XIV Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2022

Актуальность:

Теоретически живые организмы могут жить весьма длительное время, неограниченно долго. О возникновении феномена смерти в процессе эволюции, рассказал в своей лекции, прочитанной в 1881 году во Фрайбурге, Август Вейсман: «Я рассматриваю смерть не как первичную необходимость, а как нечто, приобретенное вторично в процессе адаптации. Таким образом, смерть предназначена, для того чтобы обеспечить сменяемость поколений, без чего невозможно эволюционное развитие. Без постоянно происходящей смены поколений, вид перестанет приспосабливаться к постоянно изменяющимся условиям и может исчезнуть. А с ним исчезнет и геном, на появление которого эволюция потратила миллионы лет.

Задачи:

Отразить наиболее ярких ученых, занимающихся проблемами геронтологии. Показать неоднозначность данной темы.

Проблемы старения издревле занимала умы людей. Выяснить причины этого явления, затормозить процесс старения организма интересовало многих исследователей. На данный момент существует сотни исследований, имеющих научное обоснование, имеются два направления ученых, одни из которых утверждают, что старения результат накопления случайных повреждений и ошибок, дефектов становится слишком много, и организм умирает. Вторые считают, что старение имеют глубокий биологический смысл – это последние этапы нашего индивидуального развития, запрограммированные в генах. В наших генах закодированная программа, которая запускается в молодом возрасте и заставляет нас стареть. Гены смерти человека пока не найдены, но в XX – обнаружены гены смерти человеческих клеток, апоптоз.

Наиболее ранней теорией старения это митохондриальная, впервые была предложена в 1978 году. В 1980 году Микелем с соавторами была предложена свободнорадикальная митохондриальная теория старения, которая опирается на мнение Хармана о том, что главным источником свободных радикалов в клетке являются митохондрии. Свободнорадикальная митохондриальная теория старения, представляющая собой модификацию свободнорадикальной теории старения, утверждает, что старения у людей и животных обусловлено накоплением повреждений в митохондриях и в митохондриальной ДНК. О возможной связи митохондрий с процессами клеточного старения есть и более ранние работы, однако 1972 году Харман предложил, что продуцируемые именно митохондриями свободные радикалы могут быть причиной старения, таким образом дополнив свою оригинальную теорию. Митохондрии являются основными продуцентами свободных радикалов в эукариотических клетках. Свободные радикалы, такие как: супероксиданион-радикал или гидроксид-радикал, в норме образуются в митохондриях в ходе работы дыхательной цепи, обеспечивающей синтез АТФ, как основной энергетической «валюты» клетки. Они повреждаются свободными радикалами и митохондриальная ДНК, в отличие от ядерной, не защищена гистонами или другими ДНК-связывающими белками, следовательно, больше подвержена разрушению, апоптозу самих клеток. Сторонники митохондриальной теории старения полагают, что в основе старения лежит прогрессивная потеря функции митохондрии в различных тканях организма. В пользу данной точки зрения свидетельствует следующие данные: во-первых, накопление в митохондриальной ДНК различных мутаций в тканях пожилых людей приводит к снижению активности ферментов, обеспечивающих перенос электронов в дыхательной цепи, в лимфоцитах, скелетных мышц и кардиомиоцитах; во-вторых, как следствие этих процессов - увеличение продукции активных форм кислорода (АФК) и прогрессивное перекисное окисление липидов и белков мембран, а также изменение морфологической структуры митохондрий и снижение мембранного потенциала митохондрий, обеспечивающего энергию для синтеза АТФ.

