Хотя физиологический эффект старения отличается среди индивидуумов, организм в целом с наступлением старости становится уязвим для многочисленных болезней, особенно хронических, требуя больше времени и средств на лечение. Со времен Средневековья и Античности средняя продолжительность жизни в Европе оценивалась между 20 и 30 годами. Сегодня продолжительность жизни значительно возросла, в результате чего все больший процент составляют пожилые люди. Потому типичные для пожилого возраста рак и болезни сердца стали намного более распространены.
Возрастающая стоимость медицинской помощи вызывает определенные проблемы как среди самих пожилых людей, так и для обществ, которые создают специальные институты и целевые программы, направленные на помощь пожилым людям. Многие развитые страны ожидают значительное старение населения в ближайшее время и потому беспокоятся об увеличении расходов для сохранения качества охраны здоровья на соответствующем уровне. Направления деятельности с целью преодоления этой проблемы заключаются в улучшении эффективности работы системы охраны здоровья, более целенаправленном оказании помощи, поддержке альтернативных организаций оказания медицинской помощи и влиянии на демографическую ситуацию.
Существует много вариаций между странами как в определении старения, так и в отношении к нему. Например, пенсионный возраст варьируется между разными странами в диапазоне от 55 до 70 лет. В первую очередь эта разница объясняется различиями в средней продолжительности жизни и трудоспособности пожилых людей. В дополнение, как указывалось выше, наблюдаются значительные различия между индустриальными и традиционными аграрными обществами. Тогда как в первых значение пожилых людей незначительно, в последних старость является признаком мудрости, а старые люди имеют большое влияние на общество.
Хотя в большей части государств некоторые права и обязанности (право голоса, право покупать алкоголь, уголовная ответственность и т.д.) предоставляются человеку начиная с определенного возраста, часто пожилые люди лишаются некоторых прав. Типичный пример: право занятия некоторых должностей (в основном руководящих).
В странах Запада в наши дни набирает популярность концепция «успешного старения», которая определяет, как наилучшим образом должно протекать старение, используя современные достижения медицины и геронтологии. Эта концепция может быть прослежена до 1950-х гг., но была популяризована в работе Роуи и Кана 1987 г. (Rowe, Kahn, 1987). Авторы критикуют исследования в геронтологии за преувеличение однородности исследованных людей и, согласно им, предыдущие исследования старости преувеличили степень, с которой такие болезни, как, например, диабет или остеопороз, могут быть приписаны возрасту.
В следующей публикации (Rowe, Kahn, 1997) авторы определили понятие успешного старения как комбинацию следующих факторов, которые должны сопровождать старение:
1) низкая вероятность болезней или инвалидности;
2) высокие возможности к обучению и физической деятельности;
3) активное участие в жизни общества.
Эти цели могут быть достигнуты как с помощью общества, так и благодаря известным усилиям пожилых людей по изучению и поддержке социальных связей, особенно с более молодыми людьми.
Социальные и экономические аспекты старения в настоящее время еще до конца не изучены и туманны, а в литературе существует достаточное количество необъяснимых фактов о данном биологическом феномене. Например, в 1993 г. в США родилась и прожила 20 лет девушка, которая практически не была подвержена возрастным изменениям. В 2009 г. 16-летняя Брук Гринберг в физическом и умственном отношении находилась на уровне годовалого ребенка: ее рост 76 см, вес 7,3 кг, у нее молочные зубы, костная ткань соответствует 10-летнему возрасту, а мозг претерпел лишь незначительные изменения с раннего детства. Гринберг умерла в возрасте 20 лет от бронхомаляции. Американские ученые ведут поиски гена, который мог стать причиной состояния Гринберг. Не исключено, что он окажется ключом к пониманию всех процессов старения человеческого организма.
Ирландский землевладелец Браун, доживший, как считается, до 120 лет, завещал сделать себе надгробную надпись; вот ее текст: «Он был всегда пьян и так страшен в этом состоянии, что сама смерть боялась его». Вот и мысли долгожителя для всех нас Но есть, есть-таки одно общее, что объединяет всех долгожителей мира, это неистощимое жизнелюбие, оптимизм. Они жили долго, потому что искренне любили жизнь, и она отплатила им взаимностью. Однако только жажды жизни для этого явно недостаточно, т.к. мы пока не понимаем фундаментальных причин старения человека и млекопитающих. В следующей главе мы поговорим о различных теоретических взглядах и научных теориях ученых и исследователей всего мира на процесс старения.
Глава 4. Современные теории старения и концепции долголетия человека
История возникновения научных теорий старения человека является достаточно короткой и совсем небольшой по сравнению с 2 тыс. лет известной цивилизации, описанной в Библии. Мы не будем останавливаться на общеизвестных подходах к продлению жизни в древних цивилизациях и в Средние века, т.к. назвать их научными, наверное, было бы неправильно, хотя вся история человечества это поиск Грааля бессмертия и чудодейственных средств продления собственной жизни. Сегодня существует несколько альтернативных теорий, которые отчасти противоречат друг другу, а отчасти друга друга дополняют. Современная биология уделяет проблеме старения очень много внимания, и с каждым годом появляются новые факты, позволяющие глубже понять механизмы этого процесса.
