Öregszünk okból, de egy speciális biológiai program eredményeként. De a világon van egy afrikai meztelen anyajegy patkány, egérszerű állat, amely nem öregszik.
A tudósok kitalálták, miért öregednek az emberek, de a kotrók nem.
Jared Sluyter ír erről:
Egy különálló egyén, a biológiai faj különálló egyénének élete nagyon értékes dolog, de vannak dolgok, amelyek még fontosabbak. Nevezetesen maga a kilátás. Vagyis a gének teljes halmaza (ezt genomnak hívják), amely ezen faj minden egyes egyénében található, és valójában meghatározza, mi az.
Helyesebb minden élőlényt egyszerűen ideiglenes tartályként kezelni a szüleiktől kapott és a gyermekeiknek átadott gének számára. Első ízben egyértelmű formában egy ilyen ötletet valószínűleg Richard Dawkins fogalmazott meg a híres "Az önző gén" című könyvében.
Általános szabály, hogy a genom és annak ideiglenes hordozója (élő lény) érdekei egybeesnek. De néha nem. És akkor azonnal világossá válik, ki a főnök - természetesen a genom.
Ha egy faj genomja veszélyben van, vagy a fajnak csak fejlesztenie kell, akkor a hordozó biztonságosan feláldozható - a következő generációk „újot szülnek”.
Promóciós videó:
Ennek eredményeként biztos vagyok abban, hogy a legtöbb (ha nem minden) élőlény genomjai tartalmaznak különleges káros programokat. Amelyekből a lényeknek semmi jó nincs, de amelyek szükségesek a faj fejlődéséhez. Mindenekelőtt a halál programjai, amelyek biztosítják a generációk cseréjét és ennek megfelelően az evolúciót. És néha "gyors" módon vannak elrendezve - például egynyári növényekben, amelyek elpusztulnak, saját magjaik érik őket, érésük után, és néha "lassan". És a leggazdagabb lassú öngyilkossági program az öregedési program. Ez sok fajt, köztük téged és engem is, „öregedni” az életkorral és végül meghalni.
Az a tény, hogy egy ok miatt elöregedünk, de egy speciális biológiai program tevékenységének eredményeként, nem nyilvánvaló dolog, és bizonyítékot kell. Megpróbáltam "ellentmondással" felépíteni, példát mutatva egy állatra, amely kikapcsolta az öregedési programot. Mivel már nem kell annyira felgyorsítania saját evolúcióját - máris jó! Ez, mint te és én, emlős, egy közönséges egér meglehetősen közeli hozzátartozója - afrikai rágcsáló, meztelen anyapatkány! Ha egy egér 2-3 évig él, sikerül teljesen idősödni, és ebben az idõben meghal, akkor a vakondpatkány több mint 30 évet él, és ha néha az öregedés jeleit mutatja, akkor ezek általában nem halálosak. A legtöbb biológus egyetért abban, hogy a meztelen vakond patkány egy életkorú állat (nos,vagy tudományos szempontból elhanyagolható idős állat).
És most, sorozatunkban, eljött az idő, hogy válaszoljunk a "kérdés az ásókról" fő kérdésre: hogyan csinálta? Hogyan kapcsolta ki öregedését ??!
Pár évvel ezelőtt semmit nem mondhattam volna ebben a témában. 2017-ben azonban a világ egyik legrangosabb tudományos folyóiratában, a Physiological Reviews-ban elméleti munkát publikáltunk, amely magyarázza a meztelen patkány-patkányok öregedésének jelenségét. 2017 végén megjelent egy orosz változat.
Mindez, mint mindig, a mitokondriumokkal kezdődött. Ezek olyan kicsi erőművek, amelyek minden cellában vannak, és amelyekkel lélegezzünk. Remélem, hogy sorozatunkról külön rész lesz róluk. A mitokondriumok tanulmányozása Vlagyimir Petrovics Skulachev akadémikus fő specialitása. Valójában laboratóriumában a 60-as évek végén kiderült, hogyan működnek. Az elmúlt 20 évben az akadémikus a mitokondriumok mellett az öregedés problémáiról is érdekelt, és természetesen titán erőfeszítéseket tett arra, hogy kísérletet végezzen a meztelen anyapatkány mitokondriumaival. Meg kell jegyeznem, hogy a mitokondriumok nagyon szorosan kapcsolódnak az öregedéshez, de erről többet a következő sorozatban.
