С древних времен мозг считали одним из благороднейших органов. Алкмеон Кротонский в V в. н. э. писал, что мозг – это центр чувственного восприятия, местопребывание памяти и мышления. С древних времен и до XIX столетия время отмечалось, что старение в первую очередь обусловлено изменениями мозга. Это были разрозненные наблюдения, скорее намеки. В конце XIX и начале XX в. некоторые видные ученые (Мюльман, Мечников, Рибберт, Рессле, Черлетти, Фогт) приняли и развили эту идею. Они построили свою теорию на морфологических наблюдениях возрастных изменений нервных клеток и цитофизиологической теории, согласно которой нейроны являются наиболее реактивными из всех клеток, но почти нацело лишены способности к регенерации.
Мюльман подробно разъясняет концепцию, разделяемую многими современными геронтологами, согласно которой старость и естественная смерть обусловлены пигментной атрофией нервных клеток в результате накопления липофусцина («старческого пигмента»), вредного продукта обмена. Вся беда, однако, в том, как указал Альтшул, что липофусцин может быть не отбросом, но полезным веществом, участвующим в жизнедеятельности клеток. Возможно, накопление липофусцина происходит вследствие ослабления деятельности стареющих клеток, когда они теряют способность расходовать пигмент. Нельзя сказать с уверенностью, какой из этих процессов является первичным: накопление ли липофусцина или старение клеток. В дальнейшем в клетках коры головного мозга старых людей были найдены различные структурные изменения, например, уменьшение количества телец Ниссла в цитоплазме, увеличение базофилии ядер, амитозное (прямое) деление и т. п., но ни одно из этих изменений нельзя с достоверностью считать первичным процессом старения.
Русский физиолог И. П. Павлов (1849-1936) своими обширными исследованиями условных рефлексов дал возможность по-новому рассматривать старость как результат функциональных нарушений высшей нервной деятельности. Его теория старения была развита теоретически и экспериментально русскими учеными Л. А. Андреевым, Л. А. Орбели, В. К. Федоровым, С. А. Медведевым и другими. На международном конгрессе в Мерано в 1957 г. голландец Ж. Гроен доложил теорию, согласно которой наступает в результате снижения регуляторной функции промежуточного мозга.
Советский патофизиолог А. А. Богомолец (1881-1946) выдвинул гипотезу, совершенно противоречащую концепциям Рессле и большинства других современных ученых. Он стремится доказать, что причиной старения является ретикуло-эндотелиальная система, т. е. наиболее жизнеспособная мезенхимная ткань.
После сенсационной лекции, которую прочел Ш. Э. Броун-Секар (1818-1894), известный физиолог и невролог, в Парижском биологическом обществе в июне 1889 г., старость начали рассматривать как результат первичной инволюции и гормональной недостаточности половых желез. Броун-Секар, которому в то время было72 года, заявил, что, проведя опыты на животных, он в течение некоторого времени делал себе подкожные инъекции вытяжки из свежих семенников собак и кроликов,в итоге чего почувствовал себя помолодевшим как физически, так и умственно. Действительная ценность и значение наблюдений Броун-Секара,как и более поздних экспериментов, выполненных Е. Штейнахом, С.А. Вороновым и другими, будут обсуждаться в главе об омоложении. Именно эти эксперименты привели к гипотезе о первичной роли половых желез и их гормонов в этиологии старения. Для подтверждения этой гипотезы можно провести пример эстрального цикла самок, охватывающего три совершенно различных периода жизни. Старческая инволюция женского организма начинается сменопаузы и явно связана с понижением эндокринной активности яичников.
