Алексей Александрович Москалев

Как победить свой возраст? Восемь уникальных способов, которые помогут достичь долголетия

 

PRO здоровье

 

Мнение эксперта

 

Позвольте представить вам исключительно своевременную книгу. У меня нет сомнений, что эта книга понадобится людям, причем здесь и сейчас.

Книга о старении и биомаркерах этого процесса, происходящего с каждым из нас, написана Алексеем Москалевым – известным российским биогеронтологом. К счастью для всех нас, Алексей обладает редким, но важным для настоящего ученого талантом, я бы даже сказала – даром простого и понятного изложения чрезвычайно сложных концепций современной науки.

Казалось бы, о старении организма знает каждый. Повзрослев, мы начинаем стареть, каждый день понемногу, настолько медленно, что не замечаем этого, а заметив, как правило, огорчаемся.

И вот наконец настало время сообщить друг другу о хорошей новости – ученые уверены, что у разных людей процесс старения происходит с разной скоростью. А это, в свою очередь, означает, что этот неотвратимый процесс может быть ускорен или замедлен, точно так же, как может быть ускорен или замедлен автомобиль.

Человек, желающий замедлить свое старение, должен тщательно следить за тем, как тикают его биологические часы – точно так же, как и водитель машины, держащийся в рамках ограничения скорости и потому наблюдающий за стрелкой спидометра.

Взгляд на приборную панель своего организма – не праздное любопытство, а насущная необходимость. Книга Алексея Москалева описывает доступные каждому научные инструменты, помогающие отслеживать появление возрастных изменений, – биомаркерные тесты. Знание – сила, а знание скорости движения – необходимое условие, чтобы не получить от жизни неожиданный «штраф». Живите долго и счастливо, старейте медленно!

 

д. б.н. Анча Баранова

Директор по науке Биомедицинского холдинга «Атлас»,

главный научный сотрудник лаборатории генетической эпидемиологии Медико?Генетического научного центра РАМН

 

 

Введение

 

В развитых странах мира средняя продолжительность жизни год от года увеличивается примерно на три месяца. Исследование глобальной заболеваемости, опубликованное в журнале «Ланцет», показало, что в интервале между 1990 и 2013 годами для 188 разных стран ожидаемая общая продолжительность жизни при рождении для обоих полов увеличилась с 65,3 до 71,5 года, а ожидаемая продолжительность здоровой жизни выросла с 56,9 до 62,3 года. Таким образом, в общемировом масштабе при этом здоровье людей улучшается, увеличивается средний возраст населения планеты. Одновременно старение населения приводит к увеличению доли людей, страдающих опухолевыми, сердечно?сосудистыми и метаболическими расстройствами, нейродегенеративными заболеваниями. Нагрузка на системы здравоохранения остается высокой и будет все возрастать. Важно понимать, что охрана здоровья нуждается в постоянной поддержке, и основным способом такой поддержки, может стать профилактика и ранняя диагностика проблем со здоровьем и возрастзависимых изменений. Какие биомаркеры и клинические тесты помогут выявить возрастзависимые патологии на самых ранних стадиях? Существуют ли способы профилактики возрастных изменений и как их применять? Как определить свой биологический возраст? Ожидает ли нас здоровое долголетие или, напротив, ускоренное старение?

В последний год ведущие производители электроники Apple, Samsung, Intel выпустили на рынок компактные носимые устройства наподобие часов, способные определять интенсивность физической нагрузки, частоту сердечных сокращений и качество сна не инвазивным[1] способом. Наконец, появились домашние мини?лаборатории и устройства, с помощью которых каждый может оценить состояние своего метаболизма[2] и выявить его отклонения на самых ранних стадиях. Как подобные устройства помогут нам жить дольше и меньше болеть?

Все эти и многие другие вопросы персональной медицины и активного долголетия являются предметом рассмотрения в данной книге.

Лекарства и нелекарственные методы, способствующие излечению одних людей, могут навредить другим. Именно поэтому персональный подбор лечения возрастзависимых изменений – будущее медицины. В странах с инновационным укладом экономики наблюдается подъем персональной медицины и персональной науки.

Книга состоит из нескольких глав. Первая глава посвящена обзору современных представлений о биомаркерах старения человека. Во второй главе описаны подходы к оценке биологического возраста человека, опирающиеся на данные функциональной диагностики здоровья и биохимические анализы. В третьей главе рассмотрены особенности людей?долгожителей, позволяющие уже сейчас понять, имеете ли вы задатки долгожителя. В четвертой главе представлен краткий обзор носимых устройств, помогающих отслеживать изменения в нашем здоровье. В пятой главе рассказывается про компактные и доступные приборы, позволяющие в домашних условиях оценить некоторые параметры своей жизнедеятельности и здоровья. Шестая глава целиком посвящена основным группам возрастзависимых заболеваний, их симптоматике и методам профилактики.

В сборе материала для книги неоценимую помощь оказали студенты РНИМУ им. Н.И. Пирогова Василий Цветков и Денис Новиков, сотрудники клиники «Атлас» врач?эндокринолог Лариса Бавыкина, врач?генетик Дмитрий Никогосов, врач?невролог Ольга Курушина (Волгоградский государственный медицинский университет), врач?терапевт Ольга Бубенцова (медицинский центр «Гиппократ», Архангельск). Подготовка рукописи была бы невозможна без организационной поддержки Алексея Петикова, Станислава Еникеева и Лады Фоменко. Благодарю Алексея Алексеева (сотрудника МГУ им. М.В. Ломоносова, физический факультет), Лейлу Кузнецову (аспирантку МГУ им. М.В. Ломоносова), Александра Фединцева (сотрудника НИИ антимикробной химиотерапии) и Елену Шарфину за редакторскую правку текста рукописи и ценные замечания. В работе над книгой использованы материалы сотен научных статей и десятков книг, докладов на научных конференциях, а также материалы информационно?образовательных порталов для врачей, в частности Univadis. RU и MyFamilyDoctor.RU.

 

Глава 1. Биомаркеры старения

 

Старение – это процесс возрастзависимого снижения функциональных возможностей организма, способности противостоять изменениям окружающей среды и стрессам. При этом вовсе не обязательно стареющий организм перестает отвечать на стресс[3]. Напротив, его реакция может быть чрезмерной, что изнашивает организм. Например, избыточное выделение гормонов стресса (адреналина, кортизола) или хроническое воспаление, которые являются также характерными признаками старения.

При старении снижается способность адаптироваться к различным изменениям и поддерживать постоянство физиологических параметров. Это происходит потому, что организм в каждый момент времени вынужден противостоять негативным изменениям во внешней и внутренней среде. Например, недостатку или избытку тех или иных питательных веществ, воздействию высоких и низких температур, ионизирующих излучений[4], свободных радикалов[5], гипоксии[6], инфекций, воспаления, неферментативной реакции сахаров и белков[7]. Постоянная адаптация к стрессовым условиям имеет свою цену – перенапряжение и износ адаптивных функций. С возрастом такой износ способствует все большим рискам заболеваемости и смертности. Эти процессы затрагивают все органы и ткани нашего тела и вызывают целый букет заболеваний (сахарный диабет 2?го типа[8], атеросклероз[9], нейродегенерация[10]), которые значительно снижают качество и продолжительность жизни.

Темпы старения у разных людей одного возраста могут существенно отличаться. Отличаются они и для разных систем и органов в пределах одного организма. Старение одной системы вызывает изменения во многих других. Например, старение сердечно?сосудистой системы может способствовать нейродегенерации и когнитивным[11] нарушениям, болезням печени и почек. Метаболический синдром[12] влияет на старение иммунной системы. Таким образом, помимо возраста по паспорту (календарного, хронологического) у каждого человека есть биологический возраст, определяемый индивидуальной скоростью его старения. Темпы старения зависят от генетических особенностей человека и в значительной степени от взаимодействия факторов внешней среды с системами поддержания гомеостаза (постоянства) внутренней среды организма.

Когда говорят о скорости старения, в классической биогеронтологии[13], как правило, имеют в виду изменение средней и максимальной продолжительности жизни у модельных животных. Однако продолжительность жизни человека так велика, что исследовать показатели его долголетия под влиянием образа жизни, диеты, различных лекарств, генных и клеточных терапий долго и затратно. Поэтому возникла идея выявить взаимосвязь с возрастом различных физиологических[14] и метаболических изменений, мониторинг которых помог бы в оценке эффективности антивозрастной терапии.

Принятая в современной медицине физиологическая норма для многих показателей изменяется при старении. Это создает предпосылки для того, чтобы наблюдать и измерять возрастные отклонения. В то же время нарастает уровень стохастичности (случайности) отклонений, что обусловливает сложности в интерпретации данных о скорости старения.

Биомаркеры старения – это измеряемые параметры, которые воспроизводимо качественно и количественно изменяются при старении человека.

Диагностические биомаркеры старения имеют большой потенциал для ранней диагностики и прогноза развития хронических возрастзависимых заболеваний, а также наблюдения за эффективностью их профилактики и лечения.

Многие возрастзависимые патологии развиваются длительное время в скрытой форме. На ранних стадиях развития болезни ее клинические проявления оказываются неспецифическими, то есть общими с другими возрастными изменениями. При этом чем раньше выявляются подобные отклонения от нормы, связанные с риском конкретного заболевания, тем эффективнее профилактика, тем вероятнее успех в предотвращении опасных для жизни состояний.

Р. Батлер, директор и основатель Национального института старения США, в 2004 году выделил несколько критериев, которым должны отвечать биомаркеры старения. Во?первых, они должны меняться с возрастом. Во?вторых, позволять предвидеть ранние стадии конкретного возрастзависимого заболевания. И, наконец, быть доступными для большинства пациентов по стоимости и минимально инвазивными – не требовать серьезного вмешательства в организм или болезненной процедуры. На их основе мы можем прогнозировать ускоренное или замедленное старение индивида, отслеживать эффективность процедур, направленных на профилактику старения, таких как изменение диеты, образа жизни, увеличение физической активности, действенность геропротекторных[15] препаратов.

Биомаркеры старения представляют собой общий качественный и количественный индикатор функционального состояния человека, и в этом их ключевое отличие от факторов риска конкретных возрастзависимых патологий (сахарного диабета 2?го типа, сердечно?сосудистых заболеваний, болезни Альцгеймера[16] или Паркинсона[17]), которым будет посвящена отдельная глава нашей книги.

Как отмечает профессор университета Джорджа Мейсона Анча Баранова, главное в биомаркере – максимальная предсказательная сила. Поэтому биомаркер вовсе не обязан иметь известную функциональную связь с процессом, который по нему оценивают. Например, до сих пор не ясна функция используемых в клинике онкомаркеров CEA[18] и PSA[19] или биологическое значение маркера сахарного диабета HbA1c[20]. Однако это нисколько не уменьшает их значение в выявлении серьезных заболеваний.

При поиске потенциальных биомаркеров выяснилось, что достаточно трудно выбрать какой?либо один показатель в качестве биомаркера старения, который удовлетворял бы всем этим критериям. Каждый биомаркер имеет как свои преимущества, так и ограничения. Поэтому оценка биомаркеров скорости старения должна быть комплексной.

В настоящее время развиваются подходы, в которых предлагается использовать совокупность нескольких десятков биомаркеров.

Приведем пример, поясняющий необходимость комплексного подхода, хотя он и из другой области. Если нам предложат оценить, что изображено на компьютерной фотографии, но вместо целой картинки дадут посмотреть лишь кусочек в пару десятков пикселей[21], сможем ли мы это сделать? Вероятно, нет. Так и выявление наследственной предрасположенности к различным заболеваниям требует анализа сотен тысяч однонуклеотидных полиморфизмов ДНК[22], а степень старения организма должна оцениваться по отклонениям от нормы многих тысяч показателей крови, мочи, слюны, кожи, физиологических параметров тела, когнитивных функций. Исследования подтвердили, что многомаркерный алгоритм дает более достоверную картину изменений, чем основанный на каком?либо одном маркере.

В настоящий момент можно выделить четыре основных подхода к разработке биомаркеров старения человека: клинический, экспериментальный, «омиксный» и интегративный.

Советский геронтолог В.М. Дильман в 1987 году опубликовал книгу «Четыре модели медицины», в которой обосновал использование достаточно простых методов оценки преждевременного старения организма, применимых в повседневной клинической практике. Повышенная масса тела или, точнее, содержание жира в теле, которое косвенно может быть рассчитано по показателю роста, массы тела и данных измерения толщины кожно?жировых складок, позволяет судить о склонности к целому ряду серьезных заболеваний (сердечно?сосудистым, сахарному диабету 2?го типа, инсульту[23], остеоартриту[24], гипертонической болезни[25]). Общий уровень в крови липопротеидов[26] и триглицеридов[27] – маркер предрасположенности к атеросклерозу, коронарной болезни сердца[28], инфаркту миокарда[29], панкреатиту[30]. Отклонение от нормы уровня холестерина[31] и холестерина в составе липопротеидов низкой плотности[32] – предрасположенность к атеросклерозу, коронарной болезни сердца. Превышение над нормой количества глюкозы в плазме крови натощак (? 6,1) и через 2 часа после приема внутрь 75 г глюкозы[33] (? 11,1) говорит о сахарном диабете 2?го типа. Величина артериального давления сигнализирует о вероятности сердечно?сосудистых заболеваний, риске инсульта, коронарной болезни сердца.

Исследования, выполненные в ведущих лабораториях мира в последние годы, позволили выявить более тонкие изменения, по которым можно оценить скорость старения организма. Поскольку не все они успели найти клиническое применение, отнесем их к группе экспериментальных (рис. 1).

 

Рис. 1. Группы экспериментальных биомаркеров старения.

 

Изменения на клеточном уровне

 

Прежде чем раскрыть сложную и многогранную тему молекулярных и клеточных биомаркеров старения, хотелось бы напомнить читателю, как устроена живая клетка, и ввести ключевые понятия, которые встретятся далее в книге.

Кирпичиком жизни на Земле является клетка. Именно она несет в себе все отличительные свойства живого – способность самовоспроизведения, обмена веществ, хранения и передачи наследственной информации. Живая клетка больше всего похожа на крупный химический завод, в котором параллельно осуществляется множество химических процессов. Чтобы один процесс не мешал другому (а некоторые из них могут быть взаимоисключающими), пространство клетки разделено на изолированные отсеки – органеллы[34]. Например, функцию клеточного дыхания[35] (выработки энергии для жизненных процессов) выполняют органеллы, называемые митохондриями, за хранение инструкций для создания белков отвечает ядро; адресную доставку, созревание и сортировку наномашин внутри клетки, поглощение и перемещение веществ в клетку и из клетки совместно выполняют эндоплазматическая сеть[36] и аппарат Гольджи[37]; функцию утилизации устаревших конструкций берут на себя лизосомы. Барьерную функцию между отсеками, а также между клеткой и внешней средой выполняют мембраны, тонкие пленки, в основном состоящие из жиров, холестерина и некоторого количества специализированных белков. Что же производит этот необычный «завод»? Он делает все необходимые для жизни самой клетки детали и осуществляет их сборку.

Важнейшим продуктом жизнедеятельности клетки являются макромолекулы – органические полимеры, составленные из повторяющихся простых блоков. Например, белки (или протеины) состоят из чередующихся между собой 20 различных аминокислот. В зависимости от длины и состава последовательности аминокислот каждый белок обладает своей особой функцией. Общее количество функций белков огромно. Например, белок гемоглобин переносит кислород, белки коллаген и эластин придают упругость стенке сосуда, кератин – защищает покровы тела от механического повреждения. Есть белки, которые служат переносчиками сигналов между клетками (пептидные гормоны, цитокины) или играют роль приемников таких сигналов (рецепторы). Однако наиболее разнообразны белки?ферменты, которые ускоряют каждый свой аспект метаболизма (образование или расщепление того или иного сахара, аминокислоты, макромолекулы). В отсутствие ферментов биохимические процессы в клетке шли бы в тысячи раз медленнее, если вообще были бы возможны. Иногда ферменты собираются в большие нанофабрики, такие как рибосомы (заведующие сборкой новых белков, согласно инструкциям, поступающим из клеточного ядра), протеасомы (фабрики по утилизации просроченных или избыточных белков), сплайсосомы (наномашины для доработки инструкций – матричных РНК).

На вторых ролях находятся различные РНК (рибонуклеиновые кислоты). Они служат инструкциями для сборки белков (матричные РНК, мРНК), помогают процессу сборки (рибосомальные и транспортные РНК), регулируют образование новых инструкций (микроРНК). С тех пор как были открыты ферментативные возможности некоторых РНК, возникло предположение, что первые «клетки» вообще могли обходиться без белков. РНК кодировала и воспроизводила сама себя. Даже энергетическая валюта клетки – АТФ[38] – является маленьким кусочком РНК.

Как уже упоминалось, необходимые для деятельности клетки инструкции хранятся в ядре. Они записаны в энциклопедии жизни – линейной последовательности молекулы ДНК (дезоксирибонуклеиновая кислота), разбитой на тома – хромосомы. Вся ядерная ДНК человека помещается в 46 хромосомах. Честь иметь свою собственную энциклопедию помимо ядра удостоились митохондрии, и то потому, что они когда?то давно в эволюции произошли от симбиотических[39] альфа?протеобактерий. ДНК хранится в виде знаменитой двойной спирали, или «скрученной лестницы». Вся необходимая клетке информация закодирована в перекладинах этой лестницы, каждая из которых состоит из двух молекул нуклеотидов, азотистых оснований, расположенных строго друг напротив друга. Эти основания – аденин, гуанин, цитозин и тимин – обычно обозначают буквами А, Г, Ц и Т. Основания комплементарны друг другу. Это означает, что А может образовывать пару только с Т, а Г с Ц. Считывая информацию одной цепи ДНК методом секвенирования, вы получите последовательность оснований. Представьте себе эту последовательность как сообщение, написанное с помощью алфавита, в котором всего четыре буквы. Именно это сообщение и определяет поток химических реакций в клетке и, следовательно, особенности организма.

Длина молекулы ДНК, содержащейся в ядре, достигает 2 метров. В то время как само ядро имеет микроскопические размеры. Поэтому ДНК внутри ядра туго упакована при помощи особых белков – гистонов, которые выполняют также регуляторную и защитную роль.

Гены, открытые монахом Грегором Менделем в середине XIX века, на самом деле не что иное, как последовательности пар оснований на «лестнице жизни» – молекуле ДНК, которые кодируют матричные РНК, несущие в себе инструкции по сборке того или иного белка. А геном человека содержит приблизительно 20–25 тысяч генов, кодирующих белок. У высокоорганизованных организмов, в том числе и человека, гены настолько сложно устроены, что в среднем могут кодировать 10 разных белков, что на порядок увеличивает их разнообразие.

Информация, хранящаяся в ДНК, должна быть транслирована с помощью клеточного технического обеспечения в химические процессы в «теле» клетки. Однако ДНК слишком большая и не может покинуть пределы ядра, и тут в дело вступают очень на нее похожие, но гораздо более короткие молекулы – молекулы матричной рибонуклеиновой кислоты (мРНК). Мысленно разрежьте двуспиральную «лестницу» ДНК вдоль на две половины, разъединяя «ступеньки», и замените все молекулы тимина (Т) на химически сходные с ними молекулы урацила (У), сохранив по принципу комплементарности А, Г и Ц, – и вы получите молекулу РНК. Когда необходимо транслировать какой?либо ген в последовательность белка, специальные наномашины (геликазы) «расплетают» участок ДНК, содержащий этот ген. Теперь молекулы РНК?полимераз могут присоединиться к свободным основаниям молекулы ДНК и переписать ген на язык мРНК. В этом случае, так же как и в двойной спирали ДНК, могут образоваться лишь определенные связи. Например, с цитозином (Ц) молекулы ДНК может связаться только гуанин (Г) молекулы РНК, а с аденином (А) – только урацил (У). После того как все основания РНК выстроятся в цепочку вдоль ДНК, из них формируется зрелая мРНК. Сообщение, записанное основаниями РНК, так же относится к исходной молекуле ДНК, как негатив к позитиву. В результате этого процесса информация, содержащаяся в гене ДНК, переписывается на РНК. Данный процесс называется транскрипцией[40].

Этот класс молекул РНК называется матричными, или информационными РНК (мРНК, или иРНК). Поскольку мРНК намного короче, чем ДНК в хромосоме, они могут проникать через ядерные поры в цитоплазму клетки. Таким образом, мРНК переносят информацию из ядра («руководящего центра») в «тело» клетки.

В «теле» клетки (цитоплазме[41]) находятся молекулы РНК двух других классов, и они оба играют ключевую роль в сборке молекулы белка, кодируемого геном. Одни из них – рибосомные РНК, или рРНК. Они входят в состав клеточной структуры под названием рибосома[42]. Рибосому можно сравнить с конвейером, на котором происходит сборка белка из аминокислот. Другие находятся в «теле» клетки и называются транспортные РНК, или тРНК. Эти молекулы устроены так: с одной стороны находятся три азотистых основания, а с другой – участок для присоединения аминокислоты. Эти три основания на молекуле тРНК могут связываться с парными им основаниями молекулы мРНК. Каждое из возможных 64 сочетаний трех букв триплетного кода (генетического кода[43]) кодирует положение в белке одной из 20 аминокислот, либо «знаки препинания», означающие сигнал начала и окончания биосинтеза белка. В процессе сборки белка на рибосоме в одном «окошке» происходит присоединение определенной молекулы тРНК, несущей на себе новую аминокислоту, к молекуле мРНК. В другом «окошке» сидит тРНК с уже синтезированным обрывком белка. На него перекидывается аминокислота из первого «окошка», и цепь белка удлиняется. В конце концов выстроится полная цепочка аминокислот, расположенных в определенном порядке, и почти готовый белок отсоединится от рибосомы. Последовательность аминокислот – это первичная структура белка, которая определена сообщением, записанным на гене молекулы ДНК. Затем этот белок сворачивается, принимая окончательную форму, и может выполнять свою функцию. Иногда для полного созревания к нему нацепляются цепочки сахаров или липиды.

Интересно отметить, что, хотя на ДНК различных живых организмов, будь то вирус, бактерия, ель, мышь или человек, размещаются разные «сообщения» – гены, все они записаны с использованием одного и того же генетического кода – у всех организмов каждому триплету (последовательности из трех «букв») на ДНК соответствует одна и та же аминокислота в образовавшемся белке. По этой причине мы можем методами генной инженерии заставить работать в клетке кишечной палочки или дрожжей любой ген, скажем, человека или пшеницы.

Очень важное понятие, которое часто встретится вам на страницах книги, – это транскриптом. Транскриптом – это просто совокупность всех матричных РНК данной клетки или организма, проще говоря – полное собрание всех используемых в данный момент в работе клетки инструкций. По изменению транскриптома можно судить о том, какие гены и насколько активны, то есть преобразуются в функциональный продукт – белок.

Как уже говорилось, дезоксирибонуклеиновая кислота (ДНК) – носитель наследственной информации о функциях всех клеток нашего тела. Она составляет основу кольцевых хромосом[44] митохондрий[45] и 46 линейных хромосом ядра[46] человеческой соматической клетки. В отличие от других биомолекул, каждый тип хромосом присутствует лишь в двух копиях на клеточное ядро, а в половых клетках (сперматозоидах или яйцеклетках) каждая хромосома находится вообще лишь в одной копии. Поэтому даже небольшая поломка ДНК в месте расположения жизненно важного гена[47] может стать фатальной. По причине множественного копирования при клеточном делении или под воздействием мутагенных факторов (ионизирующего излучения, свободных радикалов, токсичных веществ) с возрастом происходит накопление повреждений и утрата качества ДНК (рис. 2).

 

Рис. 2. Виды повреждений ДНК и их репарации.

 

Повреждения ДНК, как правило, быстро устраняются ферментами репарации, которые исправляют разрывы нити ДНК, удаляют ошибки и заполняют возникшие пробелы в последовательности нуклеотидов[48], используя в качестве матрицы соответствующий участок второй цепочки молекулы ДНК. Однако с возрастом способность к репарации ухудшается. Угасание активности ферментов репарации ДНК является неплохим маркером старения клеток. На это есть несколько причин. Репарация – энергозатратный процесс, она требует большого количества молекулы АТФ («энергетической валюты» клетки), а ее выработка с возрастом снижается из?за дисфункции митохондрий, «энергетических станций» клетки. Упадок биосинтетических процессов приводит к нехватке дезоксинуклеозидов – букв генетического кода, а репарация возможна только при их наличии. Наконец, эпигенетические изменения[49] подавляют активность генов самих репарационных белков. Неустранимые повреждения в ДНК служат причиной мутаций – однобуквенных замен в генетических последовательностях либо удвоений (дупликаций) и выпадений целых участков (делеций) или поломок хромосом (аберраций). Нередко случаются и перемещения генетического материала с одного места на другое – транслокации и транспозиции, вызывающие генетическую нестабильность[50]. Мутации и аберрации являются одной из причин возрастного нарушения функции клетки, гибели клеток или их опухолевого перерождения.

Уровень накопления клетками повреждений, мутаций и хромосомных аберраций служит эффективным маркером скорости старения. Существуют различные лабораторные методы, позволяющие оценить состояние клеток организма (рис. 3).

 

Рис. 3. Методы оценки количества повреждений ДНК.

 

Микроядра – патологические структуры внутри клеток, как правило, возникающие вокруг отставших во время деления обломков хромосом. Они выявляются при специальном окрашивании клеток и их анализе под световым микроскопом. С возрастом количество клеток, имеющих микроядра, становится больше, например, среди лейкоцитов[51] крови или клеток кожи. Чем быстрее стареет организм, тем в более раннем возрасте наблюдается увеличение количества таких клеток.

Исследование с помощью люминесцентного микроскопа[52] светящихся (флуоресцентных) ДНК?зондов[53], имеющих сродство к тем или иным участкам хромосом человека, позволяет выявлять тонкие перестройки (транслокации, делеции, дупликации) в каждой из 46 хромосом человеческой клетки. Этот метод получил название FISH?окрашивания хромосом.