A meztelen vakond patkány mitokondriumokkal kapcsolatos kutatása sikert koronázott. A berlini állatkertben működő intézetben kísérleteket végeztek patkány patkányokkal, és Vladimir Skulachev, a híres biológus, Mihail Vysokikh alkalmazottjának, aki kifejezetten erre Moszkvából érkezett, sikerült mintavételt készíteni egy anyapatkány szövetéből, és megmérni a mitokondriumok különböző paramétereit ebben a szövetben. Nincs benne semmi különösebben érdekes, kivéve egy kissé furcsa görbét, amely bizonyos körülmények között a mitokondriumok által oxigén abszorpciójának sebességét mutatja (ők is lélegeznek).
Visszatérve Moszkvába, Mihail megmutatta ezt a görbét a vezetőnek, akit szintén emlékeztet valamit, de mi pontosan - nem tudtak emlékezni. Tehát a biológusok megsértették az agyukat, amíg meg nem mutatták a grafikont egy másik kollégának, a sejt-bioenergia laboratórium vezetőjének, Boris Chernyak-nek, aki ismert arról, hogy soha sem felejtett el semmit (nos, legalábbis ha összekapcsolódik a mitokondriumokkal, a légzéssel és az élő sejtekkel). Ránézett, és azonnal elmondta - pontosan ugyanazt a görbét lehet elérni, ha regisztráljuk az újszülött patkány kölykök mitokondriumainak légzését!
És itt Vlagyimir Petrovicsnak volt egy ötlete. Annyira elfogta, hogy becsomagolta és Berlinbe ment, hogy személyesen megnézze a meztelen vakondpatkányt.
Mit talált? Hogy ő (a vakond patkány) meztelen. És tudod, hogy néz ki, miért?
Nézd meg egy meztelen vakond patkány fotóját. És a közelben - egyáltalán nem ásók. Ezek újszülött patkányok. Látod, milyen hasonlóak? Néhány nap múlva a kölykök felnőnek, prémes ruhát viselnek és normál patkányokká alakulnak. És az ásók nem. Úgy marad, mint újszülött az élet során.
További vizsgálatok azt mutatták, hogy a vakond patkányoknak több mint 40 jele van ilyen "újszülöttnek" vagy "gyerekeségnek" a patkányokkal összehasonlítva. Itt van néhány közülük:
- Kis súly a család többi fajához képest.
- Hajhiány (rágcsálóknak mindig megvan).
- A napfény hiánya.
- Korlátozott az állandó testhőmérséklet fenntartásának képessége (mint az újszülötteknél).
- Magas kognitív képességek (kíváncsiság).
- Alacsony fájdalomérzékenység.
- Az idegsejtek képessége a regenerálódásra és az idegsejtek élettartamának meghosszabbítására.
- Az életkorral nem csökken az inzulinszerű 2. növekedési faktor (IGF2) szintje.
- Az életkorral nem csökken az 1. és 2. szuperoxid diszmutáz, valamint a kataláz szintje.
- És még néhány tucat külső, fiziológiai és biokémiai tünet.
Vagyis kiderül, hogy a vakond patkány egy újszülött rágcsáló szakaszában leállította egyéni fejlődésének programját. Egy hasonló jelenséget már korábban leírtak például kétéltűek esetében, és neotenyának hívják. Az igazságosság kedvéért el kell mondani, hogy Vladimir Skulachev nem volt az első, aki felhívta a figyelmet arra a tényre, hogy a vakond patkány neotén állat. Előtte ezt Richard Alexander 1991-ben és néhány más tudós észrevette. De ezt a jelenséget egyáltalán nem kötik össze a hosszú élettel (Sándor egyszerűen nem tudott ezeknek az állatoknak az élettartamáról).
Megragadt a gyermekkorban
Skulachev akadémikus egy nagyon egyszerű ötletet fogalmazott meg: ha a vakond patkány megállt a köbös szakaszban, akkor az egyéni fejlesztési programja egyszerűen nem éri el azt a pontot, amikor ideje elkezdeni az öregedést. A gyerekek nem öregszik! Így megkapjuk a legfontosabb bizonyítékot: az öregedés a test fejlődését és életét szolgáló program része. Ugyanaz, mint a születés, növekedés, érés. És ha ezt az egész programot leállítják, akkor az öregedés is!
Ez történt a kotrókkal. Ha ez történik egy közönséges fajjal, akkor nagyon hamar eltűnik, mert öregedés hiányában evolúciója nagymértékben lelassul. És az ásó megmentette eusocialitását. Az "otthonos hangulatú" élet sokkal stabilabbnak bizonyult, hogy megengedheti magának, hogy evolúciós eszközként kikapcsolja az öregedést.
És úgy tűnik, hogy a számunkra a legérdekesebb biológiai lények - Homo sapiens - evolúciójában pontosan ugyanaz a történet kezdődött, mint a meztelen anyapatkányoknál. Észrevetted már, hogy az emberek leginkább olyanok, mint … csecsemőmajmok?
Meg lehet-e hosszabbítani az életet, és hosszú ideig fiatal maradni? Minden valódi - mondják a tudósok -, mert ötszáz év alatt az emberek várható élettartama majdnem megháromszorozódott. Mégis miért öregszünk?
Mi öreged?
Az öregedést általában a test létfontosságú funkcióinak fokozatos csökkenésének vagy teljes leállításának biológiai folyamatának nevezik. Az öregedés miatt a test kevésbé alkalmazkodik a környezethez, csökken a szövetek regenerálódási képessége, betegségek és anyagcsere-rendellenességek alakulnak ki.
Az öregedés külső eredménye az izmok megereszkedése, a ráncok és a szürke haj.
Természetesen plasztikai műtétet is végezhet, sminkolást végezhet és jó orvosával is bírhat, de nem tudja megcsalni korát. Tudnia kell azonban - mindenki másképp életkorú, és ez maga az ember érdeme. Az ötvenes években vannak férfiak és nők, akik gyönyörűnek tűnnek, és vannak negyven éves gyerekek, akik úgy tűnik, hogy "jóval ötvennél többek".
Öregedési elméletek és hipotézisek
Senki nem tudja pontosan miért öregedünk, és ezért hipotézisek és spekulációk születnek - többé-kevésbé tudományos adatokkal alátámasztva. Mindegyiknek támogatói vannak, de valószínűleg a valós okok az elméletek összeolvadásában lesznek.
Mindenekelőtt a test elöregedése annak a ténynek köszönhető, hogy a test minden egyes sejtjének megvan a saját programja - hogyan és hányszor kell megosztani, az "öregek" helyébe az "új toborzók" lépnek. Mindegyik sejtben átlagosan ezek a pótlások körülbelül hetvenszer fordulnak elő.
A test és az anyagcserétől, a testhez való hozzáállásától függ, hogy milyen gyorsan történik ez a hetvenszer minden sejtben. Ha nem figyeli az egészségét, nem eszik jól, és ki vannak téve a káros környezeti tényezőknek, akkor a testsejteknek gyakrabban kell megújulniuk, erőforrásaik gyorsabban kimerülnek.
Például a bőr sokkal gyorsabban öregszik a gyakori és intenzív napégés következtében, amikor csokoládé árnyalatot kap, és különösen akkor, ha élesen égnek és égnek.
Az öregedés másik okának tekintik a sejtek önpusztító programjának elindítását a környezeti tényezők és a belső rendellenességek általi aktív károsodásuk miatt. A sérült sejt potenciálisan veszélyes lehet a testre, ha daganássá degenerálódik, ezért a sejtek legkisebb hibái elindítják a „tisztítórendszer” elindítását, és ezt néha nagyon drasztikus intézkedésekkel hajtják végre, a szomszédos sejtek elfogásával és a szövetekben vagy szervekben lévő teljes terület elhalásával.
Ezen elv szerint a májkárosodás túlzott libációval, dohányzáskor a hörgők és a tüdő károsodásával, valamint az erek károsodásával jár az atherosclerosisban. A sejthalál hasonló elve működik szívroham vagy stroke esetén is - ez a nem életképes sejtek halála.
Lehet, hogy gének?
Az öregedés génelmélete ma egyre népszerűbb a tudományos világban, ez sokat magyarázhat - egy bizonyos számú megosztás indulását és a sejtek elpusztulását, ha azok megsérülnek, és akár az anyagcserét az életkorral is megváltozik.
Ha el tudjuk különíteni az öregedő gént, akkor most, amikor kombinálhatjuk és megváltoztathatjuk a géneket, megszüntethetjük az öregséget. Igaz, hogy a halál eltörlése azzal fenyeget, hogy néhány év alatt túlnépesedik a bolygó és megsemmisül. De senki sem akar meghalni!
Miért öregszünk?
Amíg meg nem találják a géneket, azt javasoljuk, hogy mérlegeljék azokat az okokat, amelyek megismertetik a vele. Legtöbbjük saját magunk hozza létre.
Vigyázzon az életére - ez egy sorozat, amely az idegrendszer túlterhelésével jár, problémák otthon és a munkahelyen, órákkal és zúzódásokkal járó gyermekek, térd törött - mindez növeli a szürke haját. A stressz aláássa az immunitást és az egészséget, rontja az alvást - és a krónikus alváshiány jelentősen lerövidíti a várható élettartamot. Ezért, ha hosszú ideig akar élni, tanulja meg, hogyan kell megfelelően pihenni és pihenni.
A korai öregedés további okai a csökkent fizikai aktivitás és a fogyás. Lerakódnak a zsír a szív és az érrendszer területén, a vesék és a belek zsírral úsznak - ez növeli az egészségét és a hosszú éveket? Valószínűleg itt az ideje, hogy fontolóra vegye az étkezési szokásait, kevesebbet étjen, étkezzen, gyakrabban sétáljon és sportoljon.
A már addig rövid életünket lerövidítő függőségek a cigaretta és az alkohol, még a gyenge is. Úgy gondolják, hogy egy cigaretta esetén az élet nyolc perccel rövidebb lesz. Számítsa ki, mennyi időt töltött már az életedből a füstben? És ha egy napnál több pohár száraz bort fogyaszt be, akkor az életed mínusz 24 órája és ezer májsejt levonása megéri-e az egészségének kétes élvezetét?
A szervezet másik "gyilkosa" a … cukor, ez az édes kristályos por ugyanolyan káros, mint a cigaretta. Végül is sokkal többet fogyasztunk, mint amennyire élettanilag szükség van. Nem szabad helyettesíteni édesítőszerekkel - ezek még károsabbak.
Természetesen a napsugárzás, az ultraibolya sugarak, a szennyezett levegő, a benne levő nehézfémek és a víz szintén befolyásolják, mindazonáltal ez a hatás elhanyagolható, mint a testünkkel végzett „kísérleteinkkel”. Gondolkodnia kell rá - az öregedés legtöbb oka főleg tőlünk függ.
Időnként vannak olyan emberek, akikre a szokásos törvények és rendeletek nem vonatkoznak - alvás nélkül is megbirkózhatnak, nem kaphatnak fertőzést veszélyes fertőzésekkel a legszörnyűbb járványok idején. Nincs azonban olyan ember, aki ne legyen kitéve az öregedésnek. Minden élő dolog öregszik, megsemmisül és elpusztul. És még élettelen természet is: épületek, kövek, hidak és utak - szintén fokozatosan romlanak és romlanak le. Az öregedés nyilvánvalóan bizonyos kötelező folyamat, közös az élő és élettelen természetben.
1865-ben R. Clausis német fizikus először világít fel a jelenség mögöttes okaira. Azt állította, hogy a természetben zajló folyamatok aszimmetrikusan, egyirányban haladnak. A pusztítás önmagában történik, és a teremtés energiaköltségeket igényel. Emiatt az entrópia folyamatosan növekszik a világon - növekszik az energia leértékelődése és a káosz. A természettudomány ezt az alaptörvényt a termodinamika második törvényének is nevezik. Szerinte bármilyen struktúra létrehozásához és létezéséhez energia beáramlás szükséges kívülről, mivel maga az energia hajlamos eloszlani a térben (ez a folyamat valószínűbb, mint a rendezett struktúrák létrehozása). Az élő szervezetek a nyitott termodinamikai rendszerekhez tartoznak: a növények felszívják a napenergiát, és szerves és szervetlen vegyületekké alakítják,az állati szervezetek lebontják ezeket a vegyületeket, és így energiát szolgáltatnak maguknak. Ugyanakkor az élőlények termodinamikai egyensúlyban vannak a környezettel, fokozatosan adják vagy szétszórják az energiát, entrópiát szolgáltatva a világtérhez.
Kiderült, hogy az élő organizmusok létezését a termodinamika második törvénye sem meríti ki teljesen. Fejlődésük mintáit a termodinamika harmadik törvénye magyarázza, amelyet kiemelkedő belga tudós, I. Prigozhin, orosz születésű ember támaszt alá: a nyitott rendszer által felvett szabad energia feleslege a rendszer ön komplikációjához vezethet. Van egy bizonyos szintű bonyolultság, amely alatt a rendszer nem képes reprodukálni a saját fajtáját.
Az élő szervezetek bizonyos értelemben ellenállnak az entrópia és a káosz növekedésének az univerzumban, egyre összetettebb struktúrákat képeznek és információt halmoznak fel. Ez a folyamat ellentétes az öregedési folyamattal. Az entrópiával folytatott ilyen küzdelem nyilvánvalóan lehetséges egy időtlen genetikai program létezése miatt, amelyet többször újraírnak és továbbadnak a jövő generációinak. Az élő organizmus összehasonlítható egy könyvvel, amelyet folyamatosan nyomtatnak. A papír, amelyre a könyvet írták, elhasználódhat és romolhat, de tartalma örök.
Halhatatlan baktériumok
Amikor arról a tényről beszéltünk, hogy az összes élőlényt elöregedjük, pontatlanságot tettünk: vannak helyzetek, amelyekre ez a szabály nem vonatkozik. Például, mi történik, amikor egy élő sejt vagy baktérium feloszlik a reprodukció során? Két másik sejt alakul ki, amelyek viszont újra megosztódnak, és így tovább ad infinitum. A sejtnek, amely a többit megteremtette, nem volt ideje öregszni, sőt, halhatatlan maradt. Az egysejtű szervezetekben és a folyamatosan osztódó sejtekben, például reproduktív vagy tumorsejtekben az öregedés kérdése továbbra is nyitott. A tizenkilencedik század végén A. Weisman elméletet készített, amely posztulálta a baktériumok halhatatlanságát és az öregedés hiányát. sok tudós egyetért azzal, ma mások megkérdőjelezik. Elegendő bizonyíték van mindkettőhöz.
Mi lenne a többsejtű organizmusokkal? Végül is, sejtjeik többsége nem képes folyamatosan megosztódni, más feladatokat is ellátniuk kell - mozgást, táplálkozást és a belső folyamatok szabályozását. Ezt az ellentmondást a sejtek specializálódása és a halhatatlanságuk megőrzése között a természet úgy oldotta meg, hogy a sejteket két típusra osztotta. A szomatikus sejtek támogatják a test létfontosságú folyamatait, és a csírasejtek megosztódnak, biztosítva a nemzetség folytatódását. A szomatikus sejtek öregednek és elhalnak, míg a nemi sejtek gyakorlatilag örökké válnak. A szomatikus sejtek billióit tartalmazó hatalmas és összetett többsejtű organizmusok létezése lényegében a csírasejtek halhatatlanságának biztosítását célozza.
Hogyan történik a szomatikus sejtek öregedése? Az amerikai kutató L. Hayflick megállapította, hogy vannak olyan mechanizmusok, amelyek korlátozzák az osztódások számát: átlagosan minden szomatikus sejt legfeljebb 50 osztódásra képes, majd öregszik és meghal. Az egész szervezet fokozatos öregedése annak a ténynek köszönhető, hogy valamennyi szomatikus sejtje kimerítette a számukra elosztott számot. Ezután a sejtek elöregednek, lebontják és meghalnak.
Ha a szomatikus sejtek megsértik ezt a törvényt, akkor folyamatosan szétválnak, új soraikat sokszorosítva. Ez nem vezet semmi jóhoz - elvégre így jelenik meg a daganat a testben. A sejtek "halhatatlanná" válnak, de ezt a képzeletbeli halhatatlanságot végül az egész szervezet halálának árán vásárolják meg.
Egérről elefántra
Az öregedés problémája közvetlenül kapcsolódik a különféle szervezetekben várható eltérő élettartam kérdéséhez. A német fiziológus, M. Rubner 1908-ban volt az első, aki felhívta a tudósok figyelmét arra a tényre, hogy a nagy emlősök hosszabb ideig élnek, mint a kicsik. Például egy egér 3,5 évet él, egy kutya - 20 évet, ló - 46, egy elefánt - 70. Rubner ezt különféle anyagcserével magyarázza.
A különböző emlősökben az élet során felhasznált teljes energiafogyasztás megközelítőleg azonos - 200 kcal / 1 gramm tömeg. Rubner szerint minden faj csak bizonyos mennyiségű energiát képes feldolgozni - kimerülve meghal. A metabolizmus és az összes oxigénfogyasztás az állat méretétől és a test felületétől függ. A tömeg arányosan növekszik a test lineáris méreteivel, egy kockában, és a területtel négyzetben. Az elefántnak sokkal kevesebb energiára van szüksége a testhőmérséklet fenntartásához, mint egyenlő tömegű egeren - ezeknek az egereknek a teljes testfelülete lényegesen nagyobb lesz, mint az elefánté. Ezért az elefánt sokkal alacsonyabb anyagcsere-sebességet engedhet meg magának, mint egy egér. Az egérben ez a nagy energiaköltség ahhoz vezet, hogy gyorsabban kimeríti az számára kiosztott energiatartalékot,mint egy elefánt, élettartama sokkal rövidebb.
