Текст книги "Психофизиология. Психологическая физиология с основами физиологической психологии. Учебник"

Половые различия в приспособлении к среде

Мужской организм более уязвим на каждом этапе своего развития. Любые повреждения или сбои в работе половой системы в пренатальный период ведут к формированию женского организма. Даже выкидыши мужских зародышей происходят чаще. Несмотря на то, что мальчиков рождается больше на 5 %, в первый год жизни их умирает больше, чем девочек, и к подростковому возрасту число детей разного пола становится приблизительно равным (Бразерс, 1993).

Причиной уязвимости мужского организма является наличие одной Х-хромосомы. Она отвечает не только за развитие пола, но связана и с активностью иммунной системы. У женщин, имеющих две Х-хромосомы, в случае какой-то недостаточности в одной из них активация соответствующих генов в другой приведет к корректировке изменений. В мужском организме подобной возможности нет. С Х-хромосомой связана цветовая слепота (дальтонизм), частота которого у мужчин составляет 8 %, а у женщин – только 0,5 %. Мужчины чаще страдают от инфекционных заболеваний.

Известно, что вероятность возникновения повышенного артериального давления у женщин выше, но умирают от него чаще мужчины (Бразерс, 1993).

По многим показателям женщина выносливее, чем мужчина. Например, среди жертв кораблекрушений выживает больше женщин. Есть данные, что женщины лучше и дольше переносят дезориентацию в пространстве и вращение, таким образом, и в космосе они более адаптивны (Бразерс, 1993).

У женщин лучше функционирует иммунная система. У них тимус (вилочковая железа) в которой происходит дифференциация Т-лимфоцитов, в три раза толще, чем у мужчин. И иммунных тел женщины вырабатывают больше, чем мужчины. Правда, следствием этого является и факт, что при пересадке органов реакция отторжения его у женщин выраженнее (Ильин, 2002).

В крови мужчин на 20 % больше эритроцитов (клеток, несущих кислород тканям). Это означает, что у них интенсивнее обмен веществ и они обладают большей энергией. В то же время процесс кроветворения у них менее эффективен. Дыхание у мужчин реже, но глубже, чем у женщин. При загрязнении воздуха вследствие этого мужчины подвергаются большей опасности, получая с дыханием больше вредных веществ (Бразерс, 1993).

Особенности энергетического обмена таковы, что, даже сидя и отдыхая, мужчина расходует больше калорий, чем женщина. При нагрузках же количество энергетических трат возрастает существенно и мужчина быстрее теряет силы. Результатом могут быть ссоры вечером, в выходные дни, когда мужчине нужен отдых после совместного пребывания на воздухе, а женщине хотелось бы разделить домашнюю нагрузку пополам. С годами мужчины также интенсивнее теряют способность к физическим нагрузкам. Каждые десять лет у женщины снижается переносимость нагрузки на 2 %, а у мужчины – на 10 %, так что 60-летняя женщина способна переносить 90 % нагрузки, которую она осиливала в 20 лет, а мужчина – только 60 %.

Таким образом, существуют значительные различия психофизиологических функций мужчин и женщин. Однако они не ставят представителей того или иного пола в положение ниже или выше другого. Мы все разные, и это является условием более эффективного функционирования людей как вида.

Словарь

Гаметный пол —

превращение первичной недифференцированной половой клетки в зрелый сперматозоид и яйцеклетку.

Гендер —

совокупность социальных и культурных норм, которые общество приписывает выполнять людям в зависимости от их биологического пола.

Гермафродитизм —

состояние двойственности репродуктивной системы, прежде всего наружных гениталий.

Диморфизм

(внешние и внутренние различия в формировании мужского и женского организма) контролируется не Y-хромосомой, а концентрацией половых гормонов в критический период развития организма.

Мужское сексуальное поведение

контролируется ростральным отделом гипоталамуса.

Женское сексуальное поведение

контролируется вентромедиальным ядром гипоталамуса.

Пол —

совокупность морфологических и физиологических особенностей организма, обеспечивающих половое размножение, сущность которого сводится в конечном счете к оплодотворению.

Пол генетический

определяется набором половых хромосом в кариотипе.

Пол соматический

применительно к соме (soma – тело, греч.) – совокупность клеток многоклеточного организма (исключая половые).

Пол фенотипический (акушерский, паспортный)

определяется по внешним гениталиям и вторичным половым признакам.

Половая дисфория —

состояние, при котором человек выражает неудовлетворенность своим полом.

Половые органы —

специализированные органы, обеспечивающие половое размножение. Различают гонады – репродуктивные органы (яички, или тестисы, и яичники), внутренние половые органы и внешние (гениталии). Гонады несут две функции: в них вырабатываются половые гормоны и половые клетки.

Пубертатный период —

период полового созревания, начинающийся у девочек в возрасте 9–11 лет, у мальчиков несколько позднее – в 12–13 лет.

Половая идентичность —

первичная идентификация человека с тем или другим полом, внутренняя потребность быть мужчиной или женщиной. В ее основе лежит фиксация мозга по мужскому или женскому типу в пренатальный период.

Репродуктивный цикл

у женщины называется менструальным (menses – месяц, лат.), в то время как у других млекопитающих есть эстральный цикл, или эструс, не имеющий месячной периодичности. В менструальном цикле ежемесячно происходит утолщение и утончение стенки матки. Цикл состоит из последовательности событий, которые контролируются гормонами гипофиза и яичника.

Сексуальная ориентация —

эротическое влечение к представителям того или иного пола.

Транссексуализм —

явление, при котором индивидуум ощущает себя человеком другого пола по сравнению со своим фенотипическим обликом, что отражает расхождение между биологическим и паспортным полом, с одной стороны, и половым самосознанием – с другой.

Феромоны —

класс химических веществ, выделяемых одним организмом для специфического воздействия на другой организм.

Контрольные вопросы

1. Что такое пол?

2. Асексуальные и сексуальные системы.

3. Половой диморфизм.

4. Закономерности половой дифференцировки в онтогенезе.

5. Механизмы детерминации пола в пренатальный период.

6. Половая дифференцировка мозга.

7. Нервный контроль сексуального поведения.

8. Особенности сексуального поведения у животных.

9. Особенности сексуального поведения у человека.

10. Феромоны и их влияние на сексуальное поведение.

11. Воздействие половых гормонов на человека.

12. Психофизиологические причины измененного сексуального поведения.

13. Половые различия познавательных процессов.

14. Половые особенности приспособления к среде.

Глава 18
Психофизиологические механизмы старения

А. Дюрер. Портрет матери художника

Существование организма связано с постоянным процессом обновления, при котором все молекулы, входящие в те или иные структуры нейрона, замещаются на новые. Однако этот процесс с возрастом приводит к накоплению повреждений, которые не успевают элиминироваться вследствие замедления хода обновления. Более того, часто сокращение умственной работы по мере взросления ведет к снижению числа возбуждающихся нейронов, а следовательно, к повышению вероятности их гибели. Все эти клеточные процессы влекут за собой когнитивные изменения, которые являются типичными болезнями старости.

Спутники старости

Демографическая ситуация и в нашей стране, и в мире меняется таким образом, что количество пожилых людей постоянно растет по отношению ко всему населению. Почти четверть населения старше 60 лет уже сейчас (Глозман, 1999).

Проблема старения в настоящее время заключается не столько в продлении жизни, сколько в улучшении качества функционирования организма в пожилом возрасте. Практически все пожилые люди имеют заболевания, одни из которых являются обязательными спутниками старости в данном регионе, другие свойственны всем возрастам, но в большей мере «расцветают» к старости. К последним относятся все хронические заболевания, которые в пожилом возрасте купируются гораздо труднее. Именно поэтому редкий пожилой человек не имеет целого букета хронических расстройств. Накоплению заболеваний способствует общественное мнение в нашей стране, согласно которому болезни – обязательный спутник старости, а значит, и пожилые люди относятся к ним как к неизбежному злу, не предпринимая дополнительных усилий для их лечения.

Бытует и такое ложное представление, как обязательное увеличение с возрастом веса человека. Действительно, пожилые люди имеют больший вес тела, чем в молодости. Однако это определяется не закономерностями физиологического развития организма, а социальными условиями существования. В пожилом возрасте люди снижают физическую активность, не уменьшая количество потребляемой пищи, что нарушает пищевой баланс. Исследование пожилых людей, проживающих в нецивилизованных условиях, обнаруживает отсутствие у них привычных для нас заболеваний и нарастания веса.

Рис. 18.1 (а, б). Распространенность слабоумия в США. В 1992 г., согласно результатам Фреймингемского исследования, в котором многократно оценивается состояние здоровья большой группы пациентов по мере их старения, преобладает слабоумие а), включая болезнь Альцгеймера б).

Различают нормальное и паталогическое старение. В норме с возрастом уменьшается масса мозга, происходит атрофия нейронов, расширяются желудочки, сглаживаются извилины.

К специфическим заболеваниям, свойственным старости, в наиболее развитых странах относятся болезнь Альцгеймера, инсульты, болезнь Паркинсона (рис. 18.1). При болезни Альцгеймера фиксируются симптомы, связанные с дисфункцией глубинных субкортикальных структур и задних отделов полушарий мозга при относительной сохранности лобных долей. При сенильной деменции отмечаются выраженные нарушения лобных долей в сочетании с субкортикальными расстройствами. Сосудистые деменции характеризуются массивно представленными субкортикальными симптомами при наличии фрагментарных симптомов от кортикальных структур различной локализации (Корсакова, 1999).

Рис. 18.1 (в, г). Данные по болезни Альцгеймера отличаются от результатов, представленных группой Восточного Бостона (возглавляемой Д. Эвансом из Медицинской школы Гарвардского университета), по-видимому, вследствие того, что Фреймингемская группа использует более широкое определение заболевания. Результаты этой группы, а также других групп, указывают на болезнь Альцгеймера как на ведущую причину слабоумия в конце жизни в). Здесь перечислены некоторые примеры излечиваемого в настоящее время слабоумия г) (Селко, 1992).

Происходящие в мозге изменения в процессе старения человека столь же разнообразны, как и структура самого мозга. У различных людей варьирует возраст, при котором проявляются признаки нарушений, набор и степень физических изменений, влияющих на интеллект. Большинство этих изменений обнаруживается в конце второй половины жизни, между 50–60 годами. Некоторые из них становятся заметными только после 70 лет, но наибольшие сдвиги отмечаются после 80 лет.

Исследование возрастных нарушений делает маловероятным предположение, что во всех этих явлениях лежит единый механизм старения. Скорее всего, они представляют собой совокупность различных процессов, происходящих в самых разных местах организма. Такое представление исключает возможность создания «эликсира молодости», на вере в который основываются регулярно предлагаемые в популярной печати средства против старения.

Возрастные изменения мозговой ткани

Существует связь мудрости пожилого возраста с возрастанием комплексности мозговой динамики (Anokhin e.a., 1996). Подтверждена гипотеза о монотонном возрастании с возрастом (с момента рождения до 70 лет) уровней фрактальной размерности ЭЭГ в лобной ассоциативной коре.

Возрастные изменения мозговой ткани наиболее изучены в нейронах. Уже отмечалось, что после рождения человека они не делятся, а в различные критические периоды формирования тех или иных способностей организма происходит массовая гибель нейронов, не успевших создать нужное количество взаимосвязей с другими нейронами. После 25 лет это явление только усиливается, однако в разных структурах протекает неодинаково. Известно, что в гипоталамусе гибель нейронов практически отсутствует, тогда как есть области, в которых у отдельных людей она может быть значительной и приводит к возникновению болезней – спутников старости.

Например, в большей мере теряют нейроны такие структуры мозга, как черное вещество (substantia nigra) и голубое пятно (locus coeruleus). При болезни Паркинсона эти области могут утрачивать до 70 % нейронов и более, что приводит к сильным нарушениям моторных функций. При старении потеря клеток в этих областях оказывается значительно ниже, хотя у некоторых стариков с симптоматикой, напоминающей начальный паркинсонизм (уменьшение гибкости, замедление движений, запинающаяся шаркающая походка), может отмечаться утрата 30–40 % исходного числа клеток (рис. 18.2) (Селко, 1992).

Значительные потери нейронов происходят в гиппокампе, что может отражаться на эксплицитной памяти у пожилых людей. Часто они могут легко вспомнить какие-то события из далекого детства, однако не в состоянии сообщить, что ели сегодня на завтрак. Это свидетельствует о нарушении перевода информации из кратковременного хранения в долговременное вследствие утраты нейронов. Полагают, что в среднем около 5 % нейронов гиппокампа гибнет за каждое десятилетие второй половины жизни, т. е. к 70–80 годам их теряется около 20 %. Эти сдвиги неравномерны, так как некоторые участки гиппокампа сохраняют практически все нейроны (Селко, 1992). В то же время доказано, что число нейронов может увеличиваться в процессе обучения за счет дифференцировки их из стволовых клеток. Эти клетки мигрируют в различные зоны мозга, прежде всего в префронтальную кору и гиппокамп. Возрастных ограничений для этого процесса пока не обнаружено.

Изменению в старости подвергается не только число нейронов, но и их функция. Это связано, прежде всего, с частичной атрофией их тел и дендритов (рис. 18.2). Когда подобные процессы происходят в коре и гиппокампе, у пожилых людей наступает ухудшение обучения, памяти, эмоционального реагирования, планирования поступков, изменение личности. Отмечается также дегенерация тел и аксонов некоторых секретирующих ацетилхолин нейронов, проецирующихся из базальной части переднего мозга в гиппокамп и различные участки коры (см. рис. 18.3).

Однако не все изменения нейронов, происходящие в пожилом возрасте, являются деструктивными. Некоторые из них отражают попытку мозга компенсировать утрату или сокращение других нейронов. Так, П. Колеман с соавторами (цит. по: Селко, 1992) указывают на рост дендритов в некоторых участках коры мозга и гиппокампа у людей в возрасте 40–50 лет. Этот процесс длится до начала старения, тогда как после 80 лет наблюдается атрофия дендритов. Исследователи предположили, что рост дендритов отражает попытку жизнеспособных нейронов нейтрализовать последствия происходящей с возрастом утраты соседних нейронов. По-видимому, компенсаторная способность при этом также теряется.

Рис. 18.2. Структуры мозга, обозначенные жирным шрифтом, участвуют в процессах обучения, памяти и рассуждений. В норме эти структуры претерпевают в конце жизни некоторые анатомические изменения, которые потенциально могут нарушить умственную деятельность. Перечисленные здесь изменения являются выборочными и обычно наблюдаются только в отдельных частях пораженных структур. Вес мозга также снижается с возрастом (график слева). Р. Терри с коллегами из Калифорнийского университета в Сан-Диего, которые собрали представленные на графике данные, пришли к выводу, что наблюдаемое снижение частично обусловлено сокращением крупных нейронов (Селко, 1992).

Экспериментально такая возможность показана на взрослых крысах. Оказалось, что у этих животных после стимуляции зрительной коры в ней появлялись более длинные и более сложные дендриты. Эти данные демонстрируют динамическую перестройку нейронных сетей и пластичность мозга даже в пожилом возрасте.

Рис. 18.3. Нейроны гиппокампа (фотографии вверху) окрашены в препаратах мозга, взятых у здоровых людей в возрасте после 50, 70 и 90 лет и у пациента с болезнью Альцгеймера (слева направо). Д. Флад и П. Колеман из Медицинского центра Рочестерского университета обнаружили, что средняя длина дендритов у таких нейронов увеличивается между средним и пожилым возрастом и уменьшается только у очень старых людей (рисунки внизу). Нормальный рост может отражать компенсацию деструктивных возрастных изменений в мозге. При болезни Альцгеймера связанный с возрастом рост дендритов не наблюдается (Селко, 1992).

Изменения могут происходить и в самих нейронах. Например, в их цитоплазме начинается накопление пучков спиральных белковых элементов, которые называются нейрофибриллярными клубками. Такие явления наиболее характерны для болезни Альцгеймера и связаны с развитием старческого слабоумия.