Еще один маркер старения – двухцепочечные разрывы ДНК, как правило, вызывающие фатальные для клетки повреждения либо ведущие к генетической нестабильности и опухолевому перерождению. Однако именно их с возрастом становится все больше и больше. Специальное гистохимическое окрашивание (так называемые фокусы гамма?H2AX и 53BP1) позволяет подсчитать под люминесцентным микроскопом число таких разрывов на ядро и тем самым оценить скорость старения изучаемой ткани (в молодых клетках обычно нет таких разрывов, хотя они могут появиться при действии на организм ионизирующей радиации).

При наличии повреждений молекула ДНК становится более подвижной в электрическом поле. Круглое ядро клетки с поврежденной ДНК при электрофорезе[54] становится вытянутым, а мелкие фракции разорванной ДНК формируют при этом «хвост кометы». Чем более выражен хвост, тем более повреждена клеточная ДНК. Данный метод имеет различные модификации, позволяющие полуколичественно (не поштучно, но с помощью конкретного числового показателя) учитывать разные типы повреждений – одно? и двухцепочечные разрывы ДНК, различные окисленные основания ДНК. Наши исследования, проведенные на клетках периферической крови, бравшейся прижизненно у мышей разного возраста, доказали возможность применения данного подхода для оценки интенсивности старения организма. Таким образом, устойчивость к повреждению, как и стрессоустойчивость в целом, в результате старения падает.

Выделенные из крови человека лимфоциты можно культивировать в лаборатории. Показатели гибели клеток, индуцированной повреждением ДНК или иммунной активацией, являются отличными маркерами скорости старения данного человека.

Собственно, мутации[55] позволяет выявлять метод секвенирования ДНК – побуквенного прочтения закодированной генетической информации. Накопление с возрастом одно? или многобуквенных изменений последовательности ДНК в жизненно важных генах – фактор старения или озлокачествления клетки.

С каждым делением клетки хромосомы укорачиваются с обоих концов. Концы хромосом защищены особыми «заглушками» – теломерами. Однако, когда теломеры укорачиваются и утрачиваются при многократном копировании ДНК, хромосомы начинают сливаться друг с другом, разрываться и индуцировать ответ клетки на повреждение, заканчивающийся выходом клетки из цикла делений или гибелью клетки. Как показали исследования под руководством нобелевского лауреата Э. Блекберн, длина теломер некоторых клеток крови (лимфоцитов) – надежный показатель скорости старения. Многолетние измерения показали, что люди с более короткими теломерами отличаются более высокими темпами старения, повышенной вероятностью сердечно?сосудистых проблем, рака и возрастзависимой макулярной дегенерации (форма старческой слепоты). Укорочению теломер способствует высокий уровень стрессовых гормонов (кортизола, адреналина, норадреналина) и курение.

В некоторых клетках тела функционирует особый фермент – теломераза, достраивающий теломеры. В норме он позволяет предшественникам половых клеток и стволовым[56] (а также раковым) клеткам делиться бесконечно. Количество теломеразы можно оценивать в лейкоцитах или стволовых клетках и тем самым предсказывать скорость старения. Измерение количества теломеразы в клетках крови, имеющих ядра (у эритроцитов, например, ядер нет), позволяет предсказывать не только состояние ускоренного старения, но и вероятность смерти от сердечно?сосудистых патологий.

Как показала группа Х. Джианг, дисфункция теломер и повреждение ДНК с возрастом отражаются на уровне определенных стресс?белков в плазме крови (CRAMP[57], статмина[58], EF?1?[59], хитиназы[60]). Данные изменения, помимо старения, проявляются при миелодиспластическом синдроме[61], IgA?нефропатии[62] и циррозе печени[63].

Повреждение ДНК вызывает в клетках каскад процессов, в результате которых клетки полностью утрачивают способность к делению. Это происходит из?за активации некоторых генов, таких как p16, блокирующих цикл клеточного деления. Изначально это явление возникло для предотвращения размножения предраковых клеток, однако теперь оно играет существенную роль в процессах старения человека. Как было показано, уровень активности гена p16 нарастает в иммунных Т?клетках периферической крови с возрастом, причем данный процесс протекает более интенсивно у курильщиков, что свидетельствует об их ускоренном старении.

На субклеточном уровне при старении также наблюдаются стойкие изменения. Живая клетка состоит из двух главных составляющих – ядра и цитоплазмы. В ядре клетки сосредоточен хроматин – наследственный материал, состоящий из ДНК и связанных с ней белков. Ядро выполняет функцию хранения и защиты по отношению к ДНК, а его оболочка служит своеобразным ситом, избирательно пропускающим макромолекулы из цитоплазмы в ядро и обратно. Таким образом, его значение в жизнедеятельности клетки трудно переоценить. Оболочка клеточного ядра подстилается каркасом из особых белков – ламинов. Поскольку ламины помогают концам хромосом заякориться в оболочке ядра и участвуют в правильной упаковке хроматина, то нарушение соотношений ламинов ведет к дестабилизации наследственного материала или гибели клеток. Дети с дефектом гена ламина А (синдром Хатчинсона – Гилфорда) к 12 годам приобретают все признаки глубокой старости. Изменение соотношения различных вариантов ламинов при обычном старении сопровождается отклонением формы ядер от нормы. Ядра вместо ровной округлой формы могут приобретать выпуклости или пузырьки на своей поверхности. Данные изменения можно наблюдать под световым микроскопом и таким образом учитывать долю старых клеток в образце. Окрашивание клетки при помощи антител[64] к ламинам A/C позволяет рассмотреть и подсчитать необычные ядра под люминесцентным микроскопом.

Митохондрии – энергетические станции клеток, вырабатывающие в необходимых количествах энергетическую валюту – молекулу АТФ[65], постепенно утрачивают целостность своей ДНК. В одной митохондрии может быть несколько молекул митохондриальных ДНК (мтДНК). Свободные радикалы, местом образования которых являются митохондрии, окисляют основания в цепочке мтДНК, например, гуанозин[66]. В результате возникают точечные (однобуквенные) мутации, которые наравне с выпадением участков мтДНК (делециями) приводят к сбоям в способности митохондрий к делению и образованию АТФ. МтДНК, имеющая делеции, легче удваивается, так как она короче, процесс ее репликации[67] менее энергозатратен, в результате чего дефектные митохондрии заполоняют стареющие клетки, например, мышц и нейронов мозга (в них больше всего митохондрий), вызывая саркопению и нейродегенерацию. Возникающий недостаток АТФ и других видов энергетической валюты клетки (НАДН[68], ФАД[69]), преимущественно образующихся в митохондриях, способствует угнетению функциональных способностей тканей, ростовых и репарационных процессов.

Как показали исследования Д. Аркинга, оценка количества мтДНК, приходящейся на одну клетку в образцах крови, позволяет определять качество митохондрий и довольно точно предсказывать биологический возраст. В то время как количество клеточной мтДНК с возрастом снижается, уровень свободно циркулирующей в крови мтДНК (по данным К. Франчески) возрастает. Свободно циркулирующая кольцевая мтДНК – маркер клеточного распада. В крови она подвергается окислению, становится похожей на бактериальную кольцевую ДНК и поэтому вызывает воспалительные процессы в организме, активируя рецепторы TLR9[70] клеток.

Старые клетки постепенно забиваются «мусором», состоящим из поврежденных митохондрий и агрегатов окисленных и денатурированных белков. Клетка пытается задействовать все большее количество лизосом для их переваривания. Поэтому такие клетки начинают прокрашиваться на лизосомальный[71] фермент – возрастзависимую бета?галактозидазу[72].

В соединительной ткани, эпителии[73] стенки кишечника и кожи, эндотелии[74] сосудов при старении происходит накопление клеток, утративших способность к делению. Это так называемое клеточное старение. Старые клетки не только отказываются выполнять свои функции, но и активно повреждают окружающую их ткань, провоцируют воспаление, угнетают стволовые клетки, стимулируют образование опухолей, разрушают межклеточныйматрикс[75]. Тем не менее такие клетки продолжают расти в размерах и накапливать некоторые продукты своей жизнедеятельности – старческий пигмент липофусцин, амилоид (агрегаты поврежденных белков). Они имеют уплощенную форму и гигантские размеры. На срезе ткани их легко выявить и подсчитать при специальном окрашивании на бета?галактозидазу – фермент, связанный со старением.

Липофусцин был впервые описан в нейронах в 1842 году Х. Ганновером. Липофусцин является внутрилизосомным полимерным материалом, который не в состоянии разрушаться гидролитическими ферментами лизосом или выводиться из клетки и организма. Это коричнево?желтый пигмент, который состоит из сшитых поперечно остатков белков, которые образуются в присутствии катализатора – ионов железа. Помимо белков (30–70 %) на 20–50 % липофусцин состоит из окисленных липидов, а также включает в себя следовые количества углеводов и металлов. Железо в кислой среде лизосом способствует образованию избыточного количества активных форм кислорода, которые приводят к вшиванию белков и липидов в неперевариваемый липофусцин, который считается важным признаком старения. Липофусцин с возрастом накапливается в ткани мозга, сердца, сетчатке глаза. Его можно измерить в качестве биомаркера старения в крови. В марте 2015 года Фу?Куи Фенг и коллеги показали, что уровень липофусцина, измеренный в слюне, хорошо коррелирует с возрастом пациента. Это делает тест на содержание липофусцина безболезненным и более доступным, чем многие другие.

