Експериментальні підходи до продовження життя

Відео: Продовження життя

Сучасна медико-біологічна наука, що досліджує закономірності вікового розвитку, старіння і довголіття, повинна ставити і дійсно ставить собі за вирішальної завданням вивчення та встановлення шляхів істотного продовження життя людини з максимальним збереженням його розумових і фізичних здібностей.

Справа, очевидно, зараз в тому, щоб глибоко досліджувати біологічні передумови продовження життя.

Експерименти на безхребетних тварин

Дуже велика кількість досліджень проведено зі штучного регулювання тривалості життя (ПЖ) у безхребетних тварин. Ці дослідження виходять з того, що безхребетні, і переважно комахи, як тварини з нестабілізованою онтогенезом глибоких періодичних коливань (Нікітін, 1956) в дуже великій мірі в тривалості свого життя залежать від факторів зовнішнього середовища, зокрема температури і харчування.

При такому типі розвитку для даного виду тварин була еволюційно закріплена переважно послідовність і спадкоємність різних стадій розвитку (личинкової в її послідовних фазах і имагинальной) з обов`язковою глибокої перебудовою організму. У той же час тривалість етапів розвитку, особливо личинкових, що не була спадково строго запрограмована, відображаючи, мабуть, великий вплив на неї істотно вагається умов зовнішнього середовища.

Інший тип онтогенезу сформувався у вищих хребетних. Вони є прикладом онтогенезу суцільного, стабільно спрямованого потоку, властивого організмам з потужними, добре розвиненими регулюючими системами (насамперед нервової), сталістю внутрішнього середовища, стабільністю напрямки і високою напругою життєвих процесів.

Цей онтогенез не пов`язаний з проходженням в постембріональному періоді складних стадій метаморфоза, при яких він піддавався б найбільшим і глибоким перестройкам- він відрізняється високою постійністю свого внутрішнього середовища, гомойотермии, стабільним гормональним спектром, високим розвитком нервової системи та різко вираженими її трофічними функціями.

Саме тому такі дії факторами зовнішнього середовища, як зміна типів харчування і температури, в набагато меншому ступені можуть впливати на тривалість онтогенезу. Однак і тут особливі випадки харчування, як виявилося, здатні вести до пролонгації життя (McCay, Growell, 1934- McCay et al., 1956- Нікітін та ін., 1965, 1969).

Виходячи з суттєвої різниці в характері онтогенезу, можна зробити висновок про те, що експериментальні підходи до продовження життя, що застосовуються по відношенню до безхребетних тварин, хоча і мають певне значення для поглиблення розуміння особливостей регулювання самооновлення протоплазми, не можуть бути вирішальними для пошуків підходів до подовження життя вищих хребетних.

Тому тут будуть тільки згадані самі по собі досить цікаві спроби продовження життя у безхребетних. Так, систематичним голодуванням вдавалося підвищити тривалість життя деяких видів кліщів від декількох тижнів до 2 років (Bishop, Smith, 1938). Алпатов і Перл (Alpatov, Pearl, 1929) змогли дещо збільшити тривалість життя дорослої форми мушки дрозофіли, значно подовживши життя її личинок шляхом утримання їх при 18 ° С.

Стосовно дафніям і моіну було знайдено (Ingle et al., 1937 Anderson, Jenkins, 1942- Fritsch, 1956- Reden, 1960), що: а) їх ПЖ в дуже великій мірі залежить від температури середовища (чим вона нижча, звичайно, до певної межі, тим вони живуть довше) і б) вона залежить також від характеру харчування. При цьому зниження рівня харчування досить значно (на 30-40%) подовжує тривалість окремих стадій їх онтогенезу.

Може бути, найразючіша впливає харчування не тільки на тривалість життя, але і на характер формування типу організму у бджіл. Так, харчування маточним молочком призводить до розвитку бджолиної матки з тривалістю життя 5 років-при звичайному типі харчування розвиваються робочі бджоли з ПЖ максимум 300-400 днів (при відсутності розплоду) і 30-70 днів (при наявності розплоду) (Pflugfelder, 1948- Comfort, 1957).

У цьому абсолютно винятковому випадку якісь досі ще не ідентифіковані речовини, що містяться в молочку бджіл, діють, мабуть, на гормональний «пусковий механізм», що направляє розвиток бджоли до формування матки. Звідси - тут справа йде про реалізацію еволюційно склалася пристосованості організму бджоли розвивати то одну, то іншу генетичну програму індивідуального розвитку.

В результаті виникають по суті справи 2 різних типи бджіл зі своїм генетично зумовленим довголіттям. У деяких випадках вдається вже зараз розкрити суть дії зовнішніх чинників (в даному випадку температури) на гормональні «пускові механізми» переходу тваринного від однієї стадії розвитку до іншої.

Стосовно температурним впливам на активність виділення ювенільного (стримуючого перехід від личинки до дорослого організму) гормону у клопа Rhodnius це було ретельно досліджено Уіглсуорзом (Wiggelsworth, 1934, 1953). Затримуючи високою температурою інкрецію ювенільного гормону, Уіглсуорз міг прискорювати перехід личинок в імаго і тим самим скорочував життя тварин-низька температура давала протилежний результат.

Експерименти на хребетних тварин і людину

фактори дієти

Стосовно хребетним тваринам, особливо ссавцям, істотні результати щодо продовження їх життя були отримані з найбільшим ступенем достовірності в дослідах з періодичним стримуючим зростання харчуванням, початих на щурах Мак-Кеем (McCay, Crowell, 1934- McCay et al., 1956) і потім значно розширених і поглиблених в інших лабораторіях (Нікітін, 1961- Нікітін та ін., 1960, 1965, 1970, 1976а- Мороз та ін., 1974).

Близькі до цих результати були отримані на мишах (Carr et al., 1949). При періодичному стримуючий зростання харчуванні тварини, починаючи з місячного віку, отримували протягом 100 днів раціон, за рівнем калорій тільки-тільки достатній для підтримки зростання, але зате містить той же загальна кількість білків і вітамінів, що і контрольні тварини.

Потім вони отримували можливість підрости на 10 г і знову переводилися на 100 днів на стримуючу зростання дієту. У дослідах Нікітіна і його співробітників, проведених в 1960-1975 роках, на такий перемежающейся по калорійності дієті тварини містилися 1 або 2 роки, а потім отримували їжу досхочу. Після такого перекладу тварини починали швидко рости, але все ж не цілком досягали по масі тіла однорічних і дворічних контрольних тварин. Їх тривалість життя підвищувалася на 40, 50 і навіть на 100% в порівнянні з контролем.

У період обмеження зростання піддослідні тварини відрізнялися моложавістю, великою рухливістю, мали тонку, еластичну шкіру і густу, ніжну шерсть. Щури дослідної групи у віці 2-3 років за зовнішнім виглядом нагадували контрольних тварин у віці 3 міс.

Вони володіли підвищеним обміном речовин (при перерахунку на одиницю маси тіла), рівень якого не падав до старості, зберігали навіть у дуже похилому віці здатність до репродукції, їх тканини по ряду провідних біохімічних показників навіть в літньому віці були близькі до аналогічних показників молодих контрольних тварин (за багатством нуклеїновими кислотами, фізико-хімічними властивостями колагену, змістом еластину в шкірі і т. д.) (McCay et al., 1956- Will, McCay, 1943- Chvapil, Hruz, 1959- Нікітін, Ставицька, 1960 Нікітін і ін., 1965, 1969- Рябцева, Тупчієнко, 1965- Мороз, 1969).

Цікаво, що менше зростання і маса печінки щурів із затриманим зростанням досягаються не за рахунок зменшення розмірів клітин, а за рахунок стримування темпів їх розподілу (Fukuda, Sibatani, 1953- Нікітін та ін., 1965). Особливо важливо те, що у тварин з продовженої життям різко змінюється ендокринна ситуація (Нікітін, Ставицька, 1960 Нікітін та ін., 1965).

Зрушення ендокринної формули вельми нагадує риси помірного і кілька своєрідного стресу: різка гіпертрофія і гіперфункція кори надниркових залоз, підвищення інкреції глюкокортикоїдів, адренокортикотропного гормону (АКТГ) і ліберинів АКТГ в гіпоталамусе- придушення активності щитовидної залози-інволюція тімуса- зміна активності інсулярного апарату підшлункової залози (інкреції інсуліну).

Так як багато гормонів, особливо стероидной природи, безпосередньо впливають на генетичний апарат клітини, то значний зсув спектра гормонів в крові тварин з пролонгованою життям може мати пряме відношення до продовження життя піддослідних тварин. Крім дієти Мак-Кея, було запропоновано і досліджено кілька інших, не настільки різко впливають на метаболізм і більш стабільних по калорійності дієт (Riesen et al., 1947- Carlson, Haelzel, 1946- 1948- Ross, 1961- Berg, Simms, 1962 ).

При всіх цих м`якших дієтичних впливах на ПЖ загальним висновком є те, що до певних меж чим сильніше вплив (більше обмеження харчування), тим довше живуть піддослідні тварини. Навряд чи ця обставина свідчить на користь висунутої Мак-Кеем і співавт. (McCay et al., 1943, 1956) гіпотези про природу продовження життя, що зводиться до зниження при цьому ураження-тварин різними термінальними хронічними хворобами.

