Антиоксиданти в продовження життя

Відео: Для чого потрібні антіоксіданти.mp4

Старіння живих організмів являє собою комплексний, багатофакторний біологічний процес.

Біохімічні та біофізичні процеси, що відбуваються в живому організмі в нормі та патології, здійснюються в досить складних, відкритих, гетерофазних хімічних системах при впливі численних хімічних і фізичних факторів.

З фізико-хімічної точки зору вирішення проблеми продовження життя має зводитися до якомога повнішого запобігання і до ефективного гальмування різноманітних небажаних зрушень, які виникають в функціонуючому живому організмі, а також до профілактики та ліквідації патологічних станів.

Сучасна хімічна кінетика, що вивчає механізми і закономірності розвитку хімічних реакцій у часі, все більшою мірою переходить від вивчення взаємодій небагатьох простих молекул до вивчення хімічних перетворень великого числа речовин під впливом різноманітних фізичних агентів.

У хімії постійно доводиться вирішувати завдання регульованого проведення хімічних реакцій, в тому числі гальмування або придушення небажаних процесів. Тому весь досвід, набутий хімічної кінетикою з управління хімічними реакціями, слід розумно використовувати для цілей гальмування і придушення процесів старіння живих організмів.

Цікаво, що багато хто з небажаних і «шкідливих» явищ в області хімії також називаються процесами старіння. Такі, наприклад, процеси старіння полімерів та інших матеріалів, різноманітних виробів з них, псування харчових продуктів і лікарських препаратів і т. П.

Є величезна кількість аналогічних по своїх механізмах елементарних процесів молекулярних, іонних, вільнорадикальних, які здійснюються при старінні «неживих» хімічних систем і при старінні живих організмів.

В принципі є настільки ж вагомі підстави для оптимізму у вирішенні проблеми збільшення тривалості життя (ПЖ), які ми маємо в області хімії, коли мова йде про вишукування ефективних шляхів гальмування, а часто практично повного придушення небажаних хімічних перетворень.

Кінетичні закономірності виживання. Методи експериментального визначення швидкості старіння і ефективності геропротекторов

Найважливішою характеристикою будь-якого процесу, що протікає в часі, є його швидкість. Для вимірювання швидкості старіння в експериментальній геронтології немає єдиного прийнятого методу, більшість дослідників користуються для цих цілей статистичними показниками, такими як середня і максимальна ПЖ, середня тривалість життя, виживання і т. Д. (Боярський, 1967).

Наочне уявлення про зміну чисельності популяції дають криві виживання, але через їх складності (S-образні криві, рис. 78) визначення швидкості смертності, величина якої змінюється з віком, вимагає додаткової математичної обробки.


Обробка кривих подібного типу полягає в підборі емпіричних залежностей виду

( «Логістичні» або «автокаталитические», функції).

Часто використовується також формула Гомпертца

яка застосовується, як правило, для опису лише обмеженого ділянки виживання. Слід зазначити, що емпіричні постійні, що входять в ці формули, не завжди мають явний фізичний зміст.

Застосування для обробки цих даних «пробитий» -методу (Урбах, 1964) дозволяє уявити криву виживання у вигляді прямої, що відтинає на осі часу відрізок, рівний віку тварин при 50% -ної смертності ( «медіана») - з нахилу прямої може бути визначена середня швидкість смертності в%, т. е. цей метод дозволяє визначати величини, які мають цілком певний біологічний сенс (Емануель, 1975).

На рис. 79 представлено таке перетворення кривих виживання. При обчисленні швидкості смертності слід брати до уваги нерівномірність шкали «пробитий», внаслідок чого порівнянні дані можуть бути отримані тільки з певних ділянок прямий.


Якщо, як у випадку прямих, зображених на рис. 79, лінійна апроксимація задовільна в інтервалі від 10 до 90% смертності, то можна використовувати весь цю ділянку і обчислити середню швидкість смертності, яка складає для мишей SHK і CBA 6.2%, G3HA - 4.7% і (C57BLxCBA) F1 - 5.3% в місяць .

Відхилення експериментальних точок від прямої, що спостерігаються при високих значеннях смертності (gt; 90%), цілком закономірні, так як в кінці досвіду залишається в живих мале число особин. Переваги цього способу обробки експериментальних даних особливо наочні в тих випадках, коли за допомогою будь-якого впливу (опромінення, голодування, стрес, застосування геропротекторов і т. П.) В ході досвіду змінюється швидкість процесу старіння, як це буде показано нижче.

У разі ефективних дій, що призводять до збільшення ПЖ тварин і зміни тих чи інших параметрів, криві виживання піддослідної групи тварин можуть відрізнятися за формою від кривих для контрольної групи. Популяція тварин одного виду складається в першому наближенні з двох субпопуляцій - «короткоживущей» і «долгоживущей».

Геропротектори можуть по-різному впливати на ці групи тварин, і відповідно до цього буде різним характер зміни кривих виживаності (Duchesne, van de Vorst, 1969).

1) Якщо тривалість життя всіх членів популяції зростає на одну і ту ж величину, збільшуються середня і максимальна ПЖ, крива виживання паралельно зміщується вправо (рис. 80, I). Швидкість смертності при цьому може не змінюватися.

2) Вплив може зменшувати швидкість смертності в групі «довгожителів». У цьому випадку середня і максимальна тривалість життя також зростають, крива виживання матиме вигляд, показаний на рис. 80, II.

3) Якщо подовжується час життя «короткоживущей» субпопуляції, а величина максимальної ПЖ не змінюється, криві мають вигляд, наведений на рис. 80, Швидкість смертності при цьому зростає, але середня тривалість життя (СПР) проте збільшується. Такого роду припущення може служити підставою для класифікації ефективних впливів, що збільшують час життя тварин.

Старіння як процес накопичення пошкоджень в організмі

Існує ряд моделей процесу старіння (Strehler, 1964- Comfort, 1967), які, як правило, виходять з дуже конкретних уявлень про його механізмі. Як уже зазначалося, в процесі старіння в живому організмі виникають різноманітні небажані зрушення, з`являється схильність до багатьох захворювань, накопичуються пошкодження в різних життєво важливих біологічних системах.

Передбачається, що при накопиченні деякого «критичного» кількості таких пошкоджень організм вже не може функціонувати нормально, починається бистропрогрессирующий процес накопичення різних порушень, внаслідок чого настає загибель організму (Емануель, 1975).

Найбільше значення мають пошкодження таких структур, час життя яких можна порівняти з часом життя організму. Перш за все це зміни генетичного апарату клітин. Пошкодження ДНК призводить до порушення регулярних і структурних функцій, в організмі починають накопичуватися білки «неправильної» структури, не функціонуючі клітини та ін.

Можна показати, що чим вище молекулярна маса полімеру, тим нижче допустима ступінь його пошкодження (Емануель, 1975).

Якщо S - число ушкоджень макромолекули, n - число молекул в зразку, то умовою збереження полімером його властивостей можна вважати співвідношення


Число розривів або пошкоджень на 1 хімічний зв`язок в молекулі а так само:


де Z - число зв`язків в мономерні ланки головного ланцюга полімеру;
р = M / m - ступінь полімеризації.

Звідси:


Згідно з умовою (1),


Таким чином, досить досить невеликих кількостей ушкоджень молекул біополімерів, наприклад білка, щоб порушити його здатність до нормального функціонування.

Ознаками старіння можуть бути різні специфічні і біохімічні зрушення в організмі (Strehler, 1964- Comfort, 1967). Так, пошкодження генетичного апарату веде до порушення ферментативних функцій і призводить до неферментативного окислення ліпідів (Slater, 1968).

Це викликає в свою чергу пошкодження ліпопротеїдних мембран лізосом (Kinselia, 1967- Bidlack, Tappel, 1974), дегенеративне зміна структури і функцій мітохондрій (Weiss, Lansing, 1953- Weinbach, Garbus, 1959). Спостерігаються також зниження швидкості метаболізму ліпідів (Hruza, 1967), зменшення швидкості проліферації клітин різних тканин (Comfort, 1967) і т. Д.

Нами показано, що у старих мишей (12-14 міс) швидкість розпаду нуклеїнових кислот в гомогенатах селезінки набагато нижче, ніж у молодих тварин (при цьому вона близька до швидкості розпаду нуклеїнових кислот у мишей, хворих на лейкоз La). Пошкодження в організмі в процесі його розвитку виникають в основному при взаємодії з навколишнім середовищем.

Організм піддається дії як фізичних факторів (опромінення, зміна температури та ін.), Так і хімічних (канцерогени, хімічні мутагени, токсичні речовини і ін.). При цьому в організмі в ряді випадків виникає деяка кількість досить реакційноздатних часток - вільних радикалів (СP), легко хімічно реагуючих з усіма молекулами біосубстратах. Природно припустити, що вільні радикали є одним: з найбільш активних агентів, що сприяють старінню.