Аналіз порушення імунітету в старості

Размещено на http://www.allbest.ru/

ЗМІСТ

ВСТУП

РОЗДІЛ 1. ВЗАЄМОЗВ'ЯЗОК ІМУНІТЕТУ З МЕХАНІЗМАМИ СТАРІННЯ ОРГАНІЗМУ

1.1 Загальна характеристика імунітету похилого віку

1.2 Фактори які сприяють старінню імунітету

1.3 Імунна система як маркер біологічного віку

РОЗДІЛ 2. МЕХАНІЗМИ ПОРУШЕННЯ ІМУНІТЕТУ В СТАРОСТІ

2.1 Старіння тимусу як наслідок порушення імунітету в старості

2.2 Злоякісні пухлини та їх роль в старінні імунітету

2.3 Аутоімунні реакції в процесі старіння

2.4 Зниження протибактеріального імунітету з віком

2.5 Запальні реакції організму у людей похилого віку

РОЗДІЛ 3. ІМУНОГЕНЕТИЧНІ АСПЕКТИ СТАРІННЯ

3.1 Генетичні маркери старіння організму

3.2 Гени вікозалежних захворювань

3.2.1 Передчасне старіння організму та його причини

3.3 Гени, що викликають старіння

СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ

ПЕРЕЛІК УМОВНИХ ПОЗНАЧЕНЬ



ВСТУП

Старіння -- процес поступового гноблення основних функцій організма (регенераційних, репродуктивних та ін.), внаслідок якого організм втрачає здатність підтримувати гомеостаз, протистояти стресам, хвороб і травм. Втрата функцій робить неминучими віко залежні патології, які є причинами смерті.

Традиційно старіння розглядається як механічний знос і накопня помилок. В рамках цієї моделі випадкові помилки і стрес, викликаний впливом екологічних факторів, призводять до порушення метаболізму, посиленого вироблення вільних радикалів і пошкодження макромолекул в кожній клітині і тканини. У той же час відомо, що помірні дози стресів здатні стимулювати власні захисні сили організму, тренуючи його можливості справлятися з більш потужними стресами. Існують докази того, що зміна в результаті впливу факторів навколишнього середовища біологічно компоненти смертності (тобто старіння) залежить і від активності певних генів, цитокінів і гормонів, а значить, може регулюватися. Помірні стреси стимулюють експресію генів стресостійкості, сприяючи запобіганню або елімінації нових, у тому числі і спонтанних ушкоджень, що уповільнює старіння. Тривалі або жорсткі дії стрес-факторів виснажюуть компенсаторні механізми і призводять до різкого збільшення числа пошкоджень і фізіологічних порушень, що прискорює старіння організма [1].

Біологія старіння одним із центральних проблем сучасного природознавства. Все наростаючий інтерес дослідників до цієї проблеми визначається цілою низкою чинників. По-перше, вагомі досягнення біологічної науки, насамперед розкриття механізмів передачі генетичної інформації, біосинтез білка, мембранних механізмів функції клітин, встановлення загальних закономірностей регуляції обміну і функції організму, зробили реальної можливість пізнання провідних механізмів старіння. По-друге, експериментальні дослідження останніх років можливість пролонгирования життя тварин і звинувачують обгрунтовують можливість перенесення деяких результатів на людини. По-третє, в високорозвинених країнах значно зростає кількість літніх і небажання старих людей суспільстві, розвивається старіння населення, що зумовлює ряду великих соціально-економічні проблеми. По-четверте, вікові зміни обміну і функції організму - основа розвитку вікової патології, виникненням низки захворювань людини, які є основною причиною її смерті. Усе це призвела до того, що проблемою біології старіння цікавляться останніми роками як біологи, а й клініцисти, економісти демографи. До цієї проблеми звертаються сотні творчих колективів, численні дослідники. Стало очевидним, що прийняв правильне розуміння сутності старіння необхідне пізнання основних механізмів життєвих явищ, їх становлення та розвитку. Стало також очевидним, що дослідження у сфері біології старіння набувають велике значення для практики медицини й низки соціальних заходів.

Як бачимо, проблема вивчення механізмів старіння має значення найбільш різних галузей життя та. Ця робота розглядає механізми старіння та її прояви на молекулярному, субклітинному, клітинному і тканинних рівнях організації [2].



РОЗДІЛ 1. ВЗАЄМОЗВ'ЯЗОК ІМУНІТЕТУ З МЕХАНІЗМАМИ СТАРІННЯ ОРГАНІЗМУ

У всьому світі проблеми старіння стають все більш актуальними і в медичному, і в соціальному аспектах: за даними ВООЗ число осіб похилого та старечого віку неухильно зростає [3].

При старінні ефективність функціонування імунної системи, що полягає в підтримці сталості антигенного складу організму, зменшується. Процес розпізнавання власних і чужорідних антигенів стає менш точним, інтенсивність імунних реакцій знижується. Це призводить до появи характерних для старіння імунопатологічних синдромів: імунного дефіциту, аутоімунності, підвищення рівня циркулюючих імунних комплексів, почастішання випадків доброякісних моноклональних гаммапатій [4].

На сьогодні висунуто чимало наукових версій щодо вікових змін в імунній системі при старінні. Нині популярними є теорії, пов'язані з теломерами і теломеразами, мутаціями і репарацією ДНК, впливом інфекційних чинників протягом життя тощо [5].

Один з найвідоміших наслідків старіння є зниження імунної функції. У той час як літні люди не з імунодефіцитом, часто вже не ефективно реагують на нові або раніше виниклі антигени. Це ілюструється підвищеною уразливості осіб віком 70 років і старше до грипу, ситуацій, які посилють їх погану відповідь на вакцинацію [6].

1.1 Загальна характеристика імунітету похилого віку

Ушкодження в структурі імунних механізмів з віком, тобто старіння імунної системи, сприяє суттєвому зростанню захворюваності та смертності у людей похилого і старечого віку. Нині добре відомо, що зі зростанням віку прогресивно зменшується опірність до інфекцій, зростає частота автоімунних процесів і пухлин, що загалом вказує на зниження якості імунокомпетентності [5].