Физико-химические гипотезы глубже проникают в сущность этих проблем. Многие неживые системы (например, коллоидные растворы, радиоактивные вещества и т. п.) подвержены «старению». Можно считать, что вселенная также стремится к равновесию энергетических потенциалов, становясь с каждым моментом «старее» и «мертвее». Попытки объяснить старение живых организмов некоторыми молекулярными процессами, т. е. путем отождествления биологического и физического старения, представляют определенный эвристический интерес и оправдываются тем, что живая протоплазма, с физико-химической точки зрения, является коллоидной системой. Рубнер (1854-1932) в 1908 г. указал на возможность рассматривать процесс старения как результат прогрессивной дегидратации тканевых коллоидов. Он «оживляет» старую концепцию Галена, но в более современной форме. Мы уже упоминали, что именно Рубнер внес ясность в понимание старения древними как процесса постепенного затухания обмена и уменьшения внутренней теплоты тела. Гален считал, что «природный жар» медленно улетучивается вместе с потерей влаги. Рубнер говорит, что ослабление процессов обмена – это результат дегидратации коллоидов. Сходство этих двух гипотез разительно. Но никто – ни сам Рубнер, ни геронтологи более позднего времени, ни историки физики – этого не заметили.
Дальнейшая формулировка коллоидной теории старения сделана Г. Маринеско, О. Люмьером, В. Ружичкой и Ж. А. Медведевым. Так, Маринеско (1863-1938) изучал в 1919 г. способность белковых коллоидов самопроизвольно и непрерывно уменьшать степень своей дисперсности и , таким образом, дегидратироваться. По мнению, этот процесс является причиной старения живой протоплазмы. Люмьер показал бесспорную связь наступления зрелости коллоидов и старения протоплазмы. Он пытался также объяснить флоккуляцией коллоидов различные патологические изменения, например, анафилаксию, иммунитет, воспалительные процессы и т. д. Ружичка (1870-1934) предложил термин «гистерезис» для свойства коллоидов самопроизвольно становиться более устойчивыми, концентрированными, теряя при этом способность удерживать воду. Чтобы объяснить процессы старения, большое внимание уделялось физическим свойствам клеточных мембран. Недавно Т. Б. Робертсон, Д. Рейхинштейн и другие по-новому объяснили физико-химические процессы старения живых молекул и клеточных систем. Все физико-химические гипотезы старения являются предметом острой критики. Так, они затрагивают оплодотворенные зародышевые клетки. Нет оснований проводить аналогию между старением живой протоплазмы и старение неживых коллоидных систем, так как живая материя непрерывно обновляется. Протоплазма является динамической системой по сравнению с неживыми коллоидными системами, которые по своей природе статичны. В живом организме каждая молекула существует лишь в течение определенного времени, а затем заменяется другой. Этот круговорот живой материи идет непрерывно. С неживыми коллоидными системами происходит совершенно другое: эти системы состоят из стабильных молекул, изменяется лишь их взаимосвязь. Неживые структуры «стареют» не так, как живые организмы; они не разрушают сами себя и не восстанавливают сами себя из новых составных частей. Поэтому весьма вероятно, что старение живой материи, хотя в некоторой степени и сходно со старением неживых структур, регулируется особыми законами. Недавние исследования, проведенные с помощью меченых атомов и радиоактивных меток, показали, что круговорот живого вещества происходит быстрее, чем до сих пор думали, и что скорость его в пожилом возрасте уменьшается. Следовательно, старение можно считать специфическим биологическим процессом, который является результатом недостаточного и всегда более медленного восстановления не только макроскопических и микроскопических, но также и молекулярных структур.
Советский ученый А. В. Нагорный и его сотрудник (Буланкин, Никитин и др.) выдвинули комплексную химико-биологическую теорию старения. По мнению этих ученых, старение обусловлено внутриклеточной дифференциацией живой материи. Неустойчивые белки протоплазмы не регенерируются полностью, но постепенно вырабатывают более устойчивое, но менее жизнедеятельное состояние. В процессе старения увеличивается соотношение между метаплазматическими и активными протоплазматическими структурами. Теория Нагорного недавно подверглась критике со стороны Медведева, который доказывает, что старение является результатом некоторых специфических биологических процессов инактивации обмена, чем следствием самопроизвольных физико-химических изменений.
Югославский патофизиолог А. Зупанчич придерживается сходных взглядов, считая, что структура живых организмов во время их функционирования непрерывно изменяется, разрушаясь и восстанавливаясь одновременно и что, в сущности, старение – это медленная потеря способности восстанавливать постоянно изменяющиеся структуры. С течением времени старый организм делается все менее и менее похожим сам на самого себя, постепенно теряет признаки живого существа и приближается к состоянию, напоминающему неживую систему.
В XX столетии снова стала популярной старая теория согласно которой старение стимулируется вредным воздействием космоса. Сейчас, однако, ни божества, желающие наказать смертных, ни благосклонные астрологические влияния небесных тел (средневековая концепция: старость – это воздействие планет на тело человека) не привлекаются для объяснения этого. Кунце в 1933 г. выдвинул гипотезу о вредном влиянии частиц космической и другой ультрарадиации, которые постоянно бомбардируют живые организмы, разрушая ядра их клеток. Подобная теория была развита в 1957 г. радиологом Г. Файла, согласно которой старость, быть может, обусловлена накоплением необратимых нарушений, вызываемых спонтанными соматическими мутациями под влиянием различных мутагенных агентов, особенно ионизирующей радиации.
Старость можно рассматривать как результат борьбы между влиянием вредных факторов и устойчивостью организма. Очень интересное математическое выражение этого положения дал немецкий физиолог А. Пюттер в 1921 г., а анализ в двух поучительных работах – биохимик К. Мишер и врач Г. Шломк. Старение и смерть организма, как и распад радиоактивных веществ, подчиняются сходным математическим законам.
Большинство гипотез последних лет связывает процессы старения с физическими законами необратимости некоторых процессов и с физической тенденцией к увеличению беспорядка среди молекул. Так, в 1924 г. чешский физиолог Ружичка усиленно подчеркивал, что гистерезис протоплазмы можно рассматривать как следствие термодинамического закона энтропии. Шведский биохимик Г. фон Эулер в 1951 г. высказал мысль о том, что старость – это результат увеличения энтропии гормональных реакций, особенно в макромолекулах гормонов гипофиза. Термин «энтропия» понимается как анархия некоторых процессов, тенденция к беспорядку. В своей ценной книге о биологии старения, опубликованной в 1956 г., А. Комфорт пишет, что из всех общих теорий самой правдоподобной является теория, предложенная Биддером. Согласно Биддеру, старческий период не является частью природной схемы жизни животного, но скорее анархическим явлением, следующим за тем, что эта схема уже осуществилась. Комфорт выражает это так: «Старость – это типичный побочный процесс, не часть программы, а ослабление той силы, которая направляет программу». В. Кун в 1955 г. связывает наступление старости с изменениями в синтезе оптически активных веществ в организме. Согласно физическим законам, оптическая чистота определенных веществ в организме меняется, прогрессирует рацемизация, тогда как присутствие оптических антиподов определенных веществ серьезно разлаживается обмен веществ, оказывая тем самым вредное влияние на организм.
Много различных гипотез о причинах и сущности старения можно связать между собой и дополнить. Некоторые современные авторы (С. Гирш, А. Г. Лансинг, Д.Коцовский, Ф. Геншен, Л. Бине, М. Бюргер, К. Пархон и др.) считают, что такой комплексный процесс, как старение, нельзя объяснить одной причиной, например, атрофией половых или других эндокринных желез, изменениями в клетках центральной нервной системы, отравлением кишечными токсинами, накоплением вредных продуктов клеточного обмена, цитоморфозом и ослаблением обмена и регенеративной способности, гистерезисом коллоидов протоплазмы, отложением кальция и артериосклерозом кровеносных сосудов, космическим излучением, увеличением энтропии и т. п.
Ни одна из этих гипотез не решает проблемы старения в целом. Вместо того чтобы объяснить биологические процессы одной причинной, сейчас наблюдается тенденция объяснять их многими, охватывать и собирать много внешних и внутренних факторов старения. До сих пор не найден ответ на вопрос – «почему стареет организм». Лучше изучен с научной и практической точки зрения важный вопрос – «как идет процесс старения».
Литература:
1) Н. М. Эмануэль «Химическая физика и некоторые проблемы биологии»
2) Зетин, Зотина «Феноменологическая теория развития роста и развития организма»
3) Грмек, Мирко Дражен «Геронтология – учение о старости и долголетии»
4) Лэмб, Марион «Биология старения»
5) Стрелер Б. «Время, клетки и старение»
