Structura celulară
Tulburările de structură și metabolismul celulelor cu îmbătrânire sunt atât de importante încât ele duc la moartea lor. Pentru a înțelege mecanismul îmbătrânirii, este foarte important să ne imaginăm mărimea, secvența și rata mortalității celulare. Până acum disputele cu privire la un posibil rol de reducere a vârstei a cantității de celule în destinul unui organism îmbătrânit nu se opresc. Potrivit unor cercetători, majoritatea modificărilor metabolismului și funcției organismului la vârste înaintate sunt determinate de o scădere simplă a numărului de celule, o scădere a cantității de protoplasm activ; conform altora, efectul morții celulare asupra stării corpului nu este semnificativ, rolul principal fiind jucat de schimbarea schimbului de elemente celulare rămase.
Estimările comparative indică o scădere inegală a numărului de celule din diferite organe. De interes deosebit este schimbarea numărului de celule nervoase. Se estimează că numărul total de elemente nervoase din creier scade cu 10-20%, iar în unele departamente cu 30-50%. Astfel, până la vârsta de 80 de ani, numărul de celule nervoase din ganglionii spinării la oameni este redus cu 30%, numărul de fibre nervoase dintr-un număr de nervi este redus cu 32%. În cortexul cerebral, cea mai mare scădere a celulelor nervoase apare în gyrusul temporal superior, cel mai mic în gyrusul postcentral.
După 70 de ani la om, pierderea neuronilor corticali este de 1,4% pe an. Numerele similare pentru pierderea celulelor nervoase au fost obținute în studiile pe animale experimentale. La șobolanii vechi, numărul de neuroni corticali scade cu 26,7%, iar numărul celulelor Purkinje ale cerebelului scade cu 21,9%. Soarecii vechi din cortexul cerebral pierd până la 32% din numărul total de neuroni.
O scădere semnificativă a numărului de celule apare în alte organe. La șobolanii vechi (33 luni), 28% din fibrele musculare ale mușchilor scheletici se degenerează. În mușchiul cardiac al șobolanilor tineri (în vârstă de 30 de zile), masa musculară într-o anumită zonă a inimii ocupă 82,3%, iar la vârstă (700 de zile) 57%. Se observă o scădere semnificativă a numărului de celule cu îmbătrânire în glandele suprarenale, glandele tiroide și sexuale, numărul de celule albe din sânge și eritrocite este ușor redus.
Numărul de nefroni renași la bătrâni scade cu 30-50%, numărul de alveole pulmonare la șobolanii vechi - cu 40%. Toate acestea conduc la o scădere a masei totale a celulei. Masa celulară la bărbații în vârstă de 47 de ani este de 47% din greutatea corporală totală, iar la cei de 70 de ani - doar 36%, adică, scade cu 30,6%. Masa corporală slabă la femei de la 25 la 70 de ani scade cu 34%.
Scăderea numărului de celule nu are același efect asupra nivelului de activitate al diferitelor organe în vârstă înaintată. Se știe că cu o activitate normală și relaxată a corpului, unele dintre celulele sale sunt oprite de la locul de muncă. Cunoscute capilare „duty“, alveolele pulmonare, unitățile neuromotorii din mușchi, nefronilor din rinichi, care sunt activate doar în timpul activității intense. La vârsta înaintată, în legătură cu moartea mai multor celule, rezerva de întărire a lucrării corpului este limitată. Mai mult, ca rezultat al scăderii funcției celulelor individuale, aceeași funcție de organ este efectuată la diferite perioade de vârstă printr-un număr inegal de elemente celulare. Când face același lucru, bătrânul a activat un număr mai mare de fibre musculare, unități neuromotorii, decât un bărbat de vârstă mijlocie. Un anumit nivel al formării de anticorpi este menținut la o vârstă înaintată, cu participarea mai multe celule ale sistemului imunitar, iar la animalele tinere - datorită activității mai mare a fiecăreia dintre aceste celule, datorită capacității mari a biosinteza proteinelor în ele.
