она использовать не может, в том числе продуктов ее обмена, будет менять состав и характеристики внутриклеточной среды в неблагоприятном для клетки направлении. При этом неизбежно понизится уровень активности ферментов клетки, особенно если в результате накопления будет снижаться рН внутриклеточной среды. В результате нарушится нормальный ход ферментативных внутриклеточных процессов. По мере накопления продуктов обмена внутри клетки интенсивность нарушений будет возрастать, вызывая постепенно ускоряющееся старение клетки и ее гибель. Одним из путей выведения продуктов обмена из клетки является их диффузия по концентрационному градиенту в околоклеточную среду, то есть в зону их меньшей концентрации. Это значит, что во внутриклеточной среде всегда будут находиться подлежащие удалению продукты обмена в концентрации, превышающей внеклеточную. При прогрессирующем замедлении скорости их удаления из околоклеточной среды, чем бы это замедление ни вызывалось, неизбежно будет увеличиваться концентрация удаляемых веществ как вне, так и внутри клетки, все больше нарушая нормальный ход внутриклеточных процессов и вызывая ее старение. Этот предлагаемый И. А. Аршавским вариант старения клеток млекопитающих представляется автору данной книги вполне убедительным. Однако замедление скорости обновления околоклеточной среды чревато не только увеличением в ней продуктов обмена клеток. Каждая клетка внутри многоклеточного организма включена в систему обмена информацией между этой клеткой и соседними клетками. Каждая клетка оказывает постоянное или периодическое влияние как на соседние клетки, так и на находящиеся на удалении от нее. Для осуществления этих влияний клетка синтезирует массу специальных химических соединений, которые по мере их синтеза поступают во внутриклеточное и затем в околоклеточное пространство. Таким образом внутри клетки непрерывно появляются продукты ее обмена веществ, а также масса синтезируемых клеткой химических соединений, предназначенных для оказания регулирующих воздействий на другие клетки (паракринная регуляция) и для саморегулирующих влияний на саму выделяющую их клетку (аутокринная регуляция). Синтезируемые клеткой регулирующие вещества выделяются в околоклеточное пространство и далее диффундируют, так же как и продукты обмена клетки, в лимфу и кровь. При уменьшении скорости обновления околоклеточной среды, вне зависимости от того, вызвано ли оно изменением коллагена или другой причиной, в околоклеточной и внутриклеточной среде начнут накапливаться не только продукты обмена клеток, но и синтезируемые клеткой физиологически активные вещества. В результате скорость их синтеза внутри клетки будет постепенно уменьшаться и начнет снижаться эффективность регулирующих влияний клеток друг на друга. Таким образом, по мере уменьшения скорости обновления околоклеточной среды начнут все быстрее стареть клетки и одновременно все в большей степени начнет страдать интеграция между ними, приводя в конечном счете к ускоренной гибели клеток и всего организма.