Így fordított kapcsolat van az állat anyagcseréje és élettartama között. Az alacsony testtömeg és a magas anyagcsere rövid élettartamot eredményez. Ezt a mintát Rubner felületi energiaszabálynak hívták.
A szabály meggyőző egyszerűsége ellenére, amelyet Rubner fedezett fel, sok tudós nem értett egyet vele. Kételkedtek abban, hogy a szabály megmagyarázza az összes élő szervezet öregedésének okait - sok kivételtől eltekintve. Például, egy ember nem tartja be ezt a törvényt: teljes energiaköltsége nagyon magas, élettartama négyszer hosszabb, mint egy ilyen csere esetén. Mi az oka ennek? Az ok nemrégiben derült fényre.
Az oxigént óvatosan kell kezelni
Van egy másik tényező, amely meghatározza az élettartamot - ez az oxigén parciális nyomása. A levegő oxigénkoncentrációja 20,8 százalék. Ennek az értéknek a csökkentése vagy növelése csak szűk határokon belül lehetséges, különben az élő szervezetek elpusztulnak. Jól ismert, hogy az oxigén hiánya végzetes az életre. De csak kevesen tudják meg annak túlzott veszélyét. A tiszta oxigén néhány napon belül elpusztítja a laboratóriumi állatokat, és 2-5 légköri nyomáson ezt az időtartamot órákra és percekre csökkentik. Tehát ez a gáz nem csak az élethez szükséges, hanem szörnyű univerzális méreg is lehet, amely megöli az összes élőlényt. Sok tudós úgy gondolja, hogy a Föld légköre fejlődésének korai szakaszában nem tartalmazott oxigént, és ez a körülmény járult hozzá az élet kialakulásához a bolygónkon. A szakértők durva becslése szerintA Föld oxigénben gazdag légköre körülbelül 1,4 milliárd évvel ezelőtt jött létre a fotoszintézisre képes primitív szervezetek életképességének eredményeként. Elnyelték a napenergiát és a szén-dioxidot, és oxigént bocsátottak ki. Létezésük előfeltételeket teremtett más típusú élő szervezetek megjelenéséhez - azok, amelyek oxigént fogyasztanak a légzéshez. Az élőlényeknek azonban gondoskodniuk kellett az anyag toxicitásának semlegesítéséről.az anyag toxicitásának semlegesítésére.az anyag toxicitásának semlegesítésére.
Maga az oxigénmolekula és a hidrogénnel - vízzel történő teljes redukciója nem mérgező. Az oxigén redukciója azonban úgy zajlik, hogy a sejteket károsító termékek a folyamat szinte minden szakaszában képződnek: szuperoxid aniongyök, hidrogén-peroxid és hidroxilcsoport. Reaktív oxigénfajoknak nevezzük őket. Azok a szervezetek, amelyek oxigént használnak a légzéshez, enzimek és fehérjekatalizátorok alkalmazásával, megakadályozzák ezen anyagok képződését vagy csökkentik a sejtekre gyakorolt káros hatásaikat.
Az amerikai biokémikusok, J. McCord és I. Fridovich 1969-ben felfedezték, hogy a védelemben a fő szerepet a szuperoxid diszmutáz enzim játszik. Ez az enzim a szuperoxid aniongyököket ártalmatlanabb hidrogén-peroxiddá és molekuláris oxigénné alakítja. A hidrogén-peroxidot azonnal lebontják más enzimek - kataláz és peroxidázok.
A reaktív oxigénfajok semlegesítési mechanizmusának felfedezése kulcsot adott a többi kutató számára a radiobiológiai, onkológiai, immunológiai és gerontológiai problémák megértéséhez. D. Harman angol kutató kifejtette az öregedés úgynevezett szabadgyök-elméletét. Azt sugallta, hogy a sejtek életkorral kapcsolatos változásai a szabad gyökök által okozott károsodások következményei - a molekulák olyan fragmentumai, amelyek páratlan elektronmal rendelkeznek, és ezért megnövekedett kémiai aktivitásuk. Az ilyen szabad gyökök a sejtekben sugárzás, bizonyos kémiai reakciók és hőmérsékleti változások hatására alakulhatnak ki. A testben a szabad gyökök fő forrása azonban az oxigénmolekula redukciója. Ezért mondhatjuk, hogy az öregedés általában az oxigén romboló, mérgező hatásainak a következménye.amely fokozatosan növekszik az életkorral.
Az öregedés biokémiája
Miután világossá vált, hogy a szuperoxid-diszmutáz a sejtekben egy „öregedésgátló enzim” szerepet játszik, a kutatók azon tűnődtek, vajon ennek az enzimnek az aktivitása a legfontosabb oka az életkorral összefüggő változásoknak és az élettartam különbségeinek? Várható volt, hogy az életkorral az enzimaktivitás csökken, és az oxigén pusztító hatása fokozódik. Kiderült azonban, hogy a szuperoxid-diszmutáz aktivitása a legtöbb esetben az életkor függvényében nagyon kevés változást mutat.
Az életkorral összefüggő változások felhalmozódása a sejtekben két folyamat arányától függ: a szabad gyökök képződése és semlegesítése. A szabad gyökök "gyárai" kicsi, hosszúkás testek a sejt belsejében - mitokondriumok, energiájuk. D. Harman ezeket a szerkezeteket a sejt molekuláris órájának nevezte: minél gyorsabban megy be a radikálisok, annál gyorsabban forog az óra, és annál kevesebb idő alatt kell a cellának élnie. Rövid élettartamú fajokban a mitokondriumok nagyon aktívan működnek, több gyök képződik és a sejtszerkezetek károsodása gyorsabban halmozódik fel, ami idő előtti öregedéshez vezet. Például egy házi légyben a mitokondriumok 24-szer intenzívebben hoznak létre gyököket, mint egy tehénnél. A kutatók elvégezték a kísérletet:a szárnyasokat tiszta oxigén atmoszférában tartottuk (ez jelentősen felgyorsítja az öregedést), és megfigyeltük, hogy mi történik a mitokondriumokkal. A reaktív oxigénfajok elleni védelmi rendszer meglehetősen megbízhatóan működik, de az egyes gyökök, amelyeknek nem volt idejük kölcsönhatásba lépni az antioxidáns enzimekkel, folyamatosan csúsznak rajta. Ennek a problémának az oka nyilvánvalóan a termodinamika második törvénye, amely kizárja az energiafolyamatok száz százalékos hatékonyságát. A sejtekben kialakulva a gyökök károsítják a belső szerkezeteit, valamint a mitokondriumok membránjait, ami növeli a szivárgást. Ennek eredményeként egyre több reaktív oxigénfaj létezik, és fokozatosan elpusztítják a sejtet. Az úgynevezett öregedés történik. A reaktív oxigénfajok elleni védelmi rendszer meglehetősen megbízhatóan működik, de az egyes gyökök, amelyeknek nem volt idejük kölcsönhatásba lépni az antioxidáns enzimekkel, folyamatosan csúsznak rajta. Nyilvánvalóan ennek a problémának az oka a termodinamika második törvénye, amely kizárja az energiafolyamatok száz százalékos hatékonyságát. A sejtekben kialakulva a gyökök károsítják a belső szerkezeteit, valamint a mitokondriumok membránjait, ami növeli a szivárgást. Ennek eredményeként egyre több reaktív oxigénfaj létezik, és fokozatosan elpusztítják a sejtet. Az úgynevezett öregedés történik. A reaktív oxigénfajok elleni védelmi rendszer meglehetősen megbízhatóan működik, de az egyes gyökök, amelyeknek nem volt idejük kölcsönhatásba lépni az antioxidáns enzimekkel, folyamatosan csúsznak rajta. Nyilvánvalóan ennek a problémának az oka a termodinamika második törvénye, amely kizárja az energiafolyamatok száz százalékos hatékonyságát. A sejtekben kialakulva a gyökök károsítják a belső szerkezeteit, valamint a mitokondriumok membránjait, ami növeli a szivárgást. Ennek eredményeként egyre több reaktív oxigénfaj létezik, és fokozatosan elpusztítják a sejtet. Az úgynevezett öregedés történik.a termodinamika második törvénye, amely kizárja az energiafolyamatok száz százalékos hatékonyságát. A sejtekben kialakulva a gyökök károsítják a belső szerkezeteit, valamint a mitokondriumok membránjait, ami növeli a szivárgást. Ennek eredményeként egyre több reaktív oxigénfaj létezik, és fokozatosan elpusztítják a sejtet. Az úgynevezett öregedés történik.a termodinamika második törvénye, amely kizárja az energiafolyamatok száz százalékos hatékonyságát. A sejtekben kialakulva a gyökök károsítják a belső szerkezeteit, valamint a mitokondriumok membránjait, ami növeli a szivárgást. Ennek eredményeként egyre több reaktív oxigénfaj létezik, és fokozatosan elpusztítják a sejtet. Az úgynevezett öregedés történik.
A gyököknek a sejtbe jutásának sebessége az emlősök különböző szerveiben is növekszik, amint a szervezet elöreged. A cellában képződött szabad gyökök mennyisége nyilvánvalóan minél nagyobb, annál magasabb az oxigénfogyasztás vagy az anyagcserének intenzitása. Az amerikai gerontológus, R. Cutler és munkatársai kimutatták, hogy az állatok és az emberek élettartamát a szuperoxid diszmutáz aktivitás és az anyagcserének aránya határozza meg. Világossá vált, hogy bizonyos, magas energiaszükséglettel rendelkező fajok esetében, beleértve az embereket is, az élettartam nem illeszkedik a Rubner felületének energiaszabályához. A szuperoxid-diszmutáz magas szintű aktivitása megvédi az embereket és az állatokat, akiknek intenzív metabolizmusa van az idő előtti öregedéstől.
Válaszok kérdésekre
Az öregedés új elmélete lehetővé tette magyarázat megtalálását néhány olyan tényre, amely a gerontológusok számára jól ismert, de érthetetlen maradt. Például, miért élnek az alacsony kalóriatartalmú, de kiegyensúlyozott táplálkozású állatok hosszabb ideig, mint azok, akik elég táplálkoztak? A válasz nyilvánvaló volt - mivel a korlátozott táplálkozás csökkenti az anyagcserének intenzitását, és ennek megfelelően lelassítja a sejtekben a károsodások felhalmozódását. Kiderült, hogy az öregedés mértéke függ a környezeti hőmérséklettől az állatokban is, akik nem képesek a testhőmérsékletet szabályozni. A magas hőmérséklet tartja magas anyagcserét. Tehát a Drosophila gyümölcslégy 10 fokos hőmérsékleten kikelkedik a lárvából, és felnőtt rovarrá alakul, öregszik és 177 napon belül meghal, 20 fokos hőmérsékleten pedig 15 napon belül. A földigilisztákban, amikor a test hőmérséklete 15-ről 30-ra emelkedik, az oxigénfogyasztás 2,5-szeresére nő. Ugyanakkor a szuperoxid-diszmutáz aktivitása 28 százalékkal növekszik, de a féreg élettartama még mindig lerövidül.
A nők férfiakéhoz viszonyított hosszabb élettartamát (átlagosan 10 évvel) az emberiség gyönyörű felében alacsonyabb anyagcsere-sebesség okozta. A hegyvidéki területeken a hosszú élet jelensége jól magyarázható a vékony levegőben élő emberek alacsonyabb anyagcsere-sebességével is: az oxigéntartalom kevesebb, mint a síkságon.
Kiderült, hogy ugyanazon emberi test sejtjei is eltérő időtartamúak: minél több szuperoxid-diszmutázt tartalmaz a sejtekben, annál kisebb a sejtkárosodás mértéke a reaktív oxigénfajok által, annál hosszabb ideig élnek a sejtek. Ezért egyes vérsejtek például több órán át élnek, mások több évig.
Meg lehet magyarázni egy furcsa jelenséget, amelyet a kutatók régóta fedeztek fel: a test természetes öregedés során bekövetkezett változásai hasonlóak az ionizáló sugárzás hatására. Az ok nyilvánvalóvá vált: végül is, ha sugárzásnak van kitéve, a víz bomlik olyan reaktív oxigén fajok kialakulásával, amelyek megsértik a sejteket.
Mindez lehetővé tette az öregedésgátló szerek keresési stratégiájának kidolgozását. Például lehetséges volt a laboratóriumi állatok életének másfélszeres megnövelése azáltal, hogy erős antioxidánsokat vezettek be étrendjébe. Az antioxidánsoknak, például a szuperoxid-diszmutáznak, amelyek enzimek, különösen hatékonynak kell lenniük. A szuperoxid-diszmutáz bejuttatása az állatok testébe megvédte őket az oxigén toxikus hatásaitól és megnövelte élettartamukat. Ez reményt ad arra, hogy az antioxidánsok felhasználhatók az emberi öregedés elleni küzdelemben. Lehet, hogy egy idő múlva az idős emberek ugyanúgy fogják bevenni őket, mint a vitaminok, hogy javítsák jólétüket és lelassítsák az öregedési folyamatot.
