Старіння нервової системи

Відео: Як уповільнити старіння? Доповідь фахівця GLMED Шуляковская В.В

Гармонійне метаболічна забезпечення фізіологічних процесів взаємодії організму з зовнішнім середовищем - діяльність скелетної мускулатури, органів почуттів, емоційно-психічні реакції - здійснюється відповідними змінами кровообігу, дихання, травлення, обміну речовин та інших процесів, що відбуваються у внутрішніх органах, які регулюються вегетативним відділом нервової системи.

діяльність вегетативної нервової системи (ВНС) тісно пов`язана з цереброспинальной нервовою системою.

Вісцеросоматична і соматовісцеральной рефлекси, центральна регуляція вегетативного компонента соматичних реакцій, складні гіпоталамо-гіпофізарним взаємини формують сукупність нейрогуморальних впливів, що визначають регуляцію метаболізму та функцій цілісного організму.

ВНС складається з двох відділів - парасимпатичної і симпатичної нервової системи, які функціонально знаходяться в складних взаєминах, що є основою механізму підтримки гомеостазу організму.

Циркуляція інформації в вегетативної нервової системи забезпечується еферентних і аферентні шляхами і вищими вегетативними нервовими центрами, такими як гіпоталамус, структури лімбічної системи, в яких відбувається переробка інформації, що надходить як з периферії, так і верхніх відділів ЦНС.

морфологічні зміни

З віком відбуваються суттєві морфологічні зміни в різних відділах вегетативної нервової системи.

За даними Бадаєва і Кульчицького (1969), в серці старих спостерігаються деяке зменшення кількості нервових елементів, що утворюють серцеві сплетення, розрідження нервових стовбурів, витончення окремих волокон, гіпертрофія шванновских клітин.

Частина волокон знаходиться в стані дисхромії і вакуолизации. У периневральних піхвах відзначається набухання і розчинення нейроплазму з утворенням вакуолей по ходу волокон, окремі нервові волокна розпадаються на аргірофільні фрагменти, не пов`язані між собою. Однак поряд зі зміненими нервовими структурами спостерігається значна кількість інтактних нервових волокон. Це явище автори розцінюють як доказ пластичності нервової системи в старості.

При старінні відбуваються істотні морфологічні зміни вегетативних гангліїв, описані багатьма авторами (Могильницький, 1939 Жаботинський, 1953- Botar, 1966- Andrew, 1971). Відзначається нерівномірне зміна розмірів гангліонарних клітин - одні з них зморщуються, тоді як інші збільшуються.

У цитоплазмі нервових клітин збільшуються відкладення пігменту (Nandy, 1970), порушується рівномірність розподілу нісслевского речовини. У ряді клітин грудочки тигроида розташовуються по периферії, тоді як в околоядерной зоні визначаються пилоподібні дрібні зернятка, що призводить до зниження базофілії цитоплазми.

Електронно-мікроскопічно в цих ділянках зменшена кількість вільних і пов`язаних з ендоплазматичним ретикулумом рибосом. Ядерна мембрана має численні інвагінації, перинуклеарное простір часто розширено.

З віком збільшується кількість сполучнотканинних елементів, які поділяють нервові клітини.

По ходу нейронів утворюються варикозні потовщення. Нервові волокна можуть зливатися один з одним, утворюючи конгломерати. На думку Догеля (1922), вікові зміни в симпатичних екстрамуральних гангліях відбуваються раніше, ніж в парасимпатичних інтрамуральних.

Морфометрические дослідження нейронів сердець людей від новонароджених до 90 років (180 осіб) показали (Углова, Шляпніков, 1976), що на протязі всього життя відбувається неухильне зростання обсягу нейронів (від 1 625 ± 339 мкм3 до 27313 ± 3442 мкм3), хоча швидкість збільшення обсягу нейронів обернено пропорційна віку. Підрозділивши все нейрони за їх розмірами на великі, середні і дрібні, автори відзначають, що в старості відбувається гіпертрофія великих (більше 30000 мкм3) і атрофія дрібних (менше 3000 мкм3) нейронів.

У цих нейронах відзначаються огрубіння базофільною речовини з утворенням конгломератів, зменшення концентрації РНК, вакуолізація мітохондрій, їх злипання. Внутрішньоклітинний сітчастий апарат в окремих нейронах піддається фрагментації, нейрофілів товщають і огрубевает. Найстійкішою субклітинному структурою виявилося ядерце, яке продовжує збільшуватися в об`ємі навіть в глибокій старості. Поряд зі зменшенням числа дендритів їх діаметр і кількість відгалужень збільшуються.

На тлі виражених інволюційних змін в великих і дрібних нейронах середні за величиною нейрони, що становлять найбільшу групу клітин в інтрамуральних гангліях серця, в старечому віці зберігають колишні обсяги тіл і ядер, ядерно-цитоплазматичні відношення при зростанні обсягу ядерець. Серед цих нейронів 11% в групі 75-90 років зберігають незмінним базофільне речовина.

У середніх нейронах серця в похилому віці незначно падає концентрація РНК. У багатьох клітинах залишаються незмінними мітохондрії, зростає активність сукцинатдегідрогенази. Описані морфологічні зміни повинні безсумнівно впливати на характер регулювання вегетативних функцій.

вегетативні рефлекси

Подання про стан ВНС може бути дано при оцінці вегетативних рефлексів. Зазвичай з цією метою використовуються рефлекторні зміни кровообігу, дихання, зміни вмісту катехоламінів, цукру крові і жирних кислот. Незважаючи на специфіку різних вегетативних рефлексів, можна відзначити загальну спрямованість їх змін при старінні організму.

У більшості випадків при старінні збільшується люмбальна пункція (ЛП) реакції, тоді як діапазон зрушень вегетативних функцій при цьому звужується (Чеботарьов, Фролькіс, 1967- Gamier, 1972). Рефлекторні зміни вегетативних функцій стають більш ригідними і супроводжуються більш затягнутим відновним періодом.

У дослідженнях на практично здорових людях у віці 20-35 і 60-94 років Маньковський і Мінц (1972) для характеристики вегетативних рефлексів визначали місцевий дермографізм, очі-серцевий рефлекс Ашнера, зміна артеріального тиску при місцевій дії холоду або тепла. У всіх випадках автори відзначають подовження як латентного, так і відновного періоду реакції.

Так, місцевий дермографізм виникав при нанесенні на шкіру роздратування з силою тиску 100 г у молодих випробуваних через 6.8 ± 0.39 с, а в осіб 60-69 років через 8.88 ± 0.47 с, 70-79 років - 9.77 ± 0.48 с, 80 років і старше - 12.5 ± 0.51 с.

З віком чітко зменшувалася інтенсивність реакції і збільшувалася її тривалість.

Очі-серцевий рефлекс у осіб старшої вікової групи спостерігався тільки в 19.8% випадків. зміна артеріального тиск (АТ) після охолодження кисті (опускання в воду ± 4 ° на 20 с) мало інертний характер у осіб старшої вікової групи. Рефлекси з шлунково-кишкового тракту також послаблюються в старості. Нейрогенная фаза шлункової секреції і рефлекторні зміни перистальтики ослаблені (Якименко та ін., 1972). Описані зміни вегетативних рефлексів особливо чітко проявляються в умовах фізичних навантажень, коли в реакцію включається весь комплекс регуляторних механізмів вегетативних функцій.

Дослідження, проведені на людях багатьма авторами, показують, що у літніх випробовуваних при фізичних навантаженнях розтягується період впрацьовування, скорочується діапазон змін функцій серцево-судинної і дихальної систем, швидше розвивається м`язова втома, затягнуть відновний період.

При використанні наростаючих фізичних навантажень було показано, що при навантаженні малої інтенсивності зрушення гемодинаміки і газообміну більш виражені у випробовуваних старшої вікової групи, тоді як при великому навантаженні ці зміни більш виражені у молодих (Головченко, Грабина, 1963). Звертає на себе увагу той факт, що особи похилого та старечого віку вже на мале навантаження реагують неадекватно високою реакцією. Роботами І. П. Павлова було показано, що можна отримати умовнорефлекторні зрушення функції внутрішніх органів.

При старінні умовні рефлекси на серцево-судинну, дихальну системи, шлункову секрецію утворюються у старих людей після більшого числа сполучень і мають більш низькі величини, ніж у молодих. Так, для утворення умовного судинного рефлексу з використанням холоду як безумовного подразника молодим випробуваним необхідно 3-4 поєднання, тоді як літнім 9-12. У старих випробуваних умовнорефлекторні зміни часто носять затяжний характер.

Умовнорефлекторні впливу підтримують найбільш рухливий і гнучкий рівень адаптації вегетативних функцій, готуючи їх до майбутньої діяльності. Ослаблення условнорефлекторномдіяльності регуляції вегетативних функцій в старості знижує пристосувальні можливості цілісного організму: вегетативні функції досягають свого оптимального рівня більш повільно, і тим самим готовність організму до майбутньої діяльності знижується.

Це порушення вегетативних умовних рефлексів в старості пов`язано зі зниженням сили і рухливості нервових процесів, зі змінами в гіпоталамічної області, а також зі зрушеннями в різних структурах вегетативної нервової системи (вегетативні ганглії, реакція органів на нервові і гуморальні впливу).

Клініко-фізіологічні та експериментальні дослідження на старих людей і тварин показали, що істотні зрушення в ЦНС (електрична активність, збудливість), що виникають в ході різних реакцій, не обов`язково супроводжуються адекватними змінами вегетативних функцій (Shmavonian et al., 1965 Фролькіс, 1970) .

еферентні впливу

Експериментальні та клініко-фізіологічні дані показують, що при старінні послаблюються еферентні впливу ВНС на органи і тканини. У старих тварин функціональні зрушення органу розвиваються при подразненні відповідних нервів великими силами струму.

Так, за даними Фролькіса і співр. (1977), напруга електричного струму, що викликає порогову брадикардію (зменшення частоти серцевих скорочень на 10%) при подразненні перев`язаного правого блукаючого нерва, було у старих щурів 0.52 ± 0.05 В (молоді - 0.31 ± 0.03 В), у старих кроликів 0.96 ± 0.03 В ( молоді - 0.42 ± 0.01 В), у старих кішок 1.15 ± 0.20 В (молоді - 0.52 ± 0.12 В). Дослідження Духовічного (1965) на 320 випробовуваних у віці 18-25 і 60-75 років дають підставу вважати, що подібні зміни холінергічних впливів на серце в старості спостерігаються і у людини.

Як відомо, атропін, блокуючи холінорецептори серця, послаблює вплив блукаючого нерва на серце. Чим вище тонус блукаючого нерва, тим більш виражено почастішання ритму серцевих скорочень після його виключення. У молодих випробовуваних введення атропіну викликало підвищення частоти серцевих скорочень на 39 ± 2.8 уд. / Хв, а у старих - на 19.7 ± 1.8 уд. / Хв.

Менш виражене почастішання ритму серця у старих людей може вказувати, що з віком знижується тонічне вплив блукаючого нерва на серце. Шлункова секреція виникає у старих собак при стимуляції блукаючого нерва також більшою силою струму, ніж у молодих (Якименко та ін., 1972). У старості відзначається ослаблення і симпатичних еферентних впливів.

При подразненні зірчастого ганглія струмом напругою 2 В хвилинним об`ємом крові (МОК) підвищувався у дорослих щурів на 11.0 ± 1.4 мл / хв і не змінювався у старих. При збільшенні напруги до 4 В підвищення МОК у дорослих тварин становило 24.0 ± 10.2 мл / хв, а у старих лише 7.6 ± 3.5 мл / хв (Фролькіс та ін., 1977). Граничне скорочення мигательной перетинки виникало при подразненні симпатичного нерва у молодих кішок струмом напругою 0.11 ± 0.4 В, а у старих - 0.30 ± 0.04 В (Дупленко, 1963).

Зміна симпатичних впливів багато в чому пов`язано з иннервируемой органом. Так, пороги симпатичних впливів на судини кінцівки старих щурів зростають, на судини тонкого кишечника - падають, а на судини нирки не змінюються (Фролькіс та ін., 1967).

На тлі ослаблення нервових впливів при старінні спостерігається підвищення чутливості органів і тканин до гуморальних чинників. Так, граничне зміна кров`яного тиску у старих кроликів зазначалося при внутрішньовенному введенні адреналіну в дозі 33.8 ± 3 нг / кг, або 184.5 ± 16.4 пмоль / кг (у дорослих - 183.3 ± 23.6 нг / кг, або 1000.5 ± 128.8 пмоль / кг), норадреналіну (НА) - 16 ± 1.6 нг / кг, або 94,6 ± 9.5 пмоль / кг (у дорослих - 114.3 ± 14.3 нг / кг, або 675.5 ± 84.5 пмоль / кг), ацетилхоліну (АХ) - 1.4 ± 0.5 нг / кг, або 9.6 ± 3.4 пмоль / кг (у дорослих - 9.4 ± 2.7 нг / кг, або 64,4 ± 18.5 пмоль / кг).

Порогові дози АХ, що викликають достовірні зміни гемодинаміки і скоротливої здатності міокарда, у дорослих кролів становили 100 ± 1 нг / кг (684.9 ± 6.8 пмоль кг), у старих - 50 ± 20 нг / кг (342.5 ± 137 пмоль / кг).

Доза НА, що викликає порогові зрушення гемодинаміки у кролів обох вікових груп, була однаковою (50 нг / кг, або 295.5 пмоль / кг), але вона приводила до різноспрямованих змін у дорослих і старих тварин: у дорослих кролів при цьому падає хвилинним об`ємом крові та росте зворотне поляризационное опір (ОПС), тоді як у старих - спостерігається підвищення МОК і падіння ОПС (Фролькіс та ін., 1977).

Визначення чутливості судин різних областей (задня кінцівка, тонкий кишечник, нирка) до адреналіну і ацетилхоліну в дослідах на щурах різного віку методом резістографіі показало, що у старих тварин достовірно підвищується чутливість судин нирки до адреналіну, але не змінюється до ацетилхоліну.

Судини задньої кінцівки старих щурів у порівнянні з судинами дорослих більш чутливі до АХ, тоді як при введенні А цих відмінностей не виявлено. Чутливість судин кишечника з віком до гуморальних чинників не змінюється (Фролькіс та ін., 1967). Підвищення чутливості судин було отримано також на ізольованому вусі кролика.

Порогова реакція судин вуха старих кроликів виникала при перфузії розчинами адреналіну в концентрації 1-2мкг / л (5.5-11 нмоль / л), а молодих -10 - 1000 мкг / л (55-5458 нмоль / л) (Верхратський, 1962). Граничне скорочення мигательной перетинки очі у старих кішок виникало при внутрішньовенному введенні норадреналіну в дозі 2.7 ± 1 мкг / кг (16 ± 6.5 нмоль / кг), у дорослих - 26.2 ± 5.3 мкг / кг (155 ± 31.3 нмоль / кг), адреналін - відповідно 0.2 ± 0.17 мкг / кг (1.1 ± 0.9 нмоль / кг) і 1.9 ± 0.2 мкг / кг (10.4 ± 1.1 нмоль / кг) (Фролькіс, Верхратський, 1963).

Підвищення чутливості в старості до дії багатьох фізіологічно активних речовин було показано також і на людях. За даними Коркушко (1968), введення малих доз адреналіну, ацетилхоліну, гістаміну викликає більш виражені зрушення кров`яного тиску, діяльності серця, гемодинаміки у старих людей в порівнянні з такими у молодих.

Так, після введення 0.5 мл 0.1% -ного розчину адреналіну (А) у молодих випробовуваних 20-29 років не відзначається достовірних зрушень гемодинаміки, тоді як у осіб у віці 80-89 років відбуваються підвищення артеріального тиску (з 117,9 ± 3.5 до 138.8 ± 6.3 мм рт. ст.), зростання серцевого викиду (з 2.21 ± 0.15 до 3.62 ± 0.41 л / хв), падіння зворотного поляризаційного опору (з 2108 ± 294 до 1677 ± 180.5 дин * с * см-5) і підвищення ЧСС (з 66.5 ± 3.22 до 82.2 ± 5 уд. / хв).