Повреждение ДНК и эпигенетические нарушения[76] приводят к изменению спектра белков в составе вещества хромосом (хроматина) и пространственной укладки хромосомного материала. Например, ядра старых клеток в избытке содержат участки, окрашиваемые иммуноцитохимически на такие белки, как гистон гамма?H2AX, 53BP1 (это маркеры разрывов нитей ДНК), а также PML и HIRA, формирующие участки сверхплотной упаковки ДНК. Последние изменения делают неактивными гены, важные для клеточного деления и роста.

Одной из наиболее доступных для оценки скорости старения тканей является кожа. Происходящие в ней изменения во многом отражают изменения эндокринной и нервной регуляции функций тела при старении, статус иммунной защиты. Легко извлекаемые из кожи фибробласты можно культивировать в лаборатории и оценивать по параметрам их жизнедеятельности общий уровень старения организма.

Системные изменения затрагивают гормональный фон, состояние нервной и иммунной систем. Статус иммунной системы определяет не только то, как часто мы болеем простудными заболеваниями. Возрастной спад одних сторон иммунитета и гиперактивация других является причиной аутоиммунных заболеваний (ревматоидного артрита[77], тиреоидита[78], болезней поджелудочной железы), аллергий, онкологических заболеваний, хронических воспалительных процессов.

 

Иммунные изменения

 

Респираторные инфекции, грипп и пневмония – ведущие причины смертности среди людей старше 65 лет во всем мире. С возрастом существенно падает эффективность ответа на вакцинацию, снижается способность красного костного мозга продуцировать стволовые клетки, дающие начало новым Т? и B?клеткам иммунной системы. Постепенно происходит инволюция[79] тимуса – вилочковой железы. Этот орган играет ключевую роль в образовании и обучении новых Т?клеток иммунной системы. В результате количество новых (так называемых «наивных») Т?клеток резко снижается, и организм хуже справляется с новыми вызовами – инфекциями и опухолевыми процессами. Степень инволюции тимуса при старении можно оценить, измеряя в крови уровень особых кольцевых ДНК (sjTRECs), возникающих как побочные продукты созревания Т?лимфоцитов.

Функция тимуса дольше сохраняется у женщин, чем у мужчин. Иммунный ответ у женщин также формируется лучше.

Напротив, возрастает доля макрофагов[80], участвующих в воспалении и атеросклерозе.

Растет доля CD8⁺CD28^? Т?лимфоцитов, маркеров перенапряжения иммунной системы. Рецептор CD28 играет роль в активации Т?клеток антигенами[81] и участвует в делении Т?клеток. Его отсутствие, выражающееся в избытке CD8⁺CD28^? – клеток, подавляет иммунную функцию в организме. Эти клетки оказывают цитотоксическое действие[82] и являются источником воспалительных цитокинов[83]. С возрастом увеличивается чувствительность к факторам, способствующим гибели клетки, у Т?клеток памяти[84], что вызывает постепенную утрату приобретенного иммунитета.

Хроническая стимуляция антигенами способствует ускоренному иммуностарению. Например, показано, что сокращению продолжительности жизни способствует длительное скрытое инфицирование цитомегаловирусом, вирусами герпеса человека. Напротив, низкий груз патогенов (вирусов, болезнетворных бактерий, грибов и простейших) – залог более медленной скорости старения и долголетия.

В старости во много раз увеличивается количество аутоантител – иммунных белков, атакующих собственные ткани. К ним относятся: ревматоидный фактор[85], антиядерные (атакующие хромосомы клеточного ядра), антитиреоидные (разрушающие щитовидную железу), антинейтрофильные (против клеток воспаления – нейтрофилов) антитела и антитела к кардиолипину (основному компоненту стенок энергетических станций клеток?митохондрий). В результате в пожилом возрасте нередки случаи ревматоидного артрита и гипотиреоза[86], наблюдается пик проявления системной красной волчанки.

Уровень многих цитокинов[87] подвержен изменениям, зависящим от возраста. В плазме крови[88] растет концентрация факторов, способствующих воспалительным реакциям, к которым относятся C?реактивный белок, TNF??, МСР?1, интерлейкины?1, 6, 8, белки системы комплемента СЗ и С4. В результате развивается атеросклероз, который приводит к ишемической болезни сердца, инфаркту миокарда. Уровень в плазме крови провоспалительного[89] хемокина CCL11 (эотаксина) также повышается у человека при старении, что отрицательно сказывается на нейрогенезе – образовании новых нейронов из клеток?предшественников. Увеличение уровней CCL11 подавляет нейрогенез в тех участках мозга, где он возможен, например, в гиппокампе[90], и поэтому нарушает способности к обучению и памяти. Противовоспалительные цитокины, важные для выполнения иммунной функции, наоборот, находятся в дефиците: интерферон??, интерлейкины?2, 7, 10.

Провоспалительный белковый профиль, обнаруживаемый в сыворотке крови, – характерный признак ускоренного старения. С хроническим воспалением связаны: сахарный диабет 2?го типа, образование опухолей и болезнь Альцгеймера.

Наряду со старением имеются сопутствующие факторы, снижающие иммунитет. В частности, депрессия, длительный психологический стресс, связанный с социальными факторами, общественной изоляцией, проблемами в семье. При хроническом стрессе вырабатывается гормон кортизол, подавляющий иммунитет. Отрицательную роль играют изнуряющая физическая работа, перегрев на солнце, переохлаждение отдельных участков тела. Иммунной системе, как и любой другой, для правильного функционирования требуются баланс и гармония. Работу иммунной системы может нарушить дефицит микронутриентов в пище (цинка, селена, фолиевой кислоты, витаминов В₆, В₂, С, А, D и Е), вызванный недоеданием, низким разнообразием питания и пониженным усвоением питательных веществ, часто свойственными стареющим людям. Стоит заметить, что избыток этих веществ также угнетает иммунитет. Недостаточное употребление белка уменьшает число и подавляет функционирование Т?клеток и макрофагов, сокращает выработку антител.

Специалисты Гарвардской медицинской школы выделили несколько простых правил, препятствующих снижению иммунитета:

Не курите.

Регулярно занимайтесь физкультурой.

Поддерживайте здоровый вес.

Контролируйте артериальное давление.

Умерьте потребление алкоголя.

Старайтесь высыпаться.

Закаливайтесь.

Избегайте соприкосновения с источниками инфекции – не контактируйте с простудными больными, часто мойте руки, подвергайте пищу достаточной термической обработке.

Регулярно сдавайте анализы на скрытые инфекции.

Снижайте уровень воспаления и избегайте источников его возникновения.

По мнению профессора Гарвардской школы общественного здравоохранения Ф. Ху, большинство продуктов питания, которые связаны с повышенным риском хронических заболеваний, таких как сахарный диабет 2?го типа и сердечно?сосудистых заболеваний, также связаны с избыточным воспалением. Несбалансированные по составу продукты питания способствуют увеличению веса, что само по себе является фактором риска воспаления, так как жировая ткань выделяет большое количество воспалительных цитокинов. Воспалительные процессы возникают при употреблении жареной пищи (картошки фри и т.д.), сладкой газировки, рафинированных углеводов (белый хлеб, выпечка), маргарина, сала, красного и глубоко переработанного мяса (гамбургеры, стейки, сосиски, колбасы). Эти продукты могут содержать конечные продукты гликирования[91], насыщенные и окисленные жиры, вызывающие воспалительный ответ при попадании в организм.

Противовоспалительное действие на организм, напротив, оказывают томаты, фрукты и ягоды (яблоки, клубника, черника, апельсины, вишня), орехи (миндаль, грецкие орехи), оливковое масло, листовые овощи (шпинат, листовая капуста), жирная рыба (лосось, макрель, тунец, сардины), кофе, зеленый чай. Они содержат полифенолы, Омега?3 и другие биологически активные вещества, подавляющие активность воспалительных ферментов.

 

Эндокринные изменения

 

Гормоны тонко регулируют постоянство внутренней среды организма – гомеостаз, и их избыток или недостаток остро сказывается на метаболическом балансе и самочувствии. Проблемы с гормонами являются одной из причин многих неприятностей. Среди них сахарный диабет 2?го типа, остеопороз[92], эректильная дисфункция, гипогонадизм[93], избыточный вес.

С возрастом происходит инволюция эпифиза – участка головного мозга, продуцирующего гормон мелатонин, регулирующий дневные и сезонные биологические ритмы организма. Выработка собственного мелатонина перед сном резко снижается, нарушается засыпание, качество сна, возникает прерывистость сна. Мелатонин в ряде экспериментов с животными приводил к увеличению продолжительности жизни. Он препятствует не только нарушению сна, но и десинхронозу – нарушению суточных ритмов организма. Кстати говоря, месячный курс приема мелатонина возвращал старым мышам уровни провоспалительных цитокинов к состоянию, характерному только для молодых животных.

Мелатонин стимулирует выработку гормона роста, необходимого для осуществления регенерации тканей и снижения доли жировой ткани. Уровни гормона роста значительно снижаются при старении. Это изменение – не только отличный биомаркер скорости старения, но и фактор, оказывающий влияние на развитие сердечно?сосудистых заболеваний, остеопороза, морщинистости, поседения, нарушения репродуктивной функции, увеличение жировой прослойки. Вслед за гормоном роста в плазме крови обнаруживается все меньше подконтрольного ему гормона – инсулиноподобного фактора роста 1. Это причина нарушения образования клеток крови, биосинтеза стероидов (предшественников многих гормонов, в том числе половых) и деления предшественников мышечных волокон – миобластов.

Не все гормональные изменения при старении сопровождаются уменьшением уровней гормонов. Количество гормона стресса кортизола, измеряемого в первый час после сна, напротив, с возрастом несколько увеличивается. Причем у мужчин данные изменения более выражены, чем у женщин. Избыток кортизола приводит к повышению уровня сахара в крови, увеличению кровяного давления, ожирению, мышечной слабости, ухудшению состояния кожи, остеопорозу. Наблюдаемые с возрастом недостаток витамина Д₃, кальцитонина[94] и избыток паратиреоидного гормона[95] также ведут к появлению остеопороза и повышению уровня кальция в крови.

Гормональным нарушениям при старении способствуют: стресс, избыточный вес, переохлаждение или перегрев организма, травмы, инфекции, аутоиммунные процессы. Последние приводят к разрушению ткани щитовидной и поджелудочной желез, гипофиза, гипоталамуса, надпочечников. Измененный уровень гормонов иногда может свидетельствовать об опухолевых процессах, например, избыток кальцитонина встречается при раке щитовидной железы.

Противодействие патологическим изменениям, вызванным снижением уровней определенных гормонов (табл. 1), может заключаться в назначаемой врачом?эндокринологом гормонозаместительной терапии. Кроме того, необходимо избегать указанных выше факторов, способствующих гормональным нарушениям.

 

Таблица 1. Гормональные изменения при старении

 

 

 

 

Сосудистые изменения

 

Одна из причин старения – нарушение микроциркуляции, то есть тока крови по малым артериям и венам (артериолам и венулам) и капиллярам. Этот кровоток снабжает органы и ткани водой, кислородом, питательными веществами и обеспечивает терморегуляцию и иммунные процессы. Микроциркуляция с возрастом ухудшается, так как снижается способность образовывать новые мелкие кровеносные сосуды. Это происходит потому, что клетки эндотелия[96] сосудов образуют меньше необходимых гормоноподобных ростовых факторов (PDGF?B и VEGF), оксида азота и волокон коллагена, снижается и количество эндотелиальных стволовых клеток.

Еще одна причина ухудшения кровоснабжения с возрастом – атеросклероз. Это патология крупных и средних артерий. Для нее характерно образование атеросклеротических бляшек, состоящих из омертвевшей ткани, кальцинированных участков, скоплений холестерина и других липидов, гладкомышечных и эндотелиальных клеток, лейкоцитов и пенистых клеток. Атеросклероз вызывает сужение, потерю эластичности и повреждение стенок сосудов, что приводит к сердечно?сосудистым заболеваниям – тромбозу, нарушению кровоснабжения головного мозга, сердца, других внутренних органов, конечностей. Одним из наиболее тревожных последствий атеросклероза является ишемическая болезнь сердца, развивающаяся вследствие отложения бляшек в коронарных артериях, несущих кровь к сердцу. Заболевания сердца являются основной причиной смертности в пожилом возрасте во всех развитых странах, в том числе и в России.

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.

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.

Кроме того, не ухудшается процедурная память – ваша память о том, как делать то или иное действие, например, как сказать время, глядя на часы. Не хуже, чем в молодости, работает автобиографическая память.

Напротив, при старении страдает эпизодическая память, благодаря которой мы припоминаем «что», «где» и «когда» из нашей повседневной жизни. Несколько угасает и долговременная память.

Другие типы функций головного мозга, которые снижаются при старении, включают в себя обработку информации и узнавание чего?то нового, способность выполнять больше чем одну задачу одновременно и переключать фокус с одной задачи на другую.

Американская ассоциация психологов разработала рекомендации для людей, ощущающих проблемы с памятью. Мне кажется, эти рекомендации помогут улучшить качество жизни любого человека.

Как можно больше общайтесь. Участие в социальных и общественных мероприятиях улучшает настроение и функцию памяти.

Двигайтесь! Физическая активность и упражнения, такие, как быстрая ходьба, поможет повысить и поддерживать функции мозга.

Тренируйте мозг. Использование мнемонических стратегий запоминания улучшает изучение и память. Пример известного с детства мнемонического приема для запоминания последовательности цветов радуги – первые буквы слов: «красный», «оранжевый», «желтый», «зеленый», «голубой», «синий», «фиолетовый» – «Каждый Охотник Желает Знать, Где Сидит Фазан».

Высыпайтесь. Специальные исследования показали, что здоровый сон улучшает долговременную память.

Не покупайтесь на стереотипы эйджистов (людей, дискриминирующих пожилых) о резком снижении памяти при старении. Исследования показали, что позитивные мысли, осознание того, что старость – период жизни, дающий собственные преимущества, помогают улучшить производительность памяти и качество жизни пожилых людей.

Трудно получить новые знания, если вы не можете видеть или слышать хорошо! Регулярно проверяйте свое зрение и слух. Убедитесь, что вы носите прописанные вам очки или слуховые аппараты.

Сохраняйте чувство уверенности в вашей памяти. Не думайте, что небольшие провалы в памяти означают, что вы страдаете слабоумием. Используйте простые правила для помощи вашей памяти, которые изложены далее.

Старайтесь не отвлекаться. Попытка сделать несколько вещей сразу, окружающий шум, даже ваши мысли могут отвлечь ваше внимание. Например, если вы заняты напряженной работой или задумались, вы не уделяете должного внимания, когда вам объясняют, что следует сделать или как пройти туда, куда вам нужно, и вы потом не сможете вспомнить.

Ведите список необходимых дел и поместите его на видное место. Делайте пометки по мере выполнения.

Придерживайтесь постоянного режима. Например, если вы принимаете лекарство в одно и то же время каждый день, вы скорее всего не забудете это сделать.

Не спешите и не волнуйтесь. Дайте себе время, чтобы запомнить новое имя или вспомнить старое. Чтобы информация осела в долговременной памяти, ее необходимо повторять не менее 20 секунд или она должна быть сильно эмоционально окрашена.

Держите все на своем месте. Если вы всегда оставляете ваши очки для чтения в одном и том же месте, вы всегда будете знать, где они находятся. Положите вещи, которые вы не хотите забыть, на самое видное место.

Используйте ассоциации при запоминании. Сопоставьте новую информацию с чем?то, что вы уже знаете, и вам это легко будет вспомнить. Например, предметы мебели в вашей комнате с тем, что нужно сделать или что нужно купить в магазине. Когда вы придете в магазин, вспомните обстановку дома и тем самым напомните себе, что было нужно купить. Длинный список вещей можно мысленно разместить вдоль хорошо знакомой дороги от дома до работы или приятеля. Если вы стремитесь запомнить чей?то номер телефона, можно вместо цифр использовать связанные с ними образы. Так процесс запоминания существенно упрощается. Например, единица похожа на ель, ноль – на пруд, а два – на лебедя. Тогда цифра 102 – это ель у пруда, по которому плавает лебедь.

Ведите календарь важных дат. Периодически просматривайте его.

 

Нарушение сна

 

Среди гериатрических проблем большое значение имеют нарушения сна. По данным ряда эпидемиологических исследований, от 25 % до 48 % людей старше 65 лет испытывают разнообразные нарушения сна. Основными проявлениями нарушения сна у пожилых людей являются упорные жалобы на бессонницу, постоянные трудности засыпания, поверхностный и прерывистый сон, наличие ярких, множественных сновидений (нередко тягостного содержания), ранние пробуждения, ощущение тревожного беспокойства при пробуждениях, затруднение или невозможность уснуть вновь и отсутствие ощущения отдыха от сна.

При старении снижается общая длительность сна, увеличивается продолжительность поверхностных стадий, а также время засыпания и бодрствования внутри сна. Вследствие этого лицам пожилого возраста требуется больше времени, чтобы заснуть и достичь стадии глубокого сна, который приносит отдых. При такой структуре сна могут быть жалобы типа «всю ночь не сомкнул глаз». Если таких людей случайно разбудить, они могут потом долго не заснуть. Связанное с возрастом увеличение времени бодрствования посреди ночи и ухудшение качества ночного сна вызывают соответственно дневную сонливость и потребность во сне в дневное время.

 

Зрительная функция

 

Старение зачастую связано с нарушением зрения или даже ведет к слепоте. Макулярная дегенерация, глаукома, катаракта, диабетическая ретинопатия являются наиболее распространенными заболеваниями глаз после 40 лет.

У пожилых людей нередко наблюдается опущение верхнего века, связанное с дряблостью кожи век и утратой мышечного тонуса вокруг глаз. Наблюдается истончение (посинение) и скопление жира (пожелтение) в области склеры (оболочки) глаза. Повышенное слезоотделение или, наоборот, сухость глаз – нередкие явления при старении.

Происходит изменение формы роговицы и хрусталика с возрастом, приводящее к астигматизму[112]. Хрусталик становится более желтым, постепенно мутнеет и поглощает больше света, значительно изменяя количество и качество света, попадающего на сетчатку. Особенно заметен этот процесс после 60 лет. Количество света, достигающего сетчатки, к 80 годам снижается в 10 раз по сравнению с 25?летним возрастом. Этот эффект сравним с ношением темных очков.

Амплитуда аккомодации[113] (в диоптриях) линейно уменьшается с возрастом. Это приводит к характерному ухудшению зрения – расстояние до ближней видимой точки отдаляется. Потеря аккомодационной способности происходит раньше у людей, которые живут в теплом климате, так как тепло ускоряет эти изменения.

Стекловидное тело становится более жидким, и более видны его волокна, которые в виде нитей, узелковых или игольчатых включений плавают вслед за движением глаз то в одну, то в другую сторону.

В сетчатке глаза накапливается старческий пигмент (липофусцин), плотность фоторецепторов уменьшается, слои сетчатки становятся менее упорядоченными. К 60 годам все перечисленные изменения приводят к небольшому снижению остроты зрения (разрешающей способности глаза). Более заметными изменения зрения становятся на низкоконтрастных изображениях или в условиях низкой освещенности. Часто наблюдается снижение способности фокусировать взгляд на предметах. Появляются трудности восприятия резких контрастов и мелких предметов.

Сужается поле зрения, ухудшается цветовое зрение (различение оттенков голубого и желтого цвета). Падает способность адаптировать зрение к темноте. После 40 лет ухудшается способность восстанавливать чувствительность зрения после яркого света, способность видеть быстрое мерцание (рис. 11).

 

Рис.  11. Наименьшее число перерывов света в 1 с, при котором наступает слияние мельканий (для трех яркостей, измеренных в миллиламбертах).

 

Г. Хегерстром?Портная из Школы оптометрии Калифорнийского университета в Беркли разработала рекомендации, которые позволят минимизировать последствия старения зрительной системы:

• Носите подходящие вам очки или контактные линзы.
• Увеличьте уровень освещенности дома в 2–3 раза.
• При этом избегайте слепящей яркости в освещении.
• Улучшите контрастную видимость важных объектов, например, лестницы в доме.
• Избегайте сильных и быстрых изменений в уровне освещенности. Стоит носить солнцезащитные очки за пределами дома.
• Избегайте пастельных или грязных цветов в оформлении.
• Дайте себе больше времени, чтобы разглядеть то, что вам нужно.

 

Функция слуха

 

Около трети людей в возрасте старше 65 лет имеют проблемы со слухом, и примерно половина тех, кто старше 85 лет, теряет слух. Эти изменения в большей степени затрагивают мужское население.

 

 

Конец ознакомительного фрагмента — скачать книгу легально

[1] Неинвазивный – не связанный с проникновением через естественные барьеры тела (под кожу, слизистые оболочки и т.п.).

 

[2] Метаболизм – обмен веществ.

 

[3] Стресс – состояние повышенного напряжения организма как защитная реакция на различные неблагоприятные факторы (голод, холод, физические или психические травмы и т.п.).

 

[4] Ионизирующие излучения – потоки фотонов, элементарных частиц или осколков деления атомов, способные ионизировать вещество.

 

[5] Свободные радикалы – неустойчивые молекулы, которые вступают в реакцию с другими молекулами и повреждают их.

 

[6] Гипоксия – пониженное содержание кислорода в организме.

 

[7] Реакция сахаров с белками при высоких температурах (гликирование) дает характерную корочку при поджаривании продуктов питания, такие же деструктивные процессы, но более медленные, происходят в стенках сосудов и в тканях тела.

 

[8] Сахарный диабет 2?го типа – метаболическое заболевание, характеризующееся повышенным уровнем сахара в крови.

 

[9] Атеросклероз – заболевание артерий, при котором в стенке сосуда происходит отложение холестерина.

 

[10] Нейродегенерация – прогрессирующая гибель нервных клеток, ведущая к слабоумию и двигательным нарушениям.

 

[11] Когнитивные нарушения – снижение памяти, умственной работоспособности и др.

 

[12] Метаболический синдром – увеличение массы жира вокруг внутренних органов, снижение чувствительности периферических тканей к инсулину и повышенная выработка инсулина, ведущие к развитию ожирения, сахарного диабета 2?го типа и артериальной гипертонии.

 

[13] Биогеронтология – наука о процессах старения и путях борьбы с ним.

 

[14] Механические, физические и биохимические функции живых организмов.

 

[15] Геропротекторные препараты – общее название для группы веществ, в отношении которых обнаружена способность увеличивать продолжительность жизни животных и замедлять старение.

 

[16] Болезнь Альцгеймера – дегенеративное заболевание центральной нервной системы, характеризующееся постепенной потерей памяти и когнитивных способностей.

 

[17] Болезнь Паркинсона – хроническое заболевание нервной системы у пожилых людей, при котором наблюдается замедленность движений, скованность и дрожание мышц.

 

[18] Канцеро?эмбриональный антиген – маркер на колоректальный рак, рак молочной железы, легких, желудка, поджелудочной железы, мочевого пузыря, почек, некоторых опухолей щитовидной железы, шейки матки, яичников, печени.

 

[19] Простатический специфический антиген – маркер рака предстательной железы.

 

[20] Гликированный гемоглобин – часть всего гемоглобина, циркулирующего в крови, которая оказывается химически связана с глюкозой.

 

[21] Пиксель – наименьший элемент двумерного цифрового изображения в растровой графике.

 

[22] Отличия последовательности ДНК размером в один нуклеотид (одну букву) в геноме.

 

[23] Инсульт – острое нарушение мозгового кровообращения.

 

[24] Остеоартрит – хроническое заболевание суставов.

 

[25] Гипертония – заболевание, характеризующееся повышением артериального давления.

 

[26] Липопротеиды – состоящий из белка и липида.

 

[27] Триглицериды – природные органические соединения, состоящие из глицерина и жирных кислот.

 

[28] Коронарная болезнь – заболевание сосудов, питающих сердце.

 

[29] Инфаркт миокарда – кислородное голодание и гибель клеток сердечной мышцы.

 

[30] Панкреатит – воспаление поджелудочной железы.

 

[31] Холестерин – одна из разновидностей липидов, жирный спирт.

 

[32] «Плохой» холестерин крови, предрасполагающий к развитию атеросклероза.

 

[33] Глюкоза – виноградный сахар, моносахарид, играющий ключевую роль в энергетическом метаболизме клеток.

 

[34] Органеллы – внутриклеточные структуры, выполняющие различные функции для поддержания деятельности клетки.

 

[35] Совокупность биохимических реакций, протекающих в клетках живых организмов, в ходе которых происходит окисление углеводов, липидов и аминокислот до углекислого газа и воды с запасанием выделяющейся энергии в молекуле АТФ.

 

[36] Органелла клетки, представляющая собой разветвленную систему из окруженных мембраной уплощенных полостей, пузырьков и канальцев и служащая для транспорта белков, синтеза и транспорта липидов и стероидов, формирования ядерной оболочки, запасания внутриклеточного кальция.

 

[37] Эта органелла представляет собой образованную мембраной систему плоских цистерн, вакуолей и мелких пузырьков. В аппарат Гольджи поступают синтезированные на мембранах эндоплазматической сети белки и липиды, к ним могут присоединяться полисахариды. Дозревшие таким образом макромолекулы используются самой клеткой или выводятся из нее (так, например, выделяется слизь и пищеварительные ферменты). Аппарат Гольджи образует лизосомы, необходимые для внутриклеточного переваривания устаревших частей клетки, вирусов и бактерий.

 

[38] АТФ (аденозин трифосфат: аденин, связанный с тремя фосфатными группами) – молекула, которая служит источником энергии для всех процессов в организме, в том числе для движения.

 

[39] Симбиоз – совместное существование организмов разных видов, приносящее им взаимную пользу.

