Отсутствие специальной генетической программы старения.

Между тем, первостепенный интерес для медицины представляет вопрос о факторах, влияющих на скорость этого процесса, среди которых могут быть и генетические. Общий вывод заключается в том, что при отсутствии специальных генов или целой программы, прямо определяющих развитие старческих признаков, процесс старения находится, тем не менее, под генетическим контролем путем изменения его скорости. Называют разные пути такого контроля.

Во-первых, это плейотропное действие,свойственное многим генам. Допустим, что один из плейотропно действующих генов оказывает выраженное положительное влияние на ранних стадиях индивидуального развития, но ряд связанных с ним фенотипических проявлений носит отрицательный характер. Для сохранения полезных свойств гена и ослабления вредных, в генотипе появляются и закрепляются отбором гены-модификаторы, ослабляющие неблагоприятное действие в раннем онтогенезе. В пострепродуктивном периоде онтогенеза действие модификаторов, уже не поддерживаемое отбором, снижается. Это дает возможность неблагоприятным свойствам гена проявить себя, ускоряя старение.

Во-вторых, со временем в генотипах соматических клеток,особенно в области регуляторных нуклеотидных последовательностей, накапливаются ошибки (мутации). Следствием этого становится нарастающее с возрастом нарушение работы внутриклеточных механизмов, процессов репликации, репарации, транскрипции ДНК.

В-третьих, генетические влияния на скорость старения могут быть связаны с генами предрасположенности к хроническим заболеваниям,наследуемым по полигенному типу, таким как ишемическая болезнь сердца, атеросклероз сосудов головного мозга, гипертония. Правда, некоторые формы семейного повышения уровня холестерина в крови, фактора риска ишемической болезни сердца, наследуются моногенно. Частота этих форм составляет 6-8 на 1000 человек. Исследования на долгожителях показывают, что их отличает повышенная устойчивость к хроническим заболеваниям, а время наступления таких болезней отсрочено. Так, среди лиц, превысивших 80-летний возрастной рубеж и страдавших атеросклерозом сосудов головного мозга, свыше 86% имели лишь начальную стадию заболевания. В пользу наличия генотипических влияний говорит то, что у родственников долгожителей как бы замедлен темп старения нервной системы: некоторые показатели функционирования этой системы соответствуют на 15-20 лет меньшему календарному возрасту. Об этом свидетельствует повышенная вероятность заболеть ишемической болезнью у родственников (особенно 1-й степени родства) лиц, страдающих этим заболеванием.

Приведенные выше примеры зависимости скорости старения от особенностей генотипа можно истолковать как доказательство участия генотипа в контроле старения, т.е. процессов, ведущих к снижению жизнеспособности в пострепродуктивном периоде.

Вместе с тем правомерна и иная точка зрения. От индивидуальных особенностей генотипа зависит надежность молекулярных, клеточных, системных механизмов жизнеспособности организма. Таким образом, речь идет о генетической основе противостояния процессу старения,снижения его скорости или степени риска заболеть достаточно рано хроническим заболеванием, большей устойчивости в стрессовых ситуациях.

В пользу такого взгляда на генетику старения говорят результаты исследований последних десятилетий: наблюдения за фенотипическим эффектом в виде увеличения средней и(или) максимальной продолжительности жизни при некоторых мутациях, а также изменение длительности жизни животных (круглый червь C. elegans, плодовая муха, мышь), «нокаутированных» по определенным генам (генноинженерная технология «knock out», заключающаяся в удалении или функциональной инактивации конкретного гена). Дело в том, что в основном это гены, контролирующие функционирование внутриклеточных антиоксидантных систем (плодовые мухи с увеличенным числом генов одновременно супероксид-дисмутазы и каталазы, но не гена одного из названных ферментов, жили на 20-37% дольше обычных мух), образование клеточных рецепторов к инсулину или инсулинподобному фактору роста 1, оказывающих влияние на гормональный фон (карликовые мыши Эймса, несущие точковые мутации в гене Prophet pit 1, живут на 50-64% дольше, характеризуясь пониженным уровнем пролактина, тиреоидстимулирующего гормона, гормона роста, инсулинподобного фактора роста 1 и инсулина в плазме крови; эти животные отличаются также сниженной температурой тела). Можно заключить, что генетический контроль существенных параметров старения (например, скорости) реализуется путем оптимизации генетического сопровождения процессов антибиостарения.

У людей долголетию способствует наличие в генотипах гена аполипопротеина в виде аллеля Е2, тогда как аллель названного гена Е4 повышает предрасположенность к гиперхолистеринемии и болезни Альцгеймера (но не к диабету или раку).

Генетика биоритмов

В ходе исторического развития человек и все другие живые существа, населяющие нашу планету, усвоили определенный ритм жизни, который обусловлен ритмическими изменениями геофизических параметров среды, динамикой обменных процессов (т.е.влиянием внутренних и внешних факторов) и проявляется в периодическом изменении интенсивности процессов жизнедеятельности.

Биологические ритмы или биоритмы – это периодические изменения (ритмические колебания) характера и интенсивности протекания биологических процессов и явлений, сохраняющиеся при изоляции от факторов внешней среды.

Зависимости жизнедеятельности от биологических ритмов подвержены практически все живые организмы. Биоритмы наблюдаются как в отдельных клетках, тканях или органах, так и в целых организмах и популяциях. Изучением циклических биологических процессов (ритмов жизни), имеющиеся на всех уровнях организации живой системы, занимается наука хронобиология(«хронос» – время, «биос» – жизнь). Наука сравнительно молодая – ей около 100 лет. Однако о ритмическом изменении состояния организма человека известно было давно.

Уже в «Ветхом Завете» даны указания о правильном образе жизни, питании, чередовании фаз активности и отдыха. О том же писали ученые древности: Гиппократ, Авиценна и другие. Греческий врач Герофил из Александрии за 300 лет до н.э. обнаружил, что пульс у здорового человека меняется в течение дня. В афоризмах Гиппократа говорится о сезонных различиях в частоте встречаемости человеческих болезней.

Основателем хронобиологии - науки о биоритмах, принято считать немецкого врача К. В. Гуфеланда, который в конце 18 в. (в 1797 г.) рассматривая колебания температуры тела у здоровых и больных пациентов, высказал предположение о том, что в организме существуют «внутренние часы», ход которых определяется вращением Земли вокруг своей оси. Он обратил внимание коллег на универсальность ритмических процессов в биологии: каждый день жизнь повторяется в определенных ритмах, а суточный цикл, связанный с вращением Земли вокруг своей оси регулирует жизнедеятельность всего живого, включая организм человека.

Первые систематические научные исследования в этой области начали проводиться в начале XX века. В 1931 году шведскими учеными Г. Агреном, О. Виландером и Е. Жоресом впервые было доказано существование суточного ритма изменения содержания гликогена в печени и мышцах. Известны работы и российских ученых И.П.Павлова, В.И.Вернадского, А.Л.Чижевского и др. К концу XX века факт ритмичности биологических процессов живых организмов по праву стал считаться одним из фундаментальных свойств живой материи и сущностью организации жизни. В настоящее время обнаружено около четырех сот биологических функций, имеющих суточную периодичность. Но до настоящего времени природа и все физиологические свойства биологических ритмов не выяснены, хотя очевидно, что они имеют в процессах жизнедеятельности живых организмов очень большое значение.

В настоящее время хронобиология оказывает большое влияние на научные исследования в области физиологии здорового и больного человека. В физиологии появилось новое направление – хронофизиология, которая исследует механизмы генерации биоритмов отдельными клетками, органами, тканями и организмом в целом. Доказано, что между биологическими ритмами и здоровьем есть прямая и тесная связь. Поэтому на стыке хронобиологии и клинической медицины сформировалась хрономедицина, изучающая роль нарушения согласованности биоритмов различных функциональных систем организма в развитии патологических процессов, и возможности использования биоритмологических данных в целях диагностики, лечения и профилактики различных заболеваний. Соответственно развиваются такие новые научные направления как хронодиагностика,хронопрофилактика, хронотерапия, хронофармакология.Хронофармакология – учитывает чувствительность организма к действию факторов химической и физической природы в зависимости от биологических ритмов. На основании исследований в этой области разработаны методики применения лекарств с учетом зависимости их действия от фаз жизненного цикла. Исходя из суточных колебаний физиологических процессов в организме человека, медики рассчитали «самые правильные часы» приема различных лекарств.

В хронофизиологии и хрономедицине выделяют понятие хронобиологической нормы: она включают состояния биоритмов организма в условиях обычного существования, а так же их изменения, которые возникают при перемене условий среды или воздействии на организм экологических факторов в качестве ответной реакции. Эта норма устанавливается на основе данных изучения динамики биоритмов и определения среднепериодических величин этих показателей. Хронобиологическая норма обуславливается внутренней регуляцией организма, в том числе генетическими параметрами и взаимодействием организма со средой. Здоровье рассматривается, как оптимальное соотношение взаимосвязанных ритмов физиологических функций организма и их соответствие закономерным колебаниям среды обитания.

Т.о. хрономедицина и хронобиология имеют не только теоретическую, но и практическую направленность.

Сегодня исследования биоритмов представляют собой процесс накопления информации, выявления их свойств и закономерностей методами статистики.