În dezbateri aprinse despre rolul numărului de celule modificări în mecanismul de îmbătrânire subestima cercetătorii că scăderea numărului de celule în diferite grade de influență asupra activității diferitelor organe. In cele mai multe organe (mușchi scheletici, rinichi, ficat), activitatea tuturor celulelor combinate pentru a obține un efect unic funcțional - reducerea mușchilor scheletici, urina, bila, etc. Mai multe alte este relația dintre celulele sistemului nervos central ... Aici, dintr-o mare cantitate de celule, grupuri separate formează centre nervoase specifice, care reglează o anumită funcție. Acesta este motivul pentru reducerea numărului de celule nervoase pot afecta semnificativ activitatea unui centru nervos și a celor de la periferia țesuturilor, care sunt reglementate de centru, t. E. mai funcțional omogenitate, cu atât mai puțin reflectat moartea celulelor individuale în activitățile întregului corp.
Principala manifestare morfologică a îmbătrânirii este atrofia organelor și țesuturilor, caracterizată prin scăderea numărului de celule parenchimale. Atrofia poate să apară cu o scădere a dimensiunii celulelor, fără a schimba dimensiunea sau cu o creștere (hipertrofie compensatorie).
Moartea celulară în timpul îmbătrânirii nu este instantanee. Acesta este un proces care se dezvoltă treptat. De aceea, în orice organ de vârstă înaintată, puteți găsi cea mai largă gamă de celule - de la complet neschimbate până la profunde, moarte. Această varietate de modificări celulare și creează o specificitate calitativă a țesutului îmbătrânit, organ.
Moartea celulelor este precedată de schimbări semnificative în structura sa, capturate prin microscopie obișnuită. Mărimea multor celule la vârste înaintate scade. Morfologia modernă descrie numeroase fenomene structurale care caracterizează îmbătrânirea celulelor: de la cele inițiale, capturate numai prin metode foarte sensibile, până la structuri celulare, schimbări evidente, evidente, schimbătoare. Este important ca, în afară de schimbările structurale, structurale distructive, să fie remarcate. Datorită acestor reacții adaptive, manifestarea vitauctului în celule individuale, organul poate rămâne permanent, în ciuda morții unei părți a celulelor. Unul dintre cele mai importante mecanisme ale vitauktului este că atunci când o parte din celule mor pe restul celulelor, se pune o mare încărcătură. Ca rezultat, funcția lor (hiperfuncția), sinteza proteinelor și creșterea celulelor în mărime (hipertrofie) este activată. Celulele hipertrofite se găsesc în creier, inimă, ficat, glande ale secreției interne. Cu alte cuvinte, unele celule la vârsta înaintată se caracterizează printr-un nivel ridicat, intens al metabolismului. Cu toate acestea, în majoritatea celulelor, semnele îmbătrânirii lor cresc.
În special acumularea în mod clar în celule a pigmentului lipofuscin. Unii cercetători îl numesc pigmentul vârstnic sau pigmentul vârstei înaintate. B. Strehler consideră că cantitatea de lipofuscin poate determina chiar vârsta celulei. Se estimează, de exemplu, că rata de acumulare a pigmentului este de 0,6% volum intracelular de peste 10 ani. La persoanele în vârstă de 90 de ani, 6-7% din volumul total al celulelor pare a fi un pigment umplut.
O mulțime de lipofuscin se acumulează în celulele neuniforme. Numărul de neuroni pigmentați din cortexul cerebral al șoarecilor crește de la 27 (la animale vechi de 5 luni) la 70% (la animale vechi de 20 de luni). În celulele neurosecretorii ale hipotalamusului, fracția de volum a granulelor de lipofuscin crește cu mai mult de 100%. Se presupune că lipofuscinul este un grup de produse ale activității vitale a celulei, produsele degradării organoizilor săi; aceasta este o expresie obiectivă a uzurii celulelor.