У дослідженнях на 2-3, 18-34- і 57-75-річних випробовуваних, яким протягом 1 год вводили НА (625 нг * хв-1 * кг-1, або 363 пмоль * хв-1 * кг-1 ), адреналін (25 нг * хв-1 * кг-1 або 137 пмоль * хв-1 * кг-1), ізадрин (142 нг * хв-1 * кг-1, або 576 пмоль * хв-1 * кг- 1), Хофман і співр. (Hoffman et al., 1975) також відзначили підвищення чутливості серця старих людей до катехоламінів.

У молодих іспитумих спазм судин шкіри передпліччя розвивається після електрофоретичного введення А в концентрації 1-10 мг / л (5.5-54.5 мкмоль / л), а у старих - 1-2 мкг / л (5.5-11 нмоль / л) (Верхратський, 1962). Ослаблення симпатичних і парасимпатичних нервових впливів і зростання чутливості органів і тканин до ряду гуморальних чинників багато в чому визначають зрушення вегетативних реакцій при старінні.

Вегетативні ганглії є важливими утвореннями вегетативної нервової системи, які трансформують імпульсацію, що надходить з прегангліонарних нейрона, і передають її на постгангліонарний нейрон. Функціональний стан вегетативних гангліїв характеризується їх лабільністю - величиною частоти стимулюючого струму, яку ганглій здатний трансформувати і передати на постгангліонарний нейрон.

У старості знижується лабільність як симпатичних, так і парасимпатичних гангліїв. Так, за даними Дупленко (1968), песимум в верхньому шийному симпатичному ганглії виникав у 10-12-літніх кішок при частоті роздратування 108.5 ± 11.4 Гц, а у 1-2-річних - 226.7 ± 47.7 Гц. У старих кішок ускользание серця з-під впливу блукаючого нерва відбувалося при частоті 138.8 ± 15.3 Гц, а у дорослих - 225,0 ± 27.1 Гц.

Зіставлення збудливості і лабільності гангліонарних передачі на одному і тому ж тварині дозволило Дупленко прийти до висновку, що зміни лабільності з віком наступають раніше, ніж збудливості. Зниження рівня проведених частот вегетативними гангліями в старості грає певну роль в механізмі формування інертних вегетативних реакцій, характерних для цього вікового періоду, т. Е. Реакцій з подовженим латентним і розтягнутим відновлювальних періодами.

Розвиток пессимальной гальмування при більш низьких частотах оберігає ефекторніоргани від надмірних навантажень. Поряд зі зниженням збудливості і лабільності вегетативних гангліїв в старості підвищується їх чутливість до речовин, стимулюючим і гнітючим гангліонарний передачу. Як гангліостімулірующего кошти Дупленко (1968) використовував 1.1-диметил-4-феніл-піперазин (ДМФП), який має виражену фазою порушення гангліонарних структур (Ling, 1959).

У дослідах на ваготомірованних щурах порогова брадикардія були пов`язані з введенням ДМФП 8-12-місячною твариною в дозі 107.5 ± 13 мкг / кг (575 ± 69 нмоль / кг), а 26-32-місячних - 76.1 ± 5.6 мкг / кг (407 ± 30 нмоль / кг). Скорочення мигательной перетинки у дорослих кішок відбувалося при введенні ДМФП в дозі 16.8 ± 2 мкг / кг (90 ± 11 нмоль / кг), а у старих - 8.1 ± 0.8 мкг / кг (43 ± 4 нмоль / кг).

Як гангліоблокаторами був використаний бензогексоний. Порогові дози бензогексоній, що викликають пригнічення проведення через парасимпатичні ганглії серця, були у дорослих кішок 270.8 ± 24.2 мкг / кг (527 ± 47 нмоль / кг), а у старих - 72.2 ± 7.7 мкг / кг (140 ± 15 нмоль / кг), а через верхній шийний симпатичний ганглій - у дорослих кішок 241,7 ± 24.5 мкг / кг (567 ± 48 нмоль / кг), у старих - 86.5 ± 7.8 мкг / кг (168 ± 15 нмоль / кг).

Як відомо, ВНС регулює трофічні процеси в органах і тканинах. Регуляторні трофічні впливу здійснюються як прямим впливом медіаторів на певні ланки обмінних циклів, так і опосередковано змінюючи тонус судин.

При старінні відбуваються суттєві зрушення в регуляції трофіки.

Вони добре описані клініцистами - сухість шкіри, випадання і посивіння волосся, трофічні виразки. Одним з класичних феноменів трофічного впливу симпатичної нервової системи є феномен Орбелі-Гинецинський - підвищення висот скорочень стомленої скелетного м`яза при подразненні симпатичного нерва або введенні катехоламінів.

При старінні послаблюються адренергічні впливи на скелетні м`язи, але зростає їх чутливість до катехоламінів. За даними Замостьян (1963), феномен Орбелі-Гинецинський розвивається у дорослих щурів при стимуляції симпатичної ланцюжка струмом напругою 0.59 ± 0.06 В, а у старих - 1.48 ± 0.16 В.

Введення А в дозі 330 мкг / кг (1.8 мкмоль / кг) викликало збільшення висот скорочень м`язи у дорослих щурів на 12.6 ± 0.9%, а у старих на 22.0 ± 1.9%. Зміни адаптаційних симпатичних впливів в старості може бути одним з факторів, що впливають на зрушення працездатності. У літературі є велика кількість робіт про роль холін і адренергічних механізмів в регуляції різних ланок обміну речовин.

З розвитком уявлень про регулювання процесів біосинтезу білка з`явилися дані про стимуляцію АХ процесів реплікації, транскрипції і трансляції (Peakall, 1967- MacManus et al., 1975). Катехоламіни можуть як стимулювати біосинтез білка (серце - Mallov, 1973- околоушная слинна заліза - Grand, Gross, 1969), так і пригнічувати його (діафрагма - Wool, 1960- печінку - Pryor, Berthet, 1960).

У дослідах in vitro було показано, що ацетилхолін стимулює синтез білка в відділах серця щурів різного віку, причому максимальний приріст відзначений в передсердях 2-місячних щурів при концентрації АХ в інкубаційному середовищі 0.25 ммоль / л, 8-10-місячних - 1 ммоль / л , 26-28-місячних - 0.5 ммоль / л. У правому шлуночку максимальна стимуляція синтезу білка у всіх вікових групах відбувається при концентрації ацетилхоліну 10 мкмоль / л, в лівому шлуночку не виявлено достовірних зрушень (Верхратський, 1977а).

Вікові особливості впливу норадреналіну на біосинтез білка досліджувалися в дослідах на 8-10- і 24-26-місячних щурах. Через 30 хв після внутрішньочеревно введення НА (300 мкг / кг, або 1.7 мкмоль / кг) інтенсивність біосинтезу білка істотно знижується у тварин обох вікових груп: у передсердях і правому шлуночку - більш виражено у дорослих, в скелетної м`язі - у старих, в лівому шлуночку і слинних залозах не відзначено вікових відмінностей.

У печінки норадреналін викликає пригнічення біосинтезу білка у дорослих тварин і стимуляцію цього процесу у старих (Верхратський, 1977б). Наведені дані свідчать про нерівномірний зміні регуляції пластичного забезпечення функцій в старості.

З віком змінюється також регулювання енергетичного обміну.

У старих тварин менші дози катехоламінів призводять до інтенсифікації тканинного дихання, гліколізу, глікогенолізу, активації фосфорілази, зниження рівня АТФ, КФ зростання рівня АДФ і активності АТФ-ази. У старості скорочується діапазон змін енергетичних процесів при посиленні регуляторних впливів. Ці зрушення можуть мати значення в механізмі зниження потенційних можливостей тканин в старості.