Первые попытки научного объяснения старения начались в конце XIX в. В 1882 г. в одной из первых работ известный зоолог и теоретик эволюционного учения Август Вейсман (Weissmann, 1882) предложил теорию происхождения старения как свойства, которое возникло в результате эволюции. Согласно А. Вейсману, «не стареющие организмы не только не являются полезными, они вредны, потому что занимают место молодых», что должно было привести эволюцию к возникновению старения. Его, правда чисто теоретическое, представление о старении и «бессмертии» клеток не было подтверждено им экспериментально, но он еще в 1881 г. предположил, что старение организма определяется тем обстоятельством, что у соматических клеток «способность к росту путем деления не вечна, а ограниченна». По его же мнению, могут бесконечно входить в процесс деления только половые клетки, которые с этой точки зрения являются «бессмертными», т.е. иммортальными. Однако первые же опыты по выращиванию изолированных из организма клеток в культуре ткани, произведенные французским хирургом и патофизиологом Алексисом Каррелем (Carrel, 1912), казалось бы, полностью опровергли предположение А. Вейсмана о «смертности» соматических клеток. А. Каррель впервые в цитологической практике разработал технику выращивания культуры тканей с использованием плазмы крови и эмбриональной жидкости, позволившую длительное время поддерживать рост клеток, в т.ч. соматических, выделенных из организма. В своем самом известном эксперименте он удалил небольшое количество ткани из сердца эмбриона цыпленка, погрузил его в питательную среду и смог сохранить эту ткань живой в своей лаборатории. Спустя десятилетия после смерти самого Каррела в 1944 г. ткани цыпленка намеренно позволили умереть. За эти исследования, а также за разработку методик по сшиванию кровеносных сосудов А. Каррель в 1912 г. был удостоен Нобелевской премии. Вплоть до 1961 г. считалось, что постулат А. Вейсмана опровергнут, но американские цитологи Л. Хейфлик и П. Мурхед провели эксперименты по культивации фибробластов человеческих эмбрионов. Эти исследователи помещали в питательную среду отдельные клетки, а не цельный кусочек ткани, как это делал А. Каррель. Леонард Хейфлик обнаружил, что легочная ткань, по-видимому, отмирает после того, как ее клетки поделились определенное количество раз, обычно 50. Это число называли пределом Хейфлика. Более того: когда клетки приближались к своему пределу деления, они начинали напоминать старую ткань с возрастными пигментами, которые обнаруживаются в постаревших клетках сердца и головного мозга.
Оригинальную гипотезу старения выдвинул выдающийся русский биолог И. И. Мечников (18451916), который считал старение результатом интоксикации организма продуктами обмена бактерий, обитающих в кишечном тракте, и продуктами азотистого обмена веществ самого организма (мочевая кислота). Образуются ядовитые вещества, в т.ч. скатол, индол, фенол (карболовая кислота), крезол, кадаверин (трупный яд), тирамин и другие токсины. Данную теорию И. И. Мечников назвал теорией бактериальной интоксикации организма.
Важным шагом в исследовании старения был доклад английского биолога проф. Peter Brian Medawar перед Лондонским королевским обществом в 1951 г. под названием An Unresolved Problem in Biology («Нерешенная проблема биологии»; Medawar, 1952). В этой лекции он подчеркнул, что животные в природе редко доживают до возраста, когда старение становится заметным; таким образом, эволюция не могла оказывать влияние на процесс развития старения. Эта работа положила начало целой серии новых исследований. На протяжении следующих 25 лет исследования имели преимущественно описательный характер. Тем не менее начиная с конца 70-х гг. возникает большое количество теорий, которые пытались объяснить феномен старения (Древина, 2009). Например, в известном обзоре литературы по этому вопросу, опубликованном Калебом Финчем в 1990 г., насчитывалось ок. 4 тыс. ссылок (Finch, 1990) на различные научные исследования. Только в конце 1990-х гг. ситуация начала проясняться и большинство авторов стали приходить к общим выводам.
В настоящее время мир располагает более чем 300 общебиологическими теориями старения и психологическими подходами к определению сущности старости и старения. Остановимся очень кратко на основных биологических теориях старения человека. По мнению исследователей в области биологии, старение и смерть являются базовыми, сущностными биологическими свойствами, отражающими функционирование и эволюцию всех живых организмов, включая человека. Биологи исследуют организм, пытаясь измерить природу и предел возрастных изменений, понять, чем вызваны эти изменения, как их можно контролировать, корректировать, как можно смягчить последствия процесса старения. В этой связи биологическая наука располагает рядом теорий, непосредственно затрагивающих тематику процесса старения человека. Наиболее распространены в научном мире за рубежом два направления научных теоретических воззрений на него: это теории программированного старения и теории непрограммированного старения (Козлов, 1999).