Odată cu îmbătrânirea, există modificări vizibile în structura nucleului celulei. În multe celule există o diminuare a dimensiunii nucleului, apar ridurile, apar nuclee neregulate și apare o distrugere completă sau incompletă. Este foarte clar că procesul de transcriere a fost modificat semnificativ în nucleele celulare cu astfel de tulburări structurale pronunțate și, fără îndoială, aceste celule sunt pe cale de a muri.
În timpul îmbătrânirii celulei, se observă schimbări cantitative și calitative în relația dintre nucleul său și citoplasmă. Potrivit lui VN Nikitin, controlul nuclear asupra citoplasmei scade odata cu varsta. În nucleul, în aparatul său genetic, începe procesul de sinteză a proteinelor, care stau la baza întregii citoplasme a celulei. De aceea, schimbările în activitatea nucleară duc invariabil și inevitabil la degradarea citoplasmei și a întregii celule.
Cu o creștere a numărului de nuclee, zona de contact dintre nucleul celular și citoplasm crește, legăturile de schimb între ele se îmbunătățesc și, într-o oarecare măsură, se restabilește relațiile nucleotid-citoplasmatice.
Împărțirea celulelor active se elimină în procesul următoarei diviziuni din multe schimbări care apar în timpul vieții. Celulele care au pierdut această capacitate mobilizează alte mecanisme, inclusiv formarea de nuclee.
Pentru viața normală a unei celule este importantă nu numai generarea unei cantități corecte de anumite substanțe, ci și transportul lor către diferitele sale scopuri. Pentru transportul intracelular, în special proteinele, există un sistem special de tuburi microscopice, perforând celula, reticulul endoplasmatic. Transportul proteinelor este asigurat, de asemenea, de faptul că ribozomii - locurile de asamblare a moleculelor de proteine - sunt adesea atașate la reticulul endoplasmatic, furnizând proteine acolo. Există o relație clară între gradul de degradare a celulelor legate de vârstă și distrugerea ribozomilor, reticulul endoplasmatic. Pe măsură ce crește numărul de ribozomi din celulă, se observă distribuția inegală a numărului de ribozomi și se observă multe ribozomi izolați.
Natura a concentrat mecanismele de bază ale generării de energie în organele speciale ale celulei - mitocondriile, lăsând blocuri în locuri individuale pentru furnizarea de energie urgentă. Reducerea activității funcționale a mitocondriilor, rata consumului de oxigen, și sinteza ATP, scăderea legate de vârstă numărul mitocondriilor în celulele diferitelor organe, precum și schimbări substanțiale în ultrastructura mitocondrie - unitățile de bază, limitând alimentarea cu energie a celulelor din bătrâneții. Odată cu aceasta, procesele de vitaukt se dezvoltă în mitocondrii. Adesea, scăderea numărului de mitocondrii este combinată cu o creștere a mărimii acestora - apar mitocondriile gigante. În unele cazuri, se observă un număr mare de organele mici.
În ultimii ani, atenția gerontologilor este atrasă de organoizii celulozei - lizozomul. Se numesc pungi de sinucidere. Lizozomii conțin multe enzime active - hidrolaze, separate de citoplasma din jur printr-o membrană. În lizozomi, există o ADN polimerază care poate pătrunde în nucleul celulei, perturba structura ADN. Când membranele lizozomice se rup, toate enzimele intră în citoplasma celulei și își pot distruge structura. Aceasta duce la moartea părților individuale ale celulei sau a celulelor întregi. Se presupune că, odată cu îmbătrânirea, rezistența membranelor lizozomale este redusă. În plus, activitatea unui număr de enzime lizozomale în vârstă înaintată este în creștere. Toate acestea, în condițiile încălcării relațiilor intracelulare, pot duce la ruperea lizozomilor, la eliberarea enzimelor foarte active din ele, la moartea celulelor. Mulți consideră acest mecanism drept un exemplu de întrerupere activă a vieții unei celule în procesul de îmbătrânire.
Trimiteți-le prietenilor: