Портал освітньо-інформаційних послуг «Студентська консультація»

  
Телефон +3 8(066) 185-39-18
Телефон +3 8(093) 202-63-01
 (093) 202-63-01
 studscon@gmail.com
 facebook.com/studcons

<script>

  (function(i,s,o,g,r,a,m){i['GoogleAnalyticsObject']=r;i[r]=i[r]||function(){

  (i[r].q=i[r].q||[]).push(arguments)},i[r].l=1*new Date();a=s.createElement(o),

  m=s.getElementsByTagName(o)[0];a.async=1;a.src=g;m.parentNode.insertBefore(a,m)

  })(window,document,'script','//www.google-analytics.com/analytics.js','ga');

 

  ga('create', 'UA-53007750-1', 'auto');

  ga('send', 'pageview');

 

</script>

Характеристика біологічних теорій старіння

Предмет: 
Тип роботи: 
Контрольна робота
К-сть сторінок: 
10
Мова: 
Українська
Оцінка: 

компромісів закладена у так званій «теорії одноразової соми», яка задається питанням, – як організм має розпорядитися своїми ресурсами (у першому варіанті теорії мова йшла лише про енергію) між підтримкою та ремонтом соми та іншими функціями, необхідними для виживання. Необхідність компромісу виникає внаслідок обмеженості ресурсів і необхідності вибору найкращого шляху їх використання.

Підтримка соми повинна виконуватися лише настільки, наскільки це необхідно протягом звичайного часу виживання у природі. Наприклад, оскільки 90% диких мишей вмирає протягом першого року життя, переважно від холоду, вкладення ресурсів у виживання протягом довшого часу будуть стосуватися лише 10% популяції. Таким чином, 3-річна тривалість життя мишей повністю достатня для всіх потреб у природі, а з точки зору еволюції ресурси слід витрачати, наприклад, на покращення збереження тепла або розмноження замість боротьби зі старістю. Таким чином, тривалість життя миші найкраще відповідає екологічним умовам її життя.
Теорія одноразової соми робить кілька передбачень щодо фізіології процесу старіння. Згідно цієї теорії, старіння виникає в результаті неідеальних функцій ремонту і підтримки соматичних клітин, які адаптовані для задоволення екологічних потреб. Пошкодження, у свою чергу, є результатом стохастичних процесів, пов'язаних з життєдіяльністю клітин. Довголіття контролюється за рахунок контролю генів, які відповідають за ці функції, а безсмертя генеративних клітин, на відміну від соми, є результатом більших витрат ресурсів та, можливо, відсутності деяких джерел пошкоджень.
Молекулярні теорії. Існують свідчення про кілька найважливіших механізмів пошкодження макромолекул, які звичайно діють паралельно один одному або залежать один від одного, при цьому будь-який з цих механізмів може займати домінуючу роль за певних обставин.
У багатьох з цих процесів важливу роль відіграють активні форми кисню (зокрема, вільні радикали), набір свідчень про їх вплив був отриманий досить давно і сьогодні відомий під назвою «вільно-радикальної теорії старіння». Однак сьогодні механізми старіння набагато більш деталізовані.
Теорія соматичних мутацій. Багато робіт показали збільшення з віком числа соматичних мутацій та інших форм пошкодження ДНК, пропонуючи репарацію (ремонт) ДНК в якості важливого фактора підтримання довголіття клітин. Пошкодження ДНК є типовими для клітин, і викликаються такими факторами, як жорстка радіація та активні форми кисню, і тому цілісність ДНК може підтримуватися лише за рахунок механізмів репарації. Дійсно, існує залежність між довголіттям і репарацією ДНК, як це було продемонстровано на прикладі ферменту полі-АДФ-рибоза-полімераза-1 (PARP-1), важливого компонента клітинної відповіді на викликане стресом пошкодження ДНК. Більш високі рівні PARP-1 асоціюються з більшою тривалістю життя.
Накопичення сміття і змінених білків. Також важливим для виживання клітини є кругообіг білків, для якого критичним є усунення пошкоджених та зайвих білків. Окислені та карбонільовані білки, які утворюються в результаті багатьох метаболічних процесів клітини та часто перешкоджають коректній роботі білку, є типовим результатом впливу активних форм кисню. Однак механізми репарації не завжди можуть розпізнати пошкоджені білки і стають менш ефективними з віком за рахунок зниження активності протеасом. У деяких випадках білки є частиною статичних структур, таких як клітинна стінка, які не можуть бути легко зруйновані. Кругообіг білків залежить також і від білків-шаперонів, які допомогають отримувати належну конформацію. Проте з віком спостерігається зниження їх активності, хоча це може бути результатом перенавантаження шаперонів (і протеазом) пошкодженими білками.
Існують свідчення, що накопичення пошкоджених білків дійсно відбувається з віком і може відповідати за такі асоційовані з віком захворювання як хвороба Альцгеймера, хвороба Паркінсона та катаракта.
Мітохондріальна теорія. Важливий зв'язок між молекулярним стресом та старінням був запропонований, засновуючись на накопиченні мутацій в мітохондріальній ДНК (мтДНК). Ці дані були підкріплені спостереженням зростання з віком числа клітин, яким бракує цитохром-с-оксидази, асоційованої з мутаціями мтДНК. Такі клітини часто мають порушення у виробництві АТФ та клітинному енергетичному балансі.
Втрата теломер. У багатьох клітинах людини втрата здатності клітин до поділу пов'язана з втратою теломер на кінцях хромосом, які витрачаються після певної кількості поділів. Це трапляється внаслідок відсутності ферменту теломерази, яка звичайно виробляється лише у зародкових і стовбурових клітинах. Нещодавно було вивялено, що окислювальний стрес (надмірне виділення активних форм кисню) також може впливати на втрату теломер, значно прискорюючи цей процес у певних тканинах.
Системні та мережеві механізми. На перших етапах дослідження старіння численні теорії розглядалися як конкурюючі в поясненні ефекту старіння. Проте сьогодні здається, що багато мехнізмів пошкодження клітин діють паралельно, і клітини також повинні витрачати ресурси на боротьбу з багатьма механізмами. Для дослідження взаємодії між всіма механізмами боротьби та пошкодження був запропонований системний підхід до старіння, який намагається одночасно прийняти до уваги багато таких механізмів. Більш того, цей підхід здатний чітко розрізнити механізми, які діють на різних стадіях життя організму. Наприклад, поступове накопичення мутацій у мітохондріальній ДНК з частом приводить до накопичення активних форм кисню та зниження виробництва енергії, що у свою чергу приводить до збільшення швидкості пошкодження ДНК та білків клітини.
Інший аспект, який робить системний підхід привабливим, це розуміння різниць між різними типами клітин та тканин організму. Наприклад, клітини, які активно діляться, більш імовірно постраждають від накопичення мутацій та втрати теломер, ніж диференційовані клітини, проте останні більш імовірно постраждають від пошкодження білків, що швидко розбавляються новими білками в клітинах, які щвидко діляться. Навіть якщо клітина втрачає здатність до проліферації за рахунок процесів старіння, баланс механізмів пошкодження в ній зміщується.
Популяційний підхід. Іншим підхідом до вивчення старіння є досліджння популяційної динаміки старіння. Всі математичні моделі старіння можна приблизно розбити на два головних типи: моделі даних і системні моделі. Моделі даних – це моделі, які не використовують і не намагаються пояснити будь-яких гіпотез про фізичні процеси в системах, для яких ці дані отримані. До моделей даних відносяться, зокрема, і всі моделі математичної статистики. На відміну від них системні моделі будуються переважно на базі фізичних законів і гіпотез про структуру системи, головним в них є перевірка запропонованого механізму.
Першим законом старіння є закон Гомпертца, який пропонує просту кількісну модель старіння. Цей закон надає можливість відокремити два типи параметрів процесу старіння. Дослідження відхилення закону старіння від кривої Гомпертца можуть надати додаткову інформацію щодо конкретних механізмів старіння даного організму. Найвідоміший ефект такого відхилення – вихід смертності на плато у пізньому віці замість замість експоненціального зростання, яке спостерігається у багатьох організмах. Для пояснення цього ефекту було запропоновано кілька моделей, серед яких варіації моделі Стрелера-Мілдвана та теорії надійності.
Системні моделі загалом розглядають багато окремих факторів, подій і явищ, які безпосередньо впливають на виживання організмів і народження потомства. Ці моделі загалом розглядають старіння як баланс і перерозподіл ресурсів як у фізіологічному (впродовж життя одного організму), так і в еволюційному аспектах. Зазвичай, особливо в останньому випадку, мова йде про розподіл ресурсів між безпосередніми витратами на народження потомства і витратами на виживання батьків.
Клітинна відповідь на старіння. Важливим питанням старіння на рівні клітин та тканин є клітинна відповідь на пошкодження. Внаслідок стохастичної природу пошкоджень окремі клітини старіють, наприклад, внаслідок досягнення межі Гейфліка, тобто швидше за решту клітин. Такі клітин потенційно можуть загрожувати здоров'ю всієї тканини. У найбільшій мірі така загроза проявляється серед стовбурових клітин та клітин, які проходять через швидкий поділ, таких як клітини кісткового мозку або епітелію кишечника, через великий потенціал таких тканин до створення мутантних, можливо ракових, клітин. Відомо, що саме клітини цих тканин швидко відповідають на пошкодження ініціацією програми апоптозу. Наприклад, навіть низькі дози радіації (0, 1 Gy) викликають апоптоз в клітинах епітелію кишечника, а навіть слабкий хімічний стрес викликає апоптоз стовбурових клітин старих мишей.
Як правило, у таких тканинах масовий апоптоз є ознакою зростання числа пошкоджень клітин. Проте в інших тканинах відповіддю на зростання рівня пошкоджень може бути “арешт” клітини на певній стадії клітинного циклу для припинення поділу. Баланс між апоптозом та “арештом” пошкоджених клітин найбільш важливий як компроміс між старінням та раком. Тобто, або організм повинен вбити пошкоджені клітини, або дати їм можливість існувати, збільшуючи ризик виникнення раку. Таким чином важливі фактори у викликанні апоптозу клітин можуть розглядатися як приклад антагоністичної плейотропії.
Отже, за сучасними уявленнями, людина старіє в результаті накопичення пошкоджень. Швидкість цього накопичення визначається, у першу чергу, генетично визначеними витратами на ремонт та підтримку клітинних структур, які, у свою чергу, визначаються організмом для задоволення своїх екологічних потреб. Довгоживучі організми мають більші витрати (інколи повільніший метаболізм), що приводить до повільнішого накопичення пошкоджень. Для боротьби з ризиком, який представляють собою пошкоджені клітини, організм створив систему механізмів для боротьби з ними.
 
Список використаних джерел
 
Альнеревич В. Социальная геронтология. – Ростов-на-Дону, 1997.
Василенко Н. Ю. Социальная геронтология. – Владивосток: изд. Дальневосточного университета, 2003.
Соціологія: Підручник для студ. вищ. навч. закл. / pа ред. В. Г. Городяненка. – К. : Вид. центр “Академія”, 2000.
Фото Капча