К концу 90-х годов работами Владимира Петровича Скулачева стало понятно, что митохондрии - не только «энергетическая станция» клетки, но и важнейший источник свободных радикалов, наносящих вред при самых разных патологиях, эти процессы можно остановить, если воздействовать на митохондрии антиоксидантами, нейтрализующими свободные радикалы. Утверждение Скулачева отражает прерывание программы, понижая уровень митохондриально активных форм кислорода. Встал вопрос как уменьшить концентрации АФК и как использовать и направлять антиоксиданты в митохондрии. Для этих целей применил так называемые «Ионы Скулачева» (Sk⁺ и Sk^-). Заряд этих ионов, например, тетрафенилфосфоний, экранирует, что препятствует образованию «водной шубы» вокруг иона и повышает его способность проходить через липидный барьер биомембран. Под воздействием большого количества АФК у митохондрий происходит открытие «пор», и одновременно между мембранами исчезает разность потенциалов, что делает невозможным поступление в органоид нужных для него веществ, вследствиечего происходит митоптоз (гибель митохондрий). В.П. Скулачевым и его коллегами был разработан новый тип антиоксидантов – митохондриально адресованные антиоксиданты. Их особенность в том, что они накапливаются только в митохондриях, не затрагивая остальные части клетки. Кроме того, конструкция созданных антиоксидантов позволяет им быть веществами «многократного действия» – в отличие от более традиционных аналогов, они не расходуются после взаимодействия со свободными радикалами, а восстанавливаются в прежнее активное состояние самими митохондриями.

В начале 70-х годов. В.П. Скулачевым в соавторстве с доктором химических наук Л.С. Ягужинским и академиком С.Е. Севериным было высказано предположение, о том, что проникающие в клетку катионы могут быть использованы митохондрией как «молекулы-электровозы» для накопления в них незаряженных веществ, присоединенных к этим катионам. По мнению ученых, важна именно конструкция «катион плюс антиоксидант», иначе проблему можно было бы решить поглощением большого количества природных антиоксидантов. Антиоксидант с катионом избегает ферментов - уборщиков, поскольку стремительно втягивается в митохондрии. Первым использовал этот принцип и прицепил к «электровозу» известный антиоксидант – коэнзим Q британский биохимик Майкл Мерфи. Коэнзим Q способен придавать свободному радикалу лишний электрон и таким образом восстанавливать его до безвредного кислорода.

В. Скулачев рассматривает старость не как нечто неизбежное, с которым бессмысленно бороться, а как результат выполнения одной из программ, заложенной в гены человека. По мнению Академика, старение является одним эволюционных инструментов, которые помогают естественному отбору выбирать наиболее приспособленных особей за наиболее короткое время. Кроме того, сама эволюция невозможна без постоянной смены поколений, и старение, безусловно, способно ускорять эту смену. В данный период, для прогресса человек более не использует классические эволюционные механизмы, поскольку человечеству удалось выйти из-под контроля естественного отбора в дарвиновском понимании. Человек более не приспосабливается к среде, а, наоборот, стремится переделать ее под себя. Чем глубже биологи разбирают и проникают в данный механизм функционирования живых систем, тем больше они подтверждают, что сама природа старается держать под контролем все процессы, происходящие в организме, особенно, если они связаны с его развитием и с наследственностью. Умирать по программе могут не только одноклеточные, но и многоклеточные организмы. Для удобства изложения нам понадобится новый термин, обозначающий запрограммированную смерть организма.

Выражаем благодарность к.б.н. доц, М. М. Павловой за помощь в выполнении работы.

Список литературы:

1. Скулачёв В.П. Феноптоз: запрограммированная смерть организма/ Биохимия. -1999. -64(12): 1418-1426 с.

2. Ястребов А.П., Мещанинов В.Н. «Старение, перекисное окисление липидов и биовозраст», Екб 2005

3. Основы биологии старения: учебно-методическое пособие / Е.П. Дрождина, О.В. Столбовская, Н.А. Курносова, Н.А. Михеева. – Ульяновск: УлГУ, 2017.

4.Анисимов В.Н. Приоритетные направления фундаментальных исследований в геронтологии: вклад России. Успехи геронтол. 2003

5. "Очерк общей теории старения и где ошибаются современные геронтологи" В.П. Скулачев (1999)

6.Владимир Скулачев, Максим Скулачев, Борис Фенюк "Жизнь без старости", Москва 2013 год.