Эти клубки в небольшом количестве встречаются в норме и в более раннем возрасте. Однако их роль в здоровом мозге до сих пор не ясна. Высказано предположение, что образование нейрофибриллярных клубков при старении связано с возрастной модификацией белков цитоскелета, которая влечет за собой снижение эффективности передачи электрического сигнала в нейроне.

Кроме нейрофибриллярных клубков в цитоплазме нейронов мозга появляется большое число гранул, содержащих флуоресцирующий пигмент липофусцин. Он образуется в результате неполной деструкции богатой липидами мембраны нейрона. До сих пор нет доказательств функциональной значимости появления этих гранул для мозга. Согласно предположениям, они могут быть и повреждающими агентами, и маркерами долгожительства.

Возрастные изменения ненейрональной мозговой ткани

Изменения, способствующие нарушению мозговых функций в процессе старения, протекают и в глиальных клетках. Р.Терри (Terry, Davis, 1980) установил, что размер и число фиброзных астроцитов постоянно увеличиваются после 60-летнего возраста. Особенностью функционирования этих клеток является то, что они выделяют факторы, способствующие росту нейронов и их дендритов. Последствия этого пока не известны, хотя наиболее вероятным объяснением можно считать попытку мозга компенсировать сокращение количества и понижение эффективности нейронов.

Изменяется в процессе старения и внеклеточное пространство. У человека, обезьян, собак и некоторых других животных внеклеточное пространство гиппокампа, коры и других отделов мозга обычно заполняется сферическими отложениями, называемыми сенильными бляшками. Это очень медленно формирующиеся образования, являющиеся первичными агрегатами небольших молекул бета-амилоидных белков. Сенильные бляшки накапливаются также в кровеносных сосудах этих областей и в мозговых оболочках (рис. 18.4). До сих пор остается много неизвестных моментов метаболизма белка в живом мозге. Неясно, какие клетки синтезируют этот белок, а также каково влияние сенильных бляшек на окружающие нейроны у здоровых стареющих людей. Точно подтверждено лишь резкое увеличение их количества при болезни Альцгеймера.

Рис. 18.4. Ткань мозга 69-летнего человека с классическими признаками болезни Альцгеймера – сенильными бляшками и нейрофибриллярными клубками. Видная на этом препарате бляшка состоит из бета-амилоидного белка и расположенных по периферии поврежденных аксонов и дендритов (темные крючковидные структуры). Клубки, которые состоят из скрученных нитей, заполняют цитоплазму некоторых клеток (темные). Бляшки и клубки появляются также в мозге здоровых стареющих людей, но их значительно меньше и их локализация ограничена (Селко, 1992).

Многие изменения в стареющем мозге человека определяются накоплением в течение его жизни молекул с измененной активностью, которые могут, с одной стороны, влиять на сам геном человека, с другой – воздействовать на процессы, обеспечивающие целостность и функционирование клеток. Повреждение ДНК и накопление нарушений в генах, в свою очередь, приводит к снижению качества производимых ими белков и изменению активности нежелательных белков (например, способствующих развитию рака).

Старение ДНК

Любая клетка организма имеет особую ферментную систему, предназначенную для восстановления поврежденной ДНК, что в значительной степени повышает эффективность работы генома. Однако эта система к концу жизни постепенно ослабляет свою активность, в синтезе белка начинают участвовать поврежденные фрагменты ДНК. При старении также ослабляется клеточный контроль генетической активности (Холлидей, 1989).

В настоящее время обсуждается предположение о том, что в процессе старения участвует ДНК митохондрий. Известно, что митохондрии содержат собственный набор ДНК, способный программировать структуру 13 белков, связанных с запасанием энергии в клетке. При накоплении изменений в митохондриальной ДНК белки, программируемые ею, теряют свои свойства, что изменяет их активность. Нарушение функционирования белков, в свою очередь, может вести к несоответствию процессов клеточного дыхания и окислительного фосфорилирования в ходе образования АТФ. Следствием этого может быть накопление свободных радикалов, обладающих разрушительной силой (см. гл. 3). Взаимодействуя с любыми веществами клетки, прежде всего с мембранами и ферментами, они способствуют их повреждению. Таким образом, накопление изменений в митохондриальной ДНК ведет к изменению процесса запасания энергии в клетке и повреждению многих структур нейрона.

Причиной большей, чем в ядре, подверженности деструкции митохондриальной ДНК может быть более низкая эффективность ее защиты в органеллах. К тому же она постоянно подвергается атаке со стороны активного кислорода и других свободных радикалов, являющихся неизменными побочными продуктами реакций запасания энергии в митохондриях. Свободные радикалы либо отнимают, либо добавляют элементы к молекулам, меняя их функцию и структуру.

Показано, что активность цитохромоксидазы, ключевого фермента, кодируемого митохондриальной ДНК, снижается в мозге стареющих крыс. Подобные изменения происходят и у стареющих людей: например, выявлены определенные делеции (исчезновение части нуклеотидов) в последовательностях митохондриальной ДНК мозга у больных паркинсонизмом (Селко, 1992).

Нарушение последовательностей аминокислот в белках приводит к изменению вторичной и третичной их структуры, что, в свою очередь, предопределяет степень их активности. После сборки белки претерпевают множественные модификации, включающие окисление некоторых входящих в их состав аминокислот, гликозилирование (присоединение боковой углеводной цепи) и образование поперечных сшивок (прочных химических мостиков между молекулами). Эти модификации представляют нормальный процесс и обеспечивают выполнение белками их функций. При старении во многих белках накапливаются бесполезные модификации, обусловленные неверными последовательностями аминокислот, связанными с изменением структуры ДНК. Содержание таких окисленных белков в коже человека и его мозге прогрессивно увеличивается с возрастом.

У старых крыс их количество может достигать 30–50 % от общего количества белка. Известно достаточно редкое заболевание – прогерия, проявляющееся у молодых людей в раннем старении многих тканей. Оно сопровождается повышенным уровнем окислительных процессов в тканях и снижением антиоксидантной защиты организма. При этом заболевании у детей содержание окисленных белков достигает значений, в норме обнаруженных лишь у 80-летних стариков.

Среди белков клетки особое значение имеют ферменты, поскольку они катализируют большинство важных реакций в организме. Выявлено замедление активности некоторых ферментов, участвующих в синтезе медиаторов или их рецепторов. Чаще всего это обусловлено нарушением их третичной структуры. Кроме того, возможно изменение активности и протеиназ (ферментов, осуществляющих разрушение и вывод из организма окисленных и других белков), это также ведет к накоплению поврежденных белков. Возможно и снижение активности ферментов, инактивирующих свободные радикалы, что в еще большей мере воздействует на биохимические процессы в клетке и усиливает ее повреждение.

Дж. Карни и Р. Флад обнаружили большее количество окисленных белков у более старых, по сравнению с молодыми, мышей-песчанок, что приводит к выраженному снижению активности ряда ферментов (Селко, 1992). Падение ферментативной активности сопровождалось изменениями интеллекта у таких животных: более старые песчанки испытывали большие трудности при прохождении радиального лабиринта.

Однако в тех случаях, когда старым песчанкам вводили препарат N-третбутил-альфа-фенилнитрон, инактивирующий свободные радикалы и вследствие этого уменьшающий окислительный процесс, активность ферментов увеличивалась у них до уровня, выявленного у молодых. Биохимические изменения сопровождались видимыми поведенческими сдвигами: улучшалось время прохождения лабиринта. В то же время прекращение введения антиоксиданта вновь ухудшало и биохимические и поведенческие показатели.

У пожилых людей, не страдающих специфическими заболеваниями, снижение активности некоторых ферментов и содержания отдельных белков происходит лишь на 5–30 % в сравнении с нормой. Примерно так же сокращается число нейронов. Хотя 30 %-ное изменение может казаться большим, оно происходит постепенно и потому незаметно. Результаты исследования с помощью позитронной эмиссионной томографии показывают, что мозг здоровых 80-летних людей почти так же активен, как и мозг 20-летних, поскольку он обладает значительным физиологическим резервом, обеспечивающим его толерантность к утрате нейронов (Селко, 1992).

Окислительные процессы, связанные с активностью свободных радикалов, участвуют не только в изменении белковых молекул. Не менее опасные последствия обусловлены модификацией углеводородов и липидов, составляющих мембраны клеток под воздействием свободных радикалов. Большинство биохимических процессов в нейронах происходит на мембранах, которые, с одной стороны, окружают клетку, с другой – составляют ее органеллы (см. гл. 1). На мембранах идут биохимические реакции в митохондриях, сборка белка в рибосомах, синтез специфических для клетки веществ в структурах аппарата Гольджи.

С возрастом вследствие процессов, описанных выше, изменяется текучесть всех мембран, в том числе и мембран, окружающих синаптосомы, в которых находится медиатор, и мембран миелиновой оболочки, обеспечивающей прохождение импульса по аксону. Безусловно, это влияет на скорость передачи информации в мозговой ткани.

В пожилом возрасте нарушается переносимость лекарственных препаратов, что обусловлено повреждением функциональных способностей печени и почек. Обнаружена высокая чувствительность стариков к бензодиазепинам (например, к седуксену).

В то же время трудно с определенностью ответить на вопрос, какие процессы при старении являются первичными, а какие – вторичными. Возможно, что накопление изменений в геноме нейрона ведет к увеличению поврежденных молекул в нем. Такова же вероятность и обратного процесса, при котором накопление большого количества окисленных ферментов способствует изменению в структуре ДНК. По-видимому, оба эти процесса взаимно усиливают друг друга.

В последнее время обнаружено, что в организме человека наряду с программой, регулирующей клеточное деление, есть особая генетическая программа, реализация которой при определенных условиях приводит к гибели клеток (Агол, 1996). Обычно в онтогенезе при формировании некоторых органов человека первоначально возникает намного больше клеток, чем это необходимо для эффективного функционирования организма. Например, как уже было показано, при становлении нервной системы в критические периоды формирования тех или иных функций гибнет большое количество клеток. Их отмирание протекает без воспалительного процесса. Нейроны сморщиваются и постепенно распадаются на отдельные части, которые поглощаются специфическими клетками иммунной системы – макрофагами. Так гибнут клетки, которые не смогли установить необходимое для выживания число связей с другими нейронами.

В то же время в организме возможны ситуации, когда клетка получает специальный сигнал о необходимости гибели. Он передается через рецептор, активирующий внутриклеточный посредник – цАМФ, действие которого приводит к изменению набора внутриклеточных РНК. Следствием этого является активация ферментов, способных разрушать ДНК и белки. Их называют по этой функции нуклеазами и протеазами. Процесс деградации клетки заканчивается распадом клеточного ядра и затем самой клетки. Это явление называется апоптозом (листопад, греч.), поскольку процесс распада клетки на отдельные единицы под микроскопом напоминает это природное явление (Агол, 1996), (рис. 18.5).

Рис. 18.5. Электронные микрофотографии контрольной клетки а) и клетки в состоянии апоптоза б). Апоптозная клетка раздроблена на отдельные кусочки, многие из которых содержат фрагменты уплотненного хроматина (на фотографии – темноокрашенное вещество) (Агол, 1996).

Доказано, что система регуляции клеточного деления и клеточной смерти связаны между собой. Апоптоз – мощное средство профилактики раковых заболеваний. Существуют специальные гены, которые являются антионкогенами, например, кодирующий белок р53. Он сдвигает равновесие внутри клетки в сторону апоптоза, если деление клетки несвоевременно, ликвидируя таким образом потенциально опасную ситуацию. В клетках злокачественных новообразований у человека обнаружен измененный белок р53, программируемый мутированным геном, что оставляет клетки без надежного контроля.

Нарушение в обмене веществ при заражении клетки вирусом также может привести к апоптозу. Эта приспособительная реакция позволяет сохранять целостность организма за счет гибели отдельных, инфицированных клеток.