Старіння головного мозку

Відео: Вебінар PowerMatrix 8 січня 2016 Як зупинити старіння мозку? Як уникнути енцефалопатії?

Півкулі і кора головного мозку

Існує певний зв`язок між видовий тривалістю життя (ПЖ) і досконалістю структури і функцій ЦНС, ступенем «цефалізаціі» і «неокортікалізаціі» (Hansche, 1975- Sacher, 1975).

На думку Нагірного та співавт. (1953), з усіх систем організму найбільш стійкою і долгоживущей є ЦНС.

Розвиток структури і функції мозку в еволюції стало одним з найважливіших адаптивних механізмів, спрямованих на збільшення життєздатності організму, що змінили темп перебігу процесу старіння.

Відповідно до адаптаційно-регуляторної теорії старіння (Фролькіс, 1970, 1975а) передбачається, що завдяки діяльності мозку в ході старіння мобілізуються адаптивні механізми, спрямовані на збільшення ПЖ, збереження адаптації до середовища.

Разом з тим вікові зміни ЦНС - один з провідних механізмів старіння. По-перше, нейрони є постмітотіческіх, високоспеціалізованих, нездатними до поділу клітинами- тривалість їх життя дорівнює тривалості життя всього організму. По-друге, зміни в метаболізмі, структуру та функції ЦНС призводять до суттєвих зрушень в діяльності ряду органів і систем, до зменшення пристосувальних можливостей старіючого організму.

Таким чином, регуляторні впливу ЦНС, забезпечуючи найважливіші пристосувальні механізми, сприяють збільшенню терміну життя індивідуума. Однак, коли істотні вікові зміни виникають в самій ЦНС, вони стають провідним фактором в старінні цілісного організму.

З віковими змінами ЦНС пов`язані найважливіші прояви старіння цілісного організму - зміни психіки, вища нервова діяльність (ВНД), пам`яті, складних поведінкових реакцій, емоцій, розумової та м`язової працездатності, репродуктивної функції, регуляції внутрішнього середовища організму і ін.

морфологічні зміни

Один з найбільш часто описуваних морфологічних феноменів старіння - зменшення кількості нейронів і заміщення їх гліальними елементами (табл. 34).


Хоча втрата нейронів в корі головного мозку старих може досягати 50% і більше від числа їх у новонароджених, кількість нейронів в різних ділянках і шарах мозку змінюється неоднаково (Brody, 1955 Dayan, 1971- Шефер, 1972- Brizzee, 1975).

Найбільш виражене зниження щільності популяції нейронів зазвичай відзначають в лобовій і нижневисочной областях кори (Critchley, 1942- Brody, 1955). У мишей і щурів втрата нейронів в півкулях і корі головного мозку до старості може досягати 25-75% (Johnson, Erner, 1972- Brizzee, Ordy, 1979- Peng, Lee, 1979).

Хоча деяке зниження числа нейронів може відбуватися вже незабаром після народження, бурхлива втрата популяції нейронів відзначається досить пізно (у людини - починаючи з 50-60 років, у щура - з 24-25 міс). Як відомо, загибель і зміна числа клітин спостерігаються не тільки в мозку, а й в інших органах.

Разом з тим для мозку цей феномен має особливе значення, по-перше, у зв`язку з функціональною специфікою груп нейронов- по-друге, внаслідок прямого зв`язку між нейронами і ефекторами. Поряд із загибеллю нейронів відбувається поступове наростання гліозу, в зв`язку з чим відношення числа гліальних елементів до нейронам в більшості випадків збільшується.

Так, відношення гліоціти / нейрони в півкулях мозку щурів лінії Лонг-Еванс збільшується з 4.5 + 0.3 у віці 5 міс до 5.3 + 0.5 - в 24-30 міс (Peng, Lee, 1979). Під час обговорення вікових змін співвідношення нервових і гліальних клітин слід мати на увазі сучасні дані про можливу трофічної, «донорської» функції глії в забезпеченні транспорту пластичних ресурсів, передачі в нейрон окремих компонентів системи біосинтезу білка, про функціонування комплексу нейрон- глия як цілісної одиниці.

Мабуть, актівадія гліальних елементів на пізніх етапах онтогенезу може мати певне пристосувальне значення, сприяючи транспорту речовин, у тому числі і пластичного матеріалу з глії в нейрони. У той же час значне збільшення числа гліальних елементів може суттєво порушувати просторові співвідношення в нейронних ланцюгах і тим самим впливати на їх функцію.

Виразність морфологічних змін неоднакова в різних структурах мозку, в різних нейронах однієї і тієї ж структури. Поряд з дегенеративно-атрофічними зрушеннями в старіючому мозку розвиваються виражені пристосувальні механізми, які сприяють підтримці функціональних можливостей центральної нервової системи: збільшується поверхня клітини і її органел, обсяг ядра, кількість ядер і ядерець, число контактів між деякими клітинними елементами, змінюються взаємовідносини в системі нейрони-гліоціти- капіляр і т. д. (докладніше див .: Фролькіс, Безруков, 1979).

Звертає на себе увагу те, що немає прямого відповідності між числом загиблих нейронів і ступенем функціональних змін, пов`язаних з тією або іншою структурою мозку. Це є результатом мобілізації в останніх нейронах адаптивних механізмів, що підтримують оптимальний рівень функції.

кровопостачання

У людей похилого віку і тварин відзначаються істотне зниження і уповільнення кровотоку в мозку і зменшення поглинання кисню тканинами мозку (Маньковський, Лизогуб, 1976- Dekoninck et al., 1977- Naritomi et al., 1979- Parmacek et al., 1979- Fujishima, Omae, 1980).

Окремі автори пов`язують зменшення мозкового кровотоку ні з функцією часу, а з безсимптомним або субклінічним (в першу чергу - артеріосклеротіческой) ураженням судин (Dastur et al., 1976). Кровотік в різних областях кори головного мозку при фізіологічному старінні змінюється неоднаково: він зменшується більше в лобових і скроневих ділянках, менше - в тім`яних і потиличних (Маньковський, Лизогуб, 1976- Dekoninck et al., 1977- Naritomi et al., 1979).

Так, виражене вікове зниження кровотоку виявлено в області розгалуження середньої мозкової артерії (Naritomi et al., 1979). Кровотік в області розгалуження переднемозговой, заднемозговой і вертебробазіллярной артерій змінювався незначно. Таким чином, вікові особливості кровопостачання мозкових структур характеризуються специфічністю, більшою виразністю в одних і меншою - в інших утвореннях головного мозку.

енергетичний обмін

При старінні змінюється співвідношення процесів окисного і гликолитического фосфорилювання, пентозного циклу в енергетиці мозку (Ferrendelli et al., 1971- Бунятян, Апрікян, 1972- Потапенко, 1972- Fox et al., 1975- Patel, 1977- Peng et al., 1977 - Parmacek et al., 1979- див. також: Фролькіс, Безруков, 1979).

Ослаблення систем енергозабезпечення мозку, зменшення кількості потенційних можливостей енергетичних процесів особливо виразно проявляються в умовах навантажень, напруженої діяльності мозку (Parmacek et al., 1979- Sylvia, Rosenthal, 1979). У зрілому віці основними постачальниками енергії в мозку є глюкоза і в меншій мірі жирні кислоти, кетонові тіла.

Ступінь утилізації глюкози мозком в старості знижується як у людей (Dastur et al., 1976), так і у тварин (Michenfelder, Theye, 1969- Patel, 1977). При старінні відбувається перерозподіл субстратів окислення, використовуваних мозком. Зміна окисного і гликолитического шляху веде до зниження синтезу макроергічних фосфорних сполук - аденозинтрифосфату (АТФ) і кальціофосфата (КФ) (Саркісян, Адамян, 1970 Ferrendelli et al., 1971). За даними інших авторів (Weinbach, Garbus, 1956- McGeer et al., 1971), вміст АТФ в мозку при старінні не змінюється.

Суперечливі дані і про активність АТФ-аз мозку в старості (Hollander, Barrows, 196S- Саркісян, Адамян, 1970 Sun et al., 1975). Зміна активності Na +, К + - АТФ-ази мембран, збільшення всередині клітини змісту іонів Na + і зниження іонів К + - все це впливає на активний і пасивний транспорт іонів, істотно змінює функціональну активність нейронів, обмежує лабільність нервових клітин в старості.

Нуклеїнові кислоти і білки

Існують суперечливі дані щодо характеру та обсягів змін у змісті ДНК, РНК і білків в головному мозку при старінні. Більш того, ці зміни неоднакові і навіть різноспрямованими не тільки у різних видів тварин, але і в різних структурах і окремих нейронах мозку (Hyden, 1967- Bowen et al., 1976- Naber, Dahnke, 1978- Rand, Ansari, 1980).

Аналіз механізмів старіння постмітотіческіх нервових клітин підтверджує Генорегуляторна гіпотезу (Фролькіс, 1970, 1975а), що зв`язує старіння зі зрушеннями в регулюванні геному. Про це свідчить те, що при старінні відбувається перерозподіл інтенсивності синтезу в клітині різних білків, класів РНК, зменшується число різновидів синтезується РНК.

Встановлено, що при старінні не просто знижується оновлення сумарною РНК, а нерівномірно змінюється синтез її окремих фракцій. Число генів, відповідальних за синтез рРНК, зменшується в старості на 40-50% (Strehler, Chang, 1980). На регуляцію генома нейрона впливають зміна міцності зв`язку ДНК з білками, зміна співвідношення гістонових і негістонових білків і ін.

Можна припускати, що зміни регуляції генома можуть призводити до розкриття які раніше не функціонували генів, до появи нових білків, до суттєвих зрушень в стані нервової клітини. Специфіка вікових змін регулювання генома клітин різних структур мозку визначає послідовність їх старіння, особливості їх структурної та метаболічної вікової динаміки.