Обобщая все вышеизложенные теории старения человека, попытаемся систематизировать наиболее значимые из них для современной геронтологии. Системный признак теории старения как запрограммированного или незапрограммированного старения может быть важным системообразующим звеном для целого ряда известных теорий старения.
Теории программированного старения
Генетические теории. Старение вызывается запрограммированными изменениями экспрессии генов, или экспрессией специфических белков. Гипотеза, согласно которой причиной старения являются изменения генетического аппарата клетки, является одной из наиболее признанных в современной геронтологии. Молекулярно-генетические теории подразделяются на две большие группы. Одни ученые рассматривают возрастные изменения генома как наследственно запрограммированные. Другие считают, что старение результат накопления случайных мутаций. Отсюда следует, что процесс старения может являться или закономерным результатом роста и развития организма, или следствием накопления случайных ошибок в системе хранения и передачи генетической информации.
Накопление «загрязнений»: накопление отходов метаболизма снижает жизнеспособность клеток;
иммунологическая теория: определенные аллели могут увеличивать или сокращать продолжительность жизни;
часы старения: старение и смерть являются результатом предопределенного биологического плана;
эволюционные теории: естественный отбор устраняет индивидуумов после того, как они произведут потомство.
Теории «непрограммированного» старения
Свободнорадикальная теория старения: старение является результатом случайного вредоносного повреждения тканей свободными радикалами;
теория изнашивания: органы и ткани организма в процессе жизни изнашиваются, как изнашиваются и запчасти, «заложенные» в организме для их реставрации, и практически у организма не остается ресурса для их замещения при повреждении;
теория старения по ошибке: основной причиной старения является накопление с возрастом генетических повреждений в результате мутаций, которые могут быть как случайными (спонтанными), так и вызванными различными повреждающими факторами (ионизирующая радиация, стрессы, ультрафиолетовые лучи, вирусы, накопление в организме побочных продуктов химических реакций и др.). Гипотеза старения по ошибке была выдвинута в 1954 г. американским физиком М. Сциллардом. Исследуя эффекты воздействия радиации на живые организмы, он показал, что действие ионизирующего излучения существенно сокращает срок жизни людей и животных. Под воздействием радиации происходят многочисленные мутации в молекуле ДНК и инициируются некоторые симптомы старения, такие как седина или раковые опухоли. Из своих наблюдений Сцилард сделал вывод, что мутации являются непосредственной причиной старения живых организмов, однако он не объяснил факта старения людей и животных, не подвергавшихся облучению. Его последователь Л. Оргель считал, что мутации в генетическом аппарате клетки могут быть либо спонтанными, либо возникать в ответ на воздействие агрессивных факторов: ионизирующей радиации, ультрафиолета, вирусов и токсических (мутагенных) веществ и т. д. С течением времени система репарации ДНК изнашивается, в результате чего происходит старение организма.
Теория запрограммированного старения одна из самых распространенных научных теорий. Представители теории запрограммированного старения исходят из того, что функционирование живого организма запрограммировано природой лишь на период его активной жизнедеятельности, включающей развитие, т.е. рост организма, и способность к репродукции. Сторонники этой теории аргументируют свой вывод тем, что в природе всегда действовал и продолжает действовать закон естественного отбора и поэтому старые особи в естественных условиях встречаются крайне редко: прежде чем стать старыми, они либо погибают сами, либо их уничтожают свои же сородичи. В живой организм генетически заложена биологическая активность, распространяющаяся только на период его так называемой биологической полезности.
Некоторые теории старения, как, например, так называемые теории часов, исходят из того, что изменения, связанные со старением, подконтрольны своего рода биологическому датчику, основная функция которого состоит в том, чтобы следить за «расписанием» развития биологического организма до тех пор, пока он не достигнет половой зрелости и способности размножения. После выполнения программы или в отсутствие таковой расстраивается деятельность гипоталамуса и эндокринной системы, что приводит организм к снижению его физиологических функций (Козлов, 1999).
Представители теории программированного старения исходят из положения, согласно которому к процессу старения подключены генетические механизмы и только благодаря их действию происходит эволюция живой природы. Однако в процессе изменений, связанных со старением, могут действовать и другие механизмы, не включенные в генетическую программу, которые оказывают «непрограммированное» воздействие на организм. Такое воздействие может происходить в результате случайного повреждения клетки, необычного воздействия на молекулы, которые, в свою очередь, изменяют структуру клетки, ее функцию и сам процесс метаболизма. Эти необычные изменения могут затронуть и молекулу ДНК, несущую в себе генетическую информацию.