Навпаки, остання обставина саме потребує пояснення, і воно частково може бути дано вже раніше згаданої концепцією Нікітіна і співавт. (1965) про глибокі нейрогуморальних зрушеннях в організмі тварин з пролонгованою життям. Продовження життя зміною дієти у лабораторних гризунів поки що не отримало підтверджень по відношенню до інших видів тварин.

Шляхи дієтичних впливів на зростання, раннеспелость і тривалість життя сільськогосподарських тварин тільки починають досліджуватися (Свечін, 1967). Було досліджено вплив переміжного низькокалорійного харчування при відгодівлі свиней і при розвитку молодняку великої рогатої худоби. По відношенню до людини, зі зрозумілих причин, такі досліди в належному масштабі поки не були поставлені.

Вплив терапевтичного голодування на лікування деяких хвороб залишається до сих пір дуже дискусійною проблемою (див. Зведення: Harth, Setlow, 1974). Разом з тим з`ясування чинників, що опосередковують дію дієти на тривалість життя організму, особливо змін до нейрогормональной формулою організму, характеру міжтканинних відносин і молекулярної біології клітини, може мати фундаментальне значення, оскільки дасть можливість при мінімальній зміні дієти впливати на віковий розвиток організму щадними і стимулюючими факторами.

Біохімічні фактори впливу на макромолекулярную структуру протоплазми

застосування антиоксидантів

В основі застосування антиоксидантів як засобів продовження життя лежить вільнорадикальних теорія старіння, вперше запропонована Харманом (Harman, 1957, 1962, 1968, 1970). Він припустив, що процеси старіння в значній мірі визначаються руйнівною дією високоактивних хімічних груп, що мають неспарені електрони (вільних радикалів) і виникають при перекисне окислення органічних молекул, особливо ненасичених жирних кислот, на макромолекули протоплазми.

Особливо несприятливо шкодить дію вільних радикалів (СP) на структуру молекул нуклеїнових кислот і білків, що входять до складу генома клітини, наслідком чого є порушення нормального нуклео- і протеосінтеза. Харман також припустив, що введення в організм антиоксидантів (речовин, які блокують ланцюг вільнорадикальних реакцій) значно послабить шкодить дію CP і буде сприяти продовженню життя.

Автор гіпотези (Harman, 1962, 1968) застосував на мишах різних ліній такі інгібітори вільних радикалів, як в-меркаптоетіламін (МЕА), бутилокситолуол (2,6-дітерт-бутил-4-метілфенол, або БОТ) та ін. Виявилося, що тільки 2 перших антиоксиданту кілька збільшували середня тривалість життя (СПР), не зраджуючи її максимальної величини. Добавка МЕА подовжувала СПЖ щурів на 13-29%, МЕА + БОТ - на 45%.

Інші результати були отримані Коном (Kohn, 1971). Він досліджував довгоживучу і стійку до захворювань лінію мишей і виявив, що обидва застосовувалися Харманом антиоксиданту, що вводяться в рекомендованих їм дозах, могли трохи продовжувати час 50% -ної виживаності і середньої тривалості життя мишей тільки тоді, коли вони перебували в несприятливих умовах (що виявлялося у зниженою ПЖ контрольних тварин).

За оптимальних умов життя застосовані антиоксиданти не збільшували часу ні 50% -ної виживаності, ні максимальної тривалості життя. Теппел і співр. (Tappel et al., 1973) особливе значення в генеруванні CP надають утворенню перекисів поліненасичених жирних кислот, що проходить по типу ланцюгових реакцій.

Цими дослідниками був широко застосований вітамін Е (а-токоферол) як природний антиоксидант, хоча останнім часом висловлені сумніви в його безпосередньому захисній дії при перекисних реакціях. Греен (Green, 1972), Теппел і співр. (Tappel et al., 1973) застосували вітамін Е в дослідах на мишах, починаючи з 9-місячного віку, і ніякого продовження життя не отримали.

Більш того, Харман (Harman, 1971) виявив, що при дієті, збагаченій поліненасиченими жирними кислотами, кілька вкорочують ПЖ двох ліній мишей, додаток вітаміну Е навіть ще більш знижує СПР. Разом з тим в дослідах на нематоди Caenorhabditis Briggsae Епштейн і Гершон (Epstein, Gershon, 1972) показали, що додавання вітаміну Е стримувало наростання «старечої» пігментації в клітинах кишечника і збільшувало середню тривалість життя з 32.3 до 44.3 днів.

Деякий продовження життя 20-місячних білих щурів було отримано Фролькісом (1975) при застосуванні декстраміна Ch [(+) трео-I-II-нитрофенол-2-аміно-1,3-пропандіол]. Широкі дослідження ролі CP в механізмах старіння організму і участі інгібіторів вільно-радикальних реакцій в пролонгировании життя проведені Емануелем (1975, 1976).