 

[40] Транскрипция – перенос генетической информации с ДНК на РНК.

 

[41] Цитоплазма – внутренняя среда клетки, кроме ядра, ограниченная плазматической мембраной.

 

[42] Рибосома – немембранная органелла живой клетки, служащая для биосинтеза белка из аминокислот по заданной матрице на основе генетической информации, предоставляемой мРНК.

 

[43] Генетический код – свойственный всем живым организмам способ кодирования аминокислотной последовательности белков при помощи последовательности нуклеотидов.

 

[44] Кольцевые хромосомы – замкнутые в кольцо последовательности ДНК, в которых расположены гены. В клетке человека кольцевые хромосомы во множестве копий находятся в митохондриях.

 

[45] Митохондрии – структуры внутри клетки, отвечающие за выработку энергии (образование большей части АТФ, НАДН), окисление глюкозы, жиров. Источник свободных радикалов. Имеют собственные кольцевые ДНК, рибосомы и транспортные РНК.

 

[46] Структуры внутри клетки, в которых хранится и функционирует основной генетический материал.

 

[47] Ген – структурная и функциональная единица наследственности живых организмов.

 

[48] Нуклеотиды – буквы генетического кода.

 

[49] Модификации ДНК или связанных с ней белков, которые не приводят к изменению генетического кода, однако способны включать или выключать те или иные гены.

 

[50] Множественные изменения локализации, структуры или числа копий генов (или их частей) в геноме клетки или особи.

 

[51] Лейкоциты – белые кровяные клетки, участвующие в реализации иммунитета.

 

[52] Люминесцентный микроскоп – прибор, с помощью которого можно наблюдать свечение окрашенного специальным флуоресцентным красителем объекта при освещении невидимым ультрафиолетовым или синим светом.

 

[53] Меченый фрагмент ДНК, использующийся для гибридизации со специфическим участком молекулы ДНК.

 

[54] Электрофорез – перемещение заряженных молекул или частиц в электрическом поле.

 

[55] Мутации – внезапные наследуемые изменения генетического материала, вызывающие изменения каких?либо признаков и свойств организма.

 

[56] Стволовые клетки – незрелые клетки, по мере необходимости способные давать начало сразу нескольким типам зрелых клеток.

 

[57] CRAMP – антимикробный пептид, образующийся в клетках врожденного иммунитета (макрофагах и полиморфноядерных лейкоцитов).

 

[58] Статмин – белок цитоскелета.

 

[59] EF?1? – фактор, принимающий участие в биосинтезе белков.

 

[60] Хитиназа – фактор врожденного иммунитета, выделяемый макрофагами.

 

[61] Миелодиспластический сидром – возрастзависимое заболевание костного мозга, приводящее к недостатку форменных элементов крови (эритроцитов, лейкоцитов и тромбоцитов).

 

[62] IgA?нефропатия – заболевание почек, характеризующееся поражением почечных клубочков.

 

[63] Цирроз – прогрессирующее заболевание печени, вследствие которого нарушаются функции печени и возникает портальная гипертензия.

 

[64] Антитела – иммуноглобулины, которые продуцируются иммунной системой животного организма в ответ на появление чужеродных молекул и специфически с ними взаимодействуют. Их можно продуцировать искусственно для детекции определенных белков?мишеней в образце.

 

[65] АТФ – универсальный источник энергии для всех биохимических процессов, протекающих в живых системах.

 

[66] Гуанозин – одна из букв генетического кода.

 

[67] Репликация – процесс синтеза дочерней молекулы дезоксирибонуклеиновой кислоты на матрице родительской молекулы ДНК.

 

[68] НФДН – никотинамидадениндинуклеотид является производным витамина B₃ (ниацина) и участвует в переносе свободного электрона в процессах окисления?восстановления.

 

[69] ФАД – флавинадениндинуклеотид служит окислительно?восстановительным челноком, перенося электрон. Является производным витамина В₂ (рибофлавина).

 

[70] Толл?подобный рецептор 9 – мембранный белок, локализующийся в эндосомах внутри клеток и обеспечивающий функционирование врожденного иммунитета. Распознает особенности на молекуле ДНК, которые встречаются относительно редко в ДНК позвоночных по сравнению с бактериальной или вирусной ДНК.

 

[71] Лизосома – структура клетки, в которой происходит переваривание старых структур или инфекционных агентов.

 

[72] Бета?галактозидаза – фермент, катализирующий расщепление дисахарида лактозы на глюкозу и галактозу.

 

[73] Эпителий – ткань, покрывающая поверхность тела и все его полости.

 

[74] Эндотелий – внутренняя выстилка кровеносных сосудов.

 

[75] Матрикс – упорядоченная сеть переплетенных макромолекул (коллагена, эластина, гликозаминогликанов, протеогликанов), в которую погружены клетки, образующие данную ткань.

 

[76] Эпигенетические нарушения – сбой в регуляции активности генов.

 

[77] Артрит – заболевание соединительной ткани с преимущественным поражением мелких суставов.

 

[78] Тиреоидит – воспаление ткани щитовидной железы.

 

[79] Инволюция – уменьшение или упрощение какого?либо органа (иначе называемое «обратное развитие») в ходе индивидуального развития организма.

 

[80] Макрофаг – белая кровяная клетка, которая поглощает инородные частицы и микроорганизмы путем фагоцитоза.

 

[81] Антиген – любая молекула, которая специфично связывается с антителом.

 

[82] Цитотоксическое действие – уничтожение специализированными клетками иммунной системы поврежденных или атипичных клеток тела.

 

[83] Цитокины – сигнальные пептиды клеток иммунной системы, регулирующие воспалительные реакции.

 

[84] Клетки памяти сохраняются в неактивной форме после первичного контакта с антигеном до тех пор, пока не наступает повторное взаимодействие с тем же антигеном.

 

[85] Антитела к собственным тканям, вызывающие ревматоидный артрит.

 

[86] Гипотиреоз – заболевание, обусловленное недостаточным содержанием в организме гормонов щитовидной железы.

 

[87] Цитокины – пептидные молекулы, регулирующие иммунитет.

 

[88] Плазма – жидкая часть крови.

 

[89] Провоспалительный – способствующий развитию воспаления.

 

[90] Гиппокамп – отдел головного мозга, отвечающий за память и принятие решений «по ассоциации» с уже происходившими явлениями и событиями.

 

[91] Конечные продукты повреждения аминокислот в составе белков в процессе их неферментативного взаимодействия с сахарами (например, глюкозой, фруктозой, галактозой).

 

[92] Остеопороз – заболевание костей, которое характеризуется уменьшением массы и плотности костей, что повышает риск их перелома.

 

[93] Гипогонадизм – функциональная недостаточность яичек, сопровождающаяся снижением уровня тестостерона в крови.

 

[94] Кальцитонин – гормон щитовидной железы, основная роль которого заключается в регуляции обмена кальция.

 

[95] Паратиреоидный гормон – гормон паращитовидной железы, который регулирует уровень кальция и фосфора в крови.

 

[96] Эндотелий – слой эпителиальных клеток, выстилающий стенки сосудов, вырабатывающий гормоноподобные вещества, служащий фильтром и барьером между тканями и кровотоком.

 

[97] Давление в артериях в момент расслабления сердечной мышцы.

 

[98] Аорта – самая крупная артерия, питающая артериальной кровью органы тела.

 

[99] Популярный метод оценки состояния сосудов.

 

[100] Препятствие кровотоку, которое возникает в кровеносных сосудах.

 

[101] Эхокардиограмма – исследование, при котором для оценки состояния сердечной мышцы, клапанов сердца и риска развития заболеваний сердца используют ультразвук.

 

[102] Потеря сердечной мышцей способности расслабляться после этапа изгнания крови.

 

[103] Объем крови, нагнетаемый каждым желудочком в аорту или легочную артерию при одном сокращении сердца.

 

[104] Сердечный индекс – величина минутного объема кровообращения, деленная на площадь поверхности тела в м².

 

[105] Систолический индекс – количество крови в миллилитрах, которую выбрасывает левый желудочек за одно сердечное сокращение.

 

[106] Симпатический тонус – активность симпатического отдела вегетативной нервной системы.

 

[107] Барорецепторы – рецепторы давления, расположенные в кровеносных сосудах.

 

[108] Часть воздуха, которая не подвергается обмену с газами крови.

 

[109] Метаболизм в состоянии покоя.

 

[110] Саркопения – возрастное атрофическое дегенеративное изменение скелетной мускулатуры, приводящее к постепенной потере мышечной массы и силы.

 

[111] Ангиомы – мелкие красные родинки на коже.

 

[112] Астигматизм – дефект зрения, связанный с нарушением формы хрусталика, роговицы или глаза, в результате чего человек теряет способность к четкому видению.

 

[113] Аккомодация – настройка глаза на определенное расстояние до фиксируемого объекта путем изменения кривизны хрусталика.