ЖУРНАЛ ОБЩЕЙ БИОЛОГИИ, 2007, том 68, № 1, с. 35-51
УДК 57.017.6:613.98
ДИФФЕРЕНЦИРОВКА КЛЕТОК РАДИАЛЬНОЙ ГЛИИ В АСТРОЦИТЫ -ВЕРОЯТНЫЙ МЕХАНИЗМ СТАРЕНИЯ МЛЕКОПИТАЮЩИХ
© 2007 г. А. Г. Бойко
Национальный аграрный университет Украины 03041 Украина, Киев, ул. Героев Обороны, 15 e-mail: boyko-l@rambler.ru
Поступила в редакцию 05.06. 2006 г.
Представлен краткий обзор ряда малопонятных фактов геронтологии, предпринята попытка создания новых представлений о феномене старения. В основу положена астроцитная гипотеза старения млекопитающих, которая сводится к тому, что старение млекопитающих это ни что иное, как генетическая болезнь со смертельным исходом, причиной которой является приобретение в процессе эволюции тероморфной линии позвоночных всего лишь одного признака: - трансформации клеток радиальной глии (РГ) в звездчатые астроциты в постнатальный период развития, т.е. исчезновения эмбриональных радиальных путей миграции нейронов из пролиферативных зон к местам их конечной локализации в мозгу взрослых особей, что является причиной постмитотичности мозга млекопитающих. Исчезновение РГ индуцирует каскад системных процессов, которые названы как механизм возрастзависимого самоуничтожения млекопитающих (МВСМ). Исчезновение клеток РГ запрещает замену исчерпавших жизненный ресурс нейронов - жестко специализированных клеток с ограниченными репаративными возможностями и сроком службы. По истечении определенного периода, в результате необратимых патологических изменений в нейронах (и особо в гормонсинтезиру-ющих) начинает неуклонно и неблагоприятно изменяться уровень гомеостаза, что наносит ущерб системам жизнеобеспечения организма млекопитающих, посредством чего прерывается течение его жизни, а видоспецифичная максимальная продолжительность жизни определяется скоростью метаболизма в организме. МВСМ, видимо, является проявлением общего эволюционного принципа - замены внешних факторов смерти нестареющих многоклеточных организмов на внутренние.
До сих пор не прекращена начатая еще во времена А. Вейсмана дискуссия о приемлемости двух концепций старения: смерть как результат: накопления случайных поломок или включения программы "самоубийства". В ряде обзоров (Халяв-кин, Яшин, 2003) сделан вывод о том, что даже такие общепринятые концепции, как свободно-радикальная и теломеро-теломеразная гипотезы не вполне пригодны для объяснения первопричины старения. Вильямс (Williams, 1957) суммировал аргументы против идеи программированной смерти: в природе практически все животные умирают в относительно молодом возрасте от случайных причин. Другими словами - если существует механизм программированной смерти, то он не может определять продолжительность жизни (ПЖ) у подавляющего числа особей популяции; поиски механизма программированной смерти успехом не увенчались; трудно представить то, как такой признак (программа смерти) мог бы возникнуть в процессе естественного отбора.
Поэтому в наши дни ряд известных геронтологов, например супруги Л.А. и Н.С. Гавриловы (Gavrilov, Gavrilova, 2002), идеи Вейсмана (Weismann, 1889) о том, что старение и смерть есть "нечто вторичное, возникшее в процессе адапта-
ции" (теория программированной смерти, ТПС), именуют не иначе как "усопшими".
В.П. Скулачев (1999, 2001), пытаясь обновить ТПС, предложил концепцию феноптоза. Запрограммированная смерть организма, или феноптоз, -это самоликвидация индивидуума в интересах популяции, а также ее последний рубеж защиты от эпидