В чем смысл жизни. Почему в природе все живые организмы стареют и умирают. Все в природе стареет и умирает. Из чего состоят живые организмы и каков механизм старения живой клетки. Этими вопросами всегда интересовался человек.
В настоящее время, темой старения организма занимаются многие лаборатории мира. И эти исследования привели ученых к интересным открытиям в жизни и смерти живых организмов.
Изучением процессов старения занимается наука геронтология.
Механизм старения — начало с рождения
Задумываться о старости, необходимо еще в цветущем зрелом возрасте. Причин запускающих процесс старения много. Учеными выделено несколько основных причин и условий:
-Нестабильность генома.
В течение жизни происходят различные повреждения внутри и во внешней структуре организма. Ломаются связи в организме, происходят ошибки при делении клеток и копировании ленты ДНК. Накапливаются продукты отхода жизнедеятельности клеток в межклеточном пространстве.
-Эпигеном изменяется.
В каждой клетке находится полный набор ДНК. Не все гены постоянно работают. Регуляция этой работы происходит при помощи химических веществ. Основной регулятор работы это белок. Он включает и выключает гены в молекуле ДНК, прикрепившись к ней. Эти соединения: ДНК и белок и есть эпигеном.
Белок в течение жизни накапливает ошибки в строении, они и влияют на работу генов.
-Изнашиваются защитные колпачки на концах хромосом-теломеры.
Теломеры при делении клетки и копировании хромосом, теряют часть своего вещества, становятся короче в течение жизни и, в результате прекращают деление.
Слом датчиков питания в организме.
В ходе эволюции организм научился усваивать множество продуктов. Механизм старения клеток кишечника, клеток нервной системы дает сбои в процессах передачи импульсов. Сбои в работе энергетической системы организма: в митохондрии.
—Необратимые изменения в основной программной составляющей:
в ленте ДНК. Клетки достигнув предела в циклах деления, переходят в стадию покоя. Эта стадия-и называется-старение. Изменяется количество стволовых клеток в сторону уменьшения. Стволовые клетки в организме существуют для ремонта сломанных клеток и тканей. Запас этих недифференцированных клеток заканчивается с годами.
—Клетки и ткани перестают правильно взаимодействовать,
так как нервная система, отвечающая за передачу импульсов тоже дряхлеет.
Механизм старения 1-я теория
Первая теория запрограммированной смерти принадлежит Августу Вейсману немецкому биологу. Он создал концепцию «бессмертных» половых клеток (сперматозоидов и яйцеклеток). Согласно его концепции, природе невыгодно поддерживать в хорошем состоянии изношенные клетки тела. Дело природы создание новых организмов через наследование, используя половые клетки.
А другие клетки, не половые, названные соматическими, принимают на себя сложности тяжелой жизни, у них срок службы ограниченный. Природой решено, что их надо заменять другими здоровыми организмами, после воспроизведения ими потомства.
По словам Вейсмана «Изношенные особи не только бесполезны для вида, но даже вредны, потому что занимают место здоровых»
Это высказывание он написал в 1889году. Впоследствии ученый изменил свое мнение, и стал считать, что старые особи имеют нейтральное значение. А старение и смерть-это результат постепенного изнашивания тел.
Механизм старения теория Кирквуда
Молодой ученый Том Кирквуд заинтересовался работами Вейсмана. Он развил теорию Вейсмана о старении. Согласно теории Кирквуда половые клетки необходимые для продления жизни видов, бессмертны. А наши тела требуются только для производства потомства. Тысячелетия существования видов в природе развили организмы, сделав клетки тела смертными. Так как для природы важно сохранение видов, а не отдельной особи, которая может погибнуть от хищника или от несчастного случая, не дожив до биологической смерти. Поэтому природа не заботится о поддержании бесконечно, в хорошем состоянии, всех клеток организма.
Бессмертны только половые клетки.
Этот ученый считает, что главное предназначение природы: поддержание делящихся клеток в порядке.
Данная теория называется Теория одноразовой сомы (соматических клеток).
То есть природа организма поддерживает тело в порядке до появления потомства и взросления его. Статья об этом вышла в 1977году.
Вначале был червь
Сложные организмы, к ним относятся млекопитающие и человек, состоят из 20000 генов. У микроскопического червя Нематоды, почти такое же количество генов.