Характерне для старіння підвищення рівня циркулюючих імунних комплексів виражено в набагато більшому ступені при поширеному атеросклерозі та деяких інших формах патологій, властивих при старості. Так, моноклональні гаммапатії, не пов'язані з лімфопроліферативними захворюваннями, у віці понад 85 років можуть зустрічатися приблизно в 20% випадків. Однак розвиток лімфопроліферативних захворювань в старечому віці також значно частішає [4].

Зв'язок широкого кола вікових патологічних процесів з дефектами імунної системи привів до припущення, що старіння її може обмежувати тривалість життя. Однак хоча існує безліч експериментальних і клінічних досліджень, що демонструють вікове виснаження імунної системи, цього ще недостатньо для пояснення всіх проявів старіння [3].

Крім того, збільшення показників смертності в осіб похилого віку відбувається синхронно з наростанням частоти інфекційних процесів і погіршанням якості роботи імунітету [7]. Зважаючи на важливу роль імунної системи у підтриманні здоров'я, видається логічною імунологічна теорія старіння, послідовники якої вважають, що ключовим механізмом старіння є залежні від віку зміни в роботі імунітету і порушення захисту організму від генетично чужої інформації - як екзогенної, так і ендогенної (виниклої внаслідок деградації власних протеїнів, мутованої під впливом вірусів, екологічних факторів тощо). Незважаючи на те, що кількість даних на користь даної теорії щороку лавиноподібно зростає, досі не є остаточно зрозумілими ані специфічна роль імунітету в процесі старіння організму, ані вікові зміни імунологічних механізмів, що суттєво різняться у різних індивідів. Це може бути пов'язано зі складністю процесів як старіння організму в цілому, так і самої імунної системи зокрема, а також взаємодії її при цьому з іншими функціональними системами [5].

Хоча в процесі старіння відбуваються зміни в активності імуноцитів, далеко не завжди ушкоджується їх структура чи блокуються їх функції. Насправді, окремі типи клітин демонструють навіть наростання функціональної активності з віком, тоді як робота інших пригнічується чи практично не змінюється. У першу чергу, при старінні страждає Т-ланка імунітету, тоді як В-ланка в основному зазнає змін за рахунок втрати адекватного регуляторного впливу (табл.).

Таблиця - Імунологічні зміни в імунній системі при старінні

Показники	Вік, років
	20-40	70-90
Т-система імунітету
Реакція на фітогемаглютинін Реакція на конканавалін А Реакція на аллоантигени Супресорна дія лімфоцитів, стимульованих конканаваліном А Вміст периферичних Т-лімфоцитів	нормальна нормальна нормальна нормальна нормальний	знижена знижена знижена знижена нормальний
В-система імунітету
Утворення антитіл до аллоантигенів Утворення антитіл до автоантигенів Вміст IgA та IgG Вміст периферичних Т-лімфоцитів	нормальне нормальне нормальний нормальний	знижене підвищене підвищений нормальний

У віковому дисбалансі імунітету найбільше значення має інволюція тимуса і зниження рівня тимусних гормонів [8]. Це веде до зміни функції Т-клітин і порушенню їх імунорегуляторних властивостей. Знижена реактивність Т-лімфоцитів виявляється:

-- у зменшенні здатності проліферації і бласттрансформації під впливом ФГА;

-- підвищенні виживаності алогенних шкірних трансплантатів і приживленні індукованих пухлин [7].

У 50--65 років кількість Т-лімфоцитів зменшується, а В-лімфоцитів -- збільшується, Т-кілери не формуються, різко знижується відповідь на Т-залежні антигени і зберігається на Т-незалежні [8].

Кількісна і функціональна дефектність Т-клітин веде до зниження реакції ГУТ на екзогенні антигени і підсилює їх у відношенні ендогенних. Смертність таких осіб висока й обумовлена бронхопневмонією, захворюваннями судин мозку і серця [7].

Більшість дослідників дотримується думки, що вікові зміни пов'язані не тільки з ушкодженням чи порушенням функції окремо взятих клітин, скільки з розбалансуванням взаємодії між цими клітинами і гуморальними факторами імунітету, розладами регуляції і контролю імунної відповіді [7].

Останніми роками проведено дослідження змін у фагоцитах (очеревинних макрофагах мишей і нейтрофілах периферичної крові людини), лімфоцитах (очеревини та імунокомпетентних органів лабораторних тварин і периферичної крові людини) і «натуральних кілерах» (NK-клітинах). Через суперечливі результати різних спостережень, поки що, на жаль, немає усталеного погляду щодо змін імунної відповіді, які відбуваються у процесі старіння [5].

1.2 Фактори які сприяють старінню імунітету

На думку деяких вчених, старіння імунної системи чи не в першу чергу пов'язане з впливом оксидативного стресу (зумовленого підвищеною продукцією вільних радикалів) і зменшенням антиоксидантного захисту, що відбувається з віком. Ця позиція стала підґрунтям низки досліджень, пов'язаних зі спробами захистити організм і відновити нормальну функцію імунітету за рахунок нормалізації антиоксидантного захисту. Чимало робіт, виконаних як у клініках, так і в умовах експерименту, показали, що прийом антиоксидантів особами похилого віку змінює функціональні параметри лейкоцитів, відновлюючи їх до показників, характерних для молодих індивідуумів. Таке імунне «омолодження», що супроводжується збільшенням тривалості життя експериментальних тварин, теж свідчить на користь вільнорадикальної теорії старіння і доцільності подальшого вивчення функцій лейкоцитів як маркерів

тривалості і якості життя [6].

Закономірним наслідком старіння організму є порушення імунних процесів, пов'язаних з ослабленням автотолерантності і збільшенням вмісту автоантитіл. Автоантитіла з'являються в низьких титрах у 50 % здорових людей похилого віку, особливо в жінок. З віком у сироватці крові кількість IgG і IgA підвищується на тлі зниження IgM [6].

Смертність людей з високими титрами автоантитіл у сироватці крові вища, ніж в осіб, що не мають автоантитіл. У таких осіб частіше зустрічаються серцево-судинні захворювання і рак.

Парадоксальний факт у тому що підвищене утворення автоантитіл у старості пропорційне зниженню імунореактивності. Думають, що це пов'язано з утратою функцій Т-супресорів і Т-хелперів [8].

Поява автоантитіл у тканинах можлива в результаті зміни хімічної структури макромолекул, генетичних помилок і мутацій, обумовлених утворенням заборонених клонів [5].

Існує точка зору, що загасання імунологічної активності організму з віком насамперед відображає генетично запрограмований біологічний годинник, відповідно до якого через ЦНС і ендокринну систему відбувається обмеження розмноження Т-лімфоцитів. Усі інші імунологічні аспекти старіння можна розглядати як вторинні стосовно спадково обумовленої недостатності тимуса: виявлення автоімунних та імунодефіцитних процесів, розвиток злоякісних пухлин і важких інфекцій, викликаних слабовірулентними патогенами [5].

1.3 Імунна система як маркер біологічного віку

Поняття «біологічний вік», або «функціональний вік», формується як результат порівняння фізіологічних змін у кожній групі населення одного хронологічного віку. Це поняття, введене страховими компаніями США, корисне для оцінки індивідуального рівня старіння і, за рахунок цього, - очікуваної тривалості життя. Для того щоб обчислити біологічний вік, необхідно визначити цілу низку параметрів [5].

Старіння організму пов'язане з численними змінами на всіх рівнях біологічної організації, взаємозв'язками різних систем і органів, причому все це має виразні індивідуальні особливості у кожного організму. Таким чином, постає необхідність вибрати з великої кількості біохімічних, фізіологічних і психологічних параметрів, що змінюються з віком, найінформативніші, з тією умовою, що вони підлягають статистичному аналізу для встановлення зв'язку між біологічним віком, хронологічним віком, втратами здоров'я і очікуваною тривалістю життя [5].

Найвичерпніше дослідження з цього приводу було виконано у геронтологічному центрі Балтиморі на понад тисячі чоловіків похилого віку. Було доведено неможливість визначення інтегрованого біологічного віку для індивідуума, оскільки кожна фізіологічна система має свій специфічний біологічний вік, відмінний від інших систем. Водночас встановлено, що певні параметри, або біомаркери, тісніше корелюють із процесом старіння, а також з більшою вірогідністю передчасної смерті. Ці фактори здебільшого пов'язані з дихальною функцією, артеріальною гіпертензією, а також із часом реакції на психометричні тести.

Балтиморське дослідження не включало згадані вище імунні параметри, що тепер вважаються важливими і дуже характерними для встановлення істинного біологічного віку. Вже пізніше було встановлено позитивний кореляційний зв'язок між функцією T-лімфоцитів і NK-клітин із тривалістю життя [5].

Відповідно, цей факт підтверджує ключову роль імунітету щодо стану здоров'я і довголіття, оскільки в тих осіб, які досягають похилого віку із задовільними показниками здоров'я, реєструються чудові показники функціональної активності згаданих вище типів клітин [5].

У подальшому було заплановано кілька досліджень для встановлення можливості використання інших імунологічних параметрів у мишей і людей для визначення біологічного віку. З цією метою найкраще визначати зв'язок параметрів імунітету з тривалістю життя у лабораторних мишей, зважаючи на невеликі показники цього показника у більшості ліній.

Використовували моделі з передчасним старінням, причому встановлено абсолютно очевидний зв'язок між імунною компетентністю і тривалістю життя. На цих самих моделях було отримано також додаткові дані щодо якості взаємозв'язку між нервовою та імунною системами у мишей залежно від статі і хронологічного віку. Було продемонстровано, що тварини з низьким рівнем взаємодії цих систем біологічно старші, тобто у них формується комплекс «передчасного старіння». Ці дані підтвердили концепцію про те, що для організму з «передчасним старінням» імунної системи (встановленим на підставі визначення функціональних показників основних типів імуноцитів) характерні більш виражені вікові зміни в інших системах і органах, що відповідають змінам у хронологічно старших тварин. Одночасно з цим, у передчасно старіючих мишей виявлені вищі рівні збудливості і емоційної нестабільності, ніж у «ровесників», а також нейрохімічний профіль, аналогічний мишам старшого хронологічного віку. Підтверджено також, що передчасні вікові зміни з боку емоційних і поведінкових факторів у мишей поєднуються з істотним зменшенням тривалості життя [5].

Продемонстровано, що старіння супроводжується змінами в імунній системі, а ці зміни є чудовими маркерами біологічного віку і важливим критерієм імовірної тривалості життя. Цей факт обумовлює необхідність подальших досліджень з метою ідентифікації механізмів, що відповідають за розвиток пов'язаних з віком імунних дисфункцій. Не виключено, що детальніше вивчення цих механізмів зможе посприяти розробленню стратегії затримки старіння імунітету і, таким чином, покращити стан здоров'я і подовжити тривалість життя [5].

Спробуємо коротко підсумувати головні факти, що лежать в основі процесів старіння. Старіння пов'язане зі зниженням якості роботи гомео- статичних механізмів організму, що поєднується із супутніми функціональними розладами з боку систем і органів. При цьому інші патології, виконуючи роль тригера, поглиблюють гомеостатичний дисбаланс, чим викликають захворювання, і навіть смерть [5].



РОЗДІЛ 2. МЕХАНІЗМИ ПОРУШЕННЯ ІМУНІТЕТУ В СТАРОСТІ

З віком спостерігається пригнічення імунітету, хоча абсолютна кількість Т- і В-клітин не знижується, а змінюється їх функціональна активність. Це призводить до типових хвороб похилого віку -- неопластичним виразкам і аутоімунним розладів.

У літньому, старечому віці лімфоїдні вузлики зникають взагалі. У деяких лімфатичних вузлах їх лімфоїдна паренхіма залишається у вигляді ділянок поблизу воріт вузла або біля його капсули. Через розростання сполучної тканини найбільш дрібні лімфатичні вузли стають непрохідними для лімфи [9].

2.1 Старіння тимусу як наслідок порушення імунітету в старості

Тимус є органом, в якому найбільш яскраво проявляються тісні клітинні взаємодії між трьома регуляторними системами -- нервової, імунної та ендокринної, що забезпечують необхідний молекулярний комунікаційний діалог, спрямований на забезпечення фізіологічних процесів як в самій залозі, так і в живому організмі в цілому [10].

Відомо, що вікові зміни тимуса відіграють ключову роль в ослабленні системи клітинного та гуморального імунітету у осіб похилого та старечого віку, інволюція тимуса супроводжується глибокими змінами морфології клітин мікрооточення і недостатнім виробленням сигнальних молекул, що регулюють функціональну активність органів імунної системи і дозрівання Т-лімфоцитів.

Прискорене старіння тимуса, що протікає з подібною картиною, спостерігається також на тлі хіміотерапевтичного лікування, радіаційного опромінення і в умовах тривалого стресу. Участь нейрогуморальних пептидних факторів, що виробляються клітинами тимусного мікроокрооточення в процесах гемопоезу і формуванні імунної відповіді, послужило передумовою до створення на їх основі лікарських препаратів нового покоління [10].

В Санкт-Петербурзькому інституті біорегуляції і геронтології СЗО РАМН був сконструйований синтетичний дипептид Вілон (Lys-Glu), що володіє вираженими імуномодулюючими властивостями. Вивчення дії Вілона на епітеліальні клітини тимуса (ПЕК) і Т-лімфоцити в процесі їх диференціювання і старіння дозволило розширити уявлення про механізми функціонування та вікової інволюції тимуса, а також розробити нові підходи до регуляції функцій залози в процесі старіння організму. В даний час в процесі розробки інших біологічно активних пептидів, перспективними є трипептиди Т-32, Т-38 і тетрапептид кардіоген, проте, детально їх імуногеропротекторні властивості не вивчені [10].

До сих пір багато питань, пов'язаних з нейроімуноендокринними сигнальними взаємодіями в тимусі при старінні залишаються нез'ясованими. Так, зокрема, відкритим залишається питання про різноманітність гормональних фенотипів клітин тимуса та участі конкретних сигнальних молекул в індукції диференціювання Т-лімфоцитів і епітеліальних клітин тимуса, недостатньо з'ясована роль сигнальних молекул тимуса в регуляції проліферації, диференціювання і старіння клітин тимуса, відсутні роботи по встановленню взаємозв'язків зміни синтезу і секреції тих чи інших сигнальних молекул тимуса з конкретною віковою патологією, що супроводжується проявами імунодефіцитів [10].

Проведення фундаментальних досліджень у цьому напрямку дозволить простежити динаміку вікових структурно-функціональних змін тимуса, встановити роль і значення взаємодій клітин і сигнальних молекул в інволюції залози; детально вивчити участь ключових сигнальних молекул в нейроімуноендокринних механізмах старіння організму [10].



2.2 Злоякісні пухлини та їх роль в старінні імунітету

Злоякісна пухлина -- це особлива патологічна форма проліферації клітин, спричиненої індукованими або спонтанними змінами генома клітини, що характеризується схильністю до неконтрольованого росту, незавершеної диференціації і формування віддалених метастазів [11].

Відомо, що в ракових клітинах надзвичайно активний і фермент теломераза. Його функція полягає в подовженні ДНК на кінцях хромосом, званих теломерами. Незважаючи на теломери довжина нормальної ДНК з кожним новим поділом клітини зменшується, і коли вона досягає мінімальної межі, клітина повинна загинути. У ракових клітках через активну роботу ферменту теломерази зменшення довжини ДНК невідбувається, тому вони безупинно діляться [12].

Клітини від переродження їх на ракові захищає процес старіння -- поступово в клітинах «вимикається» один протеїновий каскад за іншим, що сприяє, наприклад, зниженню тих же енергетичних потреб людини (хоча суб'єктивно це сприймається як підвищена стомлюваність і зниження працездатності) [12].

Розрахунки показують, що у людей з тривалістю життя 70 років, пацюків (2,5 ? 3 роки) і мишей (2 ?2,5 року) частота новоутворень однакова і становить 30%. При нормалізації за кількістю клітин в організмі виявляється, що миші більш схильна до розвитку пухлин, ніж людина. Цей феномен схильні пояснювати тим, що в соматичних клітинах миші теломераза більш активна, ніж в клітинах людини, чому відповідає значно більша довжина теломер у миші в порівнянні з людиною. Разом з тим видова тривалість життя ссавців співвідноситься з ефективністю репарації ДНК і стійкістю їх клітин до окисного стресу. Так, в ДНК людини відновлення гуаніну, алкільованих канцерогенними нітрозв'язками, в сотні разів вище, ніж у миші, що пов'язано з більшою резистентністю людини до цих агенів. Аналіз даних про частоту раку у генетично модифікованих тварин із збільшеною тривалістю життя говорить про зниження у них частоти злоякісних новоутворень [13].

З кінця ХVIII ст. і аж до середини ХХ ст. в економічно розвинутих країнах поступово збільшувалася частота ракових захворювань. Частота усіх злоякісних новоутворень в США і багатьох інших країнах, включаючи Росію, помітно зростала з 1960 по 1990 рр. і у чоловіків, і у жінок, що збігалося зі збільшенням тривалості життя. З 90-х років ХХ ст. в найбільш економічно розвинених країнах, таких як США, Швеція і Данія, частота раку стала знижуватися. І саме в другій половині ХХ ст. в найбільш розвинених країнах змінився характер траєкторій смертності, що супроводжувалося зменшенням смертності в старечому віку. У той же час в інших країнах, наприклад у Росії, частота злоякісних новоутворень продовжує зростати. Очевидно, що збільшення тривалості життя сприятиме зниженню частоти злоякісних новоутворень [13].

Захворюваність на злоякісні новоутворення в країнах Європейського Союзу за останні 10 років знизилася на 15% у результаті втілення в життя програми «Європа проти раку», спрямованої на первинну профілактику злоякісних новоутворень. Основними її складовими є боротьба з курінням, модифікація харчування за рахунок збільшення споживання овочів і фруктів та зменшення споживання продуктів тваринного походження, зниження негативного впливу ультрафіолетових променів, виконання рекомендацій по скринінгу і ранній діагностиці злоякісних новоутворень [14].

Характер вікової смертності і, особливо, синхронність росту числа злоякісних новоутворень різних тканин і органів наводять на думку про існування головного єдиного чинника, що впливає на розвиток пухлинного процесу незалежно від локалізацій [15].



Коефіцієнт смертності, число смертей на 100 тис. чол

вік, років

Рис 2.1 Вікова смертність чоловіків РФ від злоякісних новоутворень деяких локалізацій (2008)

1 - трахеї, легенів і бронхів; 2 - шлунка; 3 - губ, ротової порожнини і глотки; 4 - гортані; 5 - лейкози; 6 - передміхурової залози Коефіцієнт смертності, число смертей на 100 тис. чол.

вік, років

Рис. 2.1 Вікова смертність жінок РФ від злоякісних новоутворень деяких локалізацій (2008)

1 - трахеї, легенів і бронхів; 2 - шлунка; 3 - губ, ротової порожнини іглотки; 4 - гортані; 5 - лейкози; 6 - молочні залози

Все це вказує на те, що при всьому різноманітті онкологічних захворювань, їх причин та механізмів визначальну роль у розвитку відіграє один і той же фактор (вікове ослаблення захисних систем організму) [15].

2.3 Аутоімунні реакції в процесі старіння

У різні часи існувало безліч поглядів на старіння. Альфред Уоллес вважав, що старість людини запрограмована, щоб уникнути конкуренції з нащадками. Його ідею розвинули генетики, які у 1920-х роках говорили, що програма старіння записана в генетичному коді людини, але ніяких переконливих доказів своєї гіпотези вони запропонувати не могли. Лише імунолог Пітер Медавар, майбутній нобелівський лауреат 1960 року, в кінці 1940-х сформулював ідею, яку можна було перевірити: старіння викликають накопичені мутації, які «засмічують» клітини і організм, в якому не передбачено механізму очищення [16].

Увагу вчених привернуло повідомлення Денхама Хармана, професора університету Небраски, опубліковане в 1956 році в «Геронтологічному журналі». Відповідно до вільнорадикальної теорії (Free Radical Theory of Aging) Хармана, в процесі життєдіяльності в нашому організмі утворюються агресивні форми кисню ? вільні радикали, або оксиданти. Вони легко вступають в реакції, руйнуючи молекули, клітини, і викликають клітинні мутації [16].

Сьогодні лікарі вже мають у своєму розпорядженні цілий набір імуномодуляторів і навіть імунодепресантів, які пригнічують надто активні клітини імунної системи. Але їх застосування поки виправдане лише при трансплантації органів і тканин, оскільки вони вже надто завзято «придушують» імунну реакцію. Механізм дії цих речовин полягає в блокуванні протеїнів імунних лімфоцитів. А потрібні такі імуноактивні «субстанції», які, проникаючи в ядра цих клітин, м'яко регулювали б активність потрібних генів-мішеней [16].

Ймовірно час, коли в розпорядженні лікарів з'являться подібні «м'які» активатори або блокатори, не за горами. І тоді можна буде говорити про реальне призупинення процесів старіння та ефективне продовження активного життя без хвороб і погіршення якості життя, що супроводжує старіння [16]. імунітет старіння захисний ген

2.4 Зниження протибактеріального імунітету з віком

В 1896 році середня тривалість життя людини була близько 32 років. Люди вмирали в основному від пневмонії, грипу, туберкульозу, діареї та ентериту, так як після 30 років імунітет людини сильно слабшає. У 20 столітті тривалість життя поступово зросла на 40 років і вже в 2013 році склала близько 70 років [12].

Значне збільшення смертності від пневмонії в літньому віці і у осіб з ослабленим імунітетом добре відомо. Це явище може бути пов'язане з декількома причинами: збільшенням тяжкості захворювання, зменшенням з віком стійкості організму до порушень гомеостазу, зменшенням швидкості регенерації пошкоджених тканин, іншими явищами та їх поєднанням. У разі пневмонії природно припустити, що провідними причинами є збільшення захворюваності та середньої тяжкості захворювання, а основним механізмом - ослаблення реакцій системи імунітету [17].

Дані по смертності від пневмонії для Італії (1994 г.) і Великобританії (1999 г.) були отримані з бази даних ВООЗ [17].

Рис. 2.3 Cмертність від пневмонії в Італії (1994 р.), Японії (1999 р.), та Великобританії (1999 р.)

Коeфіцієнт смертності

Вік,років

Представлені на рис. 2.3 дані показують, що вікова динаміка смертності від пневмонії в цих країнах значно різниться. Смертність у Великобританії у віковому інтервалі 80-84 років в 18 разів більше, ніж в Японії та в 9 разів вище, ніж в Італії. Відзначимо, що така амплітуда відмінностей зберігається для даних по США, Болгарії та інших країн [17].

Припустимо, що такі біологічні характеристики процесу старіння, як швидкість інволюції тимуса, швидкість зменшення обсягу лімфоїдної тканини і параметри клітинного старіння лімфоцитів, розрізняються у населення цих країн в меншій мірі, ніж антигенне навантаження.

Роль антигенного навантаження в прискоренні старіння імунної системи підтверджується великою кількістю експериментальних і клінічних досліджень. Так, захворювання ревматоїдним артритом збільшує швидкість старіння імунітету в 3 ? 4 рази, аналогічне явище спостерігається при інфекції вірусом імунодефіциту та грипу [17].

Коофіцієнт смертності

вік, років

Рис. 2.4 Смертність від грипу (дані ВООЗ) у Італія (1994 р.), Японії (1999 р.) та Великобританії (1999р.)



2.5 Запальні реакції організму у людей похилого віку

У похилому і старечому віці поступово придушуються всі сфери діяльності людини, переважають атрофічні, дистрофічні і склеротичні процеси у внутрішніх органах, знижуються імунологічні механізми захисту і неспецифічна резистентність. Так, у людей похилого та старечого віку виникає недостатність опсонізірующих факторів, пригнічується міграційна здатність нейтрофілів, їх бактерицидна активність у зв'язку з віковою недостатністю ферментативних систем. Зниження фагоцитарної активності з тих же причин властиво і мононуклеарної фагоцитуючої системі.

Недостатність фагоцитозу є причиною тривалої персистенції в організмі вірусних та бактеріальних антигенів, імунних комплексів, що обумовлює тривалий перебіг запального процесу, що здобуває нерідко імунокомплексну природу.

З віком відзначається зниження рівня Т-лімфоцитів в крові, зменшується здатність Т-лімфоцитів до подальшого диференціювання в імунні регуляторні та кілерні клітини на тлі антигенної стимуляції, порушується рецепція інтерлейкінів, що забезпечують реакції міжклітинної взаємодії, знижується продукція інтерлейкіну-2, тобто виникають характерні особливості розвитку імунодефіцитних станів і обумовлена цим фактором недостатність механізмів захисту в зоні запального процесу інфекційної природи [18].

Імунна система такого організму може виявитися не готовою роботи "в умовах підвищеного навантаження". У міру виснаження імунної системи, тілу людини все складніше справлятися з наступаючими захворюваннями. Віруси, різні бактеріальні інфекції, ракові клітини не загрожують здоровому організму з міцною імунною системою. Ослаблена ж система може не відреагувати на це. І в кінцевому підсумку, вона може "збунтуватися", почавши "працювати" проти організму, замість того, щоб захищати його. Це загрожує такими захворюваннями: вовчак, базедова хвороба, гранулематозная хвороба шкіри (хвороба Крона), фибромиалгия (форма ураження позасуглобових м'яких тканин) Ї це все наслідки так званих аутоімунних розладів, які вражають організм людини з ослабленою імунною системою [19].



РОЗДІЛ 3. ІМУНОГЕНЕТИЧНІ АСПЕКТИ СТАРІННЯ

Якщо людина буде все життя зберігати таку ж стійкість до стресу і хворобам, яку має у віці 10 років, то висока ймовірність того, що вона буде жити кілька сотень років. Причина, по якій цього не вдається досягти, в тому, що у людини здатність до саморегулювання і самопідтримки знижується з віком, внаслідок чого ймовірність хвороб і смерті зростає. Це явище носить назву «старіння» [20].

Старіння відбувається лише в певний період життя, тоді як смерть може наступати в будь-якому віці. Однак саме старіння робить загибель неминучою, обумовлюючи зниження здатності відповідати на стрес і збільшення частоти патологій [20].

3.1 Генетичні маркери старіння організму

Можливість оцінити фізіологічний вік індивідуума життя на основі профілю експресії генів привертає все більшу увагу. Проте, кількість генів-кандидатів у даний момент невелика. Це, насамперед, гени, пов'язані з клітинним старінням, такі як р16 і мітохондріальна в-галактозидаза. В подальшому, із здешевленням і спрощенням технологій повногеномного аналізу диференціальної ексдепресії генів, в категорію біомаркерів перейдуть всі вікозалежні гени, активність яких змінюється при старінні відтвореним чином.

Сучасні молекулярно-генетичні методи вимірювання активності певних генів в соматичних тканинах показали, що процес старіння є періодом відтворюваних динаміческіх змін. Рівень експресії одних генів зростає, тоді як інших - знижується. Важливо підкреслити, що ці зміни не є стохастическим порушенням гомеостазу, оскільки стереотипно відтворюються від особини до особини [21]. Скоординована зміна експресії генів починається в ранній зрілості, задовго до появи функціональних парушень, наприклад у людини у віці близько 40 років. У нематод, дрозофіл і ссавців з віком репресуються гени, що відповідають за репродуктивну функцію, гени компонентів мітохондріального дихального ланцюга, АТФ-сінтазного комплексу та циклу Кребса, а також АТФ-залежного активного транспорту іонів, поживних речовин і трансмиттерів. Це призводить до зниження фізіологічної активності клітин (особливо нейронів і м'язів), пригнічення екскреції. Крім того, відбувається зрушення від метаболізму жирів до вуглеводного метаболізму. Навпаки, з віком відзначена сверхактівація генів запалення, імунного та стрес-відповіді. Вона пов'язана з підвищеною активностю транскрипційного фактора р53 у відповідь на окислювальний стрес і пошкодження ДНК [21].

3.2 Гени вікозалежних захворювань

Гени, мутації в яких змінюють тривалість життя, збільшуючи ризик захворювання в молодості або зрілості. До них слід віднести, наприклад, гени, мутації в яких приводять до вроджених порушень функції серця і діабету I типу. У природних умовах вони призводять до істотного зниження тривалості життя [22].

Одним з підходів до вивчення молекулярних основ старіння людини

є з'ясування причин захворювань передчасного старіння -- так званих часткових прогерії. У більшості вони моногенні а значить, легко піддаються аналізу. До недоліків даного підходу відносять той факт, що іноді їх симптоми лише нагадують властивості нормального старіння [21]. Певні мутації у людини призводять до таких важких захворюванням, пов'язаним з ознаками передчасного старіння, як синдром Вернера, Кокейна, Дауна і Хатчінсона-Джілфорда, пігментна ксеродерма, анемія Фальконі, синдром Ротмунда

Томпсона, Блума, поломок Ніджмеджена, тріхотіодистрофія і атаксія-телангіектазія, вроджений дискуратоз. Наприклад, при синдромі Вернера

аутосомно-рецесивна мутація WRN призводить до порушення функції особливої ДНК-гелікази. В результате, викликається порушення реплікації і репарацій ДНК, експресії генів, прискорене укорочення теломер і підвищена чутливість до апоптозу. При синдромі Кокейна мають місце порушення функції декількох генів (CSA, CSB, XPD і XPG), що забезпечують пов'язану з транскрипцією репарацію ДНК. Ген ATM, мутуючий при аутосомно-рецесивним захворюванням атаксії-телеангиектазії, бере участь у распізнаваніі пошкодженої ДНК. При синдромі Хатчінсона-Джілфорда відзначений дефект білка ядерної оболонки ламина А, що призводить до зміни структури ядра, стабільністьності геному і порушення експресії генів. Зниження рівня теломеразной активності в статевих і стовбурових клітинах людини у разі

мутації ферменту, залученого в метаболізм теломеразной РНК субодиниці (hTR), призводить до прискореному вкорочення теломер і синдрому передчасного старіння, відомому як врожденний дискератоз. Таким чином, всі мутації генів, що призводять до частковим прогерії, пов'язані з порушенням стабильности генома і нормальної експресії генів.

Гени, що впливають на схильність до вікозалежних патологій це велика група генів: мутантні аллели яких призводять до хвороби Альцгеймера, атеросклерозу, раку, дегенерації жовтої плями, діабету II типу, облисіння, саркопенія, старінню імунної системи. Дані локуси не регулюють весь процес старіння, а лише окремі його фенотіпи. Різні аллели цих генів обумовлюють, як скоро индивидуума посивіє, полисеет, придбає остеопороз, діабет або когнітивні порушення [21].

3.2.1 Передчасне старіння організму та його причини

Вивчення механізмів та клінічних проявів передчасного старіння при різних захворюваннях і патологічних процесах має величезне теоретичне і практичне значення. У сучасному суспільстві фізіологічна старість зустрічається вкрай рідко, у більшості літніх і старих людей спостерігаються ті чи інші форми передчасної старості, зумовленої різними захворюваннями, стресовими станами та іншими факторами. При цьому є явна невідповідність між календарним (паспортним) і біологічним віком людини.

Ймовірно, немає іншої проблеми, яка б так хвилювала всіх людей без винятку, як старіння, збереження молодості, продовження активного довголіття. Однак немає якогось одного ізольованого фактора, який сам по собі забезпечував би збільшення тривалості життя, вирішував проблему довголіття.

Фактори ризику передчасного старіння:

1) зовніньовидимі

* Соціальні:

- Хронічний стрес.

* Екологічні:

- Забруднення води, ґрунту, повітря, продуктів харчування.

* Неправильний спосіб життя:

- Шкідливі звички (куріння, алкоголізм);

- Неповноцінне харчування;

- Низька рухова активність;

- Порушення режиму праці та відпочинку.

* Інфекції.

2) Ендогенні:

* Інтоксикації.

* Порушення обміну речовин.

* Порушення регуляції.

* Порушення імунітету.

* Спадковість.

Таким чином, розвитку прискореного старіння сприяють багато чинників зовнішнього і внутрішнього середовища. Виявлення цих факторів і своєчасне їх усунення сприяють уповільненню темпу старіння [23].



Прогерія та її наслідки на організм дитини

Прогерія -- це патологічний стан, який характеризується комплексом змін шкіри, внутрішніх органів та обумовлений передчасним старінням організму.

Рис 3.1 12-літній хлопчик хворий прогерією

Основними формами є дитяча прогерія (синдром Гетчінсона-Гілфорда) та прогерія дорослих (синдром Вернера).

Дитяча прогерія спостерігається дуже рідко. У світі зареєстровано 48 випадків даної хвороби. Етіологія та патогенез невідомі. В більшості випадків дана хвороба є результатом кровноспоріднених шлюбів, що свідчить про автономно-рецесивний тип успадкування. В клітинах шкіри хворих виявлені порушення репарації ДНК та клонування фібробластів, а також атрофічні зміни епідермісу і дерми, зникнення підшкірної клітковини. Прояви даної хвороби з`являються на 2-3 році життя. Різко сповільнюється ріст дитини, шкіра стає тонкою, сухою, з`являються зморшки. Спостерігається атрофія м`язів, дистрофічні процеси в зубах, волоссі та нігтях; відмічаються зміни в опорно-руховому апараті, міокарді, порушується жировий обмін, мутніє кришталик, атеросклероз. Діти, що хворію даною хворобою доживають до 15 років та помирають від захворювань, які спостерігаються у людей похилого віку.

Прогерія дорослих, також, зустрічається досить рідко, її частота 1 випадок на 10 мільйонів. Має автономно-рецесивний тип успадкування. Припускають, що процес пов`язаний з порушеннями репарації ДНК. Клінічні прояви з`являються в період статевого дозрівання. Спостерігається сповільнення росту, атрофія підшкірної клітковини, тоншає епідерміс, в результаті чого руки та ноги стають тонкими, волосся стає сивим та випадає, розвивається катаракта. Більшість людей, що хворіють даною хворобою, помирають від атеросклеротичних ускладнень чи злоякісних новоутворень [24].

Рис 3.2 Захворюваність прогерією станом на травень 2014 року

3.3 Гени, що викликають старіння

Якби існували гени цілком відповідальні тільки за старіння, і старіння визначалося (у великій мірі) тільки ними, то в перспективі стала б можливою корекція генома і народження (в результаті штучного запліднення) не старіючих дітей, при цьому їх діти теж не старіли б. В недалекому майбутньому стане можливо змінювати гени і вже живе людини, за допомогою нанотехнологій [21].

Чи визначається генами відмінність тривалості життя, це ключове питання. Здавалося б, однозначно позитивно вирішує його відмінність в тривалості життя тварин землі, яке варіюються до 1-го мільйона разів, і від 10 до 50 разів всередині груп з однаковим рівнем організації. При цьому немає жорстких правил, на кшталт - великі тварини живуть більше маленьких, та й усередині одного виду, наприклад гризуни або птиці зустрічається дуже велика варіабельність. Деякі види черепах живуть в близько 300 років, звичайна щука може прожити 250.

Хоча немає переконливих доказів, що свідчать про вплив спадковості на тривалість життя у людини, на користь того, що така залежність існує, каже ряд статистичних досліджень.

Недавно, вивчивши ген найпростішого хробака, дослідники добилися збільшення тривалості його життя в 6-ть разів. Ці черви, мають довжину менше одного міліметра, складаються всього з тисячі клітин. Ні черви, ні мухи-дрозофіли (на яких теж проводили подібні експерименти) на старості років не страждають від діабету, раку або хвороби Альцгеймера, у них взагалі немає кісток. На відміну від людини це дуже прості організми. Поки таким способом вдалося впливати лише на старіння окремих примітивних організмів.

Старіння людини обумовлено не одним, а багатьма складними процесами, що протікають в організмі. Тому знайти один-єдиний керуючий ген - наприклад, ген старіння або ген смерті від якого все залежить, навряд чи вдасться, скоріше це буде декілька генів.

Можливо, в процесі старіння беруть участь не два-три, а всі (або майже всі) існуючі гени людини. І кожен ген по-своєму визначає кількість років, відпущених організму. При цьому шукати найголовніший, відповідальний за старіння ген (або декілька таких генів) все одно що шукати в мурашнику того головного мурашки який роздає керуючі накази своїм родичам.

Є думка, що генетичні чинники старіння все ж існують, і процес старіння регулюється спадковістю для звичайної людини в діапазоні приблизно 25%.

Гени, що визначають міжвидові відмінності тривалості життя дійсно гени довголіття. Поки неможливо якоїсь ген виразно віднести до цієї категорії, але передбачається що ці гени мають регулювати протягом безлічі процесів розвитку і дегенерації [21].



СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ

1. Москалёв А. А. Образование в области экологической генетики // Экологическая генетика. -- 2013. -- №1. -- С. 3 --11

2. Виленчик М. М. Біологічні основи старіння і довголіття / -- М.: Знання, 2002. --- 152 с.

3. Серов Л. Д. Иммунология старения // Рос. НИИ геронтологии МЗ РФ. -- 2009. -- №1. -- С. 3 -- 8.

4. Господарський І.Я. ІМУННА СИСТЕМА І СТАРІННЯ // MEDI Х ANTI-AGING. --- 2008. --- №2. -- С. 13 -- 18.

5. Montecino-Rodriguez En., Berent-Maoz B., Dorshkind K. Causes, consequences, and reversal of immune system aging // Medicine at UCLA. -- 2013. -- №4. -- P. 8 -- 12.

6. Pawelek G., Effros C., Caruso C., Remarque E. T-cells and aging. // Front. Biosci. -- 2008. -- №4. -- C. 216 -- 269.

7. Дикий І.Л., Холупяк І.Ю., Шевельова Н.Ю Микробиология. / -- М.: Нива России, 2006. -- 186 с

8. Воронкова Є.Г., Воронков Е.Г. Керівництво до практичних занять з імунології Микробиология / -- М.: Нива России, 2005. -- 186 с

9. Поляковa В. О. Геронтология и гериатрия: Автореф. дис.. д-ра биолог. наук. -- Санкт-Петербург, 2007. -- с. 41

10. Билинский Б.Т., Володько Н.А., Гнатишак А.І., Галай О.О. Онкология. / -- К.: Здоровье, 2004. -- 528 c.

12 Анисимов В.Н. Горячие точки современной геронтологии // ПРИРОДА. - 2007. - №2. - С. 11 - 13.

13 Заридзе Д. Г., Мень Т. Х. Приоритетные направления противораковой борьбы в России // Рос. онкол. журн. -- 2001. -- №5. -- С. 5 -- 15.

14 Мамаев В. Б., Бурлакова Е. Б., Кузнецов Л. В. Геронтологические аспекты возрастной смертности от злокачественных новообразований населения РФ // Успехи геронтологии. -- 2012. -- №4. -- С. 582 -- 589.

15 Санникова Т.Е., Марчук Г.И., Романюха А.А., Яшин А.И. СТАРЕНИЕ СИСТЕМЫ ИММУНИТЕТА И ДИНАМИКА СМЕРТНОСТИ. АНАЛИЗ РОЛИ АНТИГЕННОЙ // Успехи геронтологии. -- 2003. -- №12. -- С.91 -- 98.

16 Чеснокова Н.П., Невважай Т.А., Михайлов А.В. Патогенез гострого запалення. -- К.: Вища шк., 2004. -- 599 с.

17 Баландина Е. А Как справиться с воспалительными процессами, продлив себе жизнь // Здоровье и красота, Полезные советы. -- 2011. -- №1. -- С.12 -- 19.

18 Москалёв А. А.Старения и ген. -- СПб.: Наука, 2008. -- 358 с.

19 Москалёв А. А. ПЕРСПЕКТИВНЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ ГЕНЕТИКИ СТАРЕНИЯ И ПРОДОЛЖИТЕЛЬНОСТИ ЖИЗНИ // УСПЕХИ ГЕРОНТОЛОГИИ. -- 2009. -- Т. 22. -- № 1. -- 358 с.

20 Пристром М.С., Сушинский В.Э., Семененков И.И., Воробьёва Е.П. Старение физиологическое и преждевременное. Место статинов в предупреждении преждевременного старенияю // Медицинские новости. - 2009. - № 6. - с.25 -- 31

21 Анисимов В.Н. Молекулярные и физиологические механизмы старения. -- СПб.: Наука, 2003. -- 468 с.



ПЕРЕЛІК УМОВНИХ ПОЗНАЧЕНЬ

ВООЗ -- Всесвітня організація охорони здоров'я

Ig - імуноглобулін

ФГА -- фитогемагглютинин

ГУТ -- гіперчутливість уповільненого типу

NK -- клітини кілери

ЦНС -- центральна нервова система

СЗО РАМН -- північно-західне відділення російської академії медичних наук

ДНК -- дезоксирибонуклеїнова кислота

р 16 -- ген старіння

АТФ -- аденозинтрифосфат

WRN -- ген синдрома Вернера

АТМ -- ген синдрома Луі-Бар

Размещено на Allbest.ru

...