Поэтому он является идеальным об»ектом для лабораторных исследований ученых. Его размер один мм и короткий жизненный цикл, позволил ученым сделать множество открытий.
Геном червя изучен в 1998 году. Он имеет 19000 генов, расположенных на 6 хромосомах.
Часть генов червя: примерно 30% аналогичны генам человеческой ДНК.
Этот червь стал моделью для изучения процессов старения организма.
Основы изучения нервной системы, процессы старения клеток организма, принципы работы головного мозга. Для изучение причин ухудшения работы головного мозга, использовался червь Нематода. Он почти прозрачен и при микроскопическом исследовании хорошо видно процессы происходящие в клетках организма.
Теория свободных радикалов
Ученые всего мира ищут причины старения и возможности продления жизни. По теории Хармана, организму наносят ущерб свободные радикалы. Свободные радикалы это неполноценные единицы химического вещества. Они появляются в процессе обменных реакций при усвоении пищи.
Эти свободные радикалы для восстановления своей целостности ищут по всему организму потерянные части. В результате они свою молекулу восстанавливают за счет разрушения нужных здоровых клеток организма.
То есть другими словами свободные радикалы, это яд для организма, который изнашивает его.
Химические реакции для получения энергии происходят в клеточных образованиях, называемых митохондрии. В них-то и появляются свободные радикалы.
Срок нашей жизни зависит от изношенности митохондрий.
Старение процесс очень сложный и запутанный. Впереди были долгие исследования, которые отчасти опровергли эту теорию свободных радикалов.
Механизм старения клетки
Ученый Хейфлик, изучая жизнь клетки, доказал, что жизнь клетки не бесконечна. Старость начинается, когда жизненный цикл клеточных делений заканчивается.
В течение жизни организма зрелые клетки постоянно заменяются. За счет деления появляются новые молодые клетки. Клетки перестают обновляться после 50 делений. Старая клетка не разрушается, в ней продолжается жизнедеятельность.
Естественный предел жизни клетки назван: пределом Хейфлика
В процессе жизнедеятельности стареющие клетки выделяют вещества(цитокины), которые создают проблемы в организме. Поэтому из-за дряхлеющих клеток в старческом организме существует постоянная проблема вялотекущего воспаления.
Продукт выделения старых клеток-цитокин, раз»едает коллаген, это ткань, которая делает эластичной связки суставов и сосуды. Отсутствие коллагена-это морщинистая кожа, опасность появления онкологии.
Клеточное старение, дряхлые клетки
Старые клетки и не живут толком и не умирают. Увеличивающее количество дряхлых клеток, мешает регенерации тканей стволовыми клетками, которые существуют в организме и восстанавливают молодой организм. Но в стареющем организме стволовые клетки не могут попасть к сломанным органам, из-за большого количества дряхлых клеток
В кровеносных сосудах, в их стенках, находящиеся старые клетки, дряхлея, могут перерождаться в клетки костной ткани. Эластичность сосуда нарушается, так как дряхлеющая клетка выделяет кальций, строительную единицу костной ткани. Кальций, оседая на стенках сосуда вызывает болезнь: атеросклероз, появляется риск возникновения инсульта и инфаркта.
Иммунная система старого человека, из-за стареющих клеток, разрушается. Она не только перестает защищать организм, но и иммунные клетки вредят организму, разрушая ткани и органы.
Нужны ли старые клетки
Доказано, что старые клетки нужны организму.
Старые клетки выделяют не только вредные вещества. Они выделяют факторы роста, которые участвуют в восстановлении разрушенных тканей.
В лабораторных условиях в эксперименте с ранеными мышами, старые клетки, подсвеченные специальным веществом, окружали место пореза мыши. В результате рана быстро заживала.
В дублирующей группе мышей старые клетки были удалены. В результате порез на спинке мыши зарастал очень медленно.
Проблема в том, что старые клетки, восстановив разрушенный участок организма, не пропадают с возрастом. Как сообщалось ранее, своей жизнедеятельностью: выделениями нарушают иммунную систему.
Есть ли способы продления жизни клеток
В 1984 году группа ученых Блэкбери, Грейдер и Шостак, изучая простейшие организмы открыли неизвестное в то время, вещество: теломеразу. Как выяснилось это вещество работает во многих живых организмах.
Теломераза восстанавливает концы клеток-хромосом.(хромосома на концах имеет теломеры: вещества способствующие делению клеток).
Теломераза создает и восстанавливает теломеры. Активна она только в половых клетках: сперматозоидах и яйцеклетках, а также в стволовых клетках и клетках костного мозга.
В других клетках она неактивна.
В поисках омоложения старых клеток ученые использовали разные варианты воздействия на клетки.
Включение теломеразы в клетки мыши: один из способов омоложения
У мышей среднего возраста при этом увеличиваются мышцы, улучшается состояние кишечника, увеличивается размер мозга.
Но если у мыши была опухоль еще не раковая, она быстро становится раковой.
Существуют и другие препараты, способные придать клетке молодой вид и снова обрести способность размножаться.
В среде ученых стал популярен препарат рапамицин, который использовался ранее в операциях при пересадке органов, чтобы не было отторжения.
Ученые США с его помощью смогли продлить жизнь мышам на 12%. При изучении воздействия препарата, выяснилось, что у мышей с нарушенной деятельности сердца, в течение небольшого промежутка времени восстанавливаются функции сердца и общее состояние.
У этого препарата есть побочное действие
Препарат вызывает запоры и отеки, аномально повышается холестерин и сахар в крови. Повышается риск сахарного диабета 2-го типа.
Он подавляет действие иммунной системы. В этом случае организм остается без защиты от инфекций. Поиск средств омоложения продолжается.
Почему полезна физкультура
Молекулы цитокины, о которых сказано ранее, передают сигналы в межклеточном пространстве организма. Большое количество этих сообщений посылается от скелетной мускулатуры.
Мышечная ткань в длительном покое, неработающая выделяет цитокины, вызывающие воспаление в организме. Мышцы, находящиеся в движении, производят цитокины с полезным эффектом- противовоспалительные.
Эти исследования еще раз доказывают необходимость занятий физическими упражнениями.
Отсутствие движений, это фактор риска для здоровья.
Ученые работали с жителями дома престарелых для изучения факторов движения. Одну группу просили каждый час стоять по 10 минут. Другая группа сидела, как обычно.
Все эти исследования приходят только к одному выводу: полезности нагрузки на мышцы.
Хочешь отодвинуть старение: меньше сиди, больше двигайся.
Отсутствие движений ускоряет процесс разрушения всех клеток организма. Даже, если стареющий человек будет ежечасно вставать на 10 минут, это задержит негативные процессы в организме.
Как задержать старение, 9 правил жизни
Эксперименты показывают, что задержать процессы старения, или развернуть их вспять, есть возможность. Наука движется вперед. Разработаны эпигенетические часы, с помощью которых можно узнать биологический возраст. При помощи этой методики находят показатели старения органов и тканей.
В каждом организме эти биологические часы тикают со своей скоростью. На скорость движения этих часов влияют стрессовые ситуации, травмы, жировая прослойка организма.
Показатели каждого организма индивидуальны. И к каждому человеку нужен индивидуальный подход. А для хорошего состояния организма есть общие стандарты образа жизни.
Есть 9 правил здоровой жизни
Рацион питания. Употреблять много фруктов и овощей, рыбы(только не с рыбных ферм)
Исключить из рациона питания глютен, рафинированную пшеничную муку, сахара, полуфабрикаты, красное мясо.
3. Регулярная физическая нагрузка
4. Сон-7-8 часов в сутки
5. Соблюдение перерывов между едой: ужин, не позднее, чем за три часа до сна,
за 12 часов до завтрака
6. Избегать стрессы, снимать их: при помощи занятий йогой, медитацией, аутогенной тренировкой.
7. Давать работу мозгу, ставить новые задачи для умственного движения, и установления новых связей в мозге.
8. Принимать необходимые лекарства
9. Не забывать про витамины.
Соблюдайте эти 9 правил, чтобы механизм старения отступил на долгие годы.
Все эти правила знакомы, но если мы склонны забывать про них, неплохо установить письменное напоминание, на уровне взгляда на видном месте. Если хотим еще пожить здоровой жизнью.
В настоящее время наука о старении из лабораторий вышла к людям. Возможность жить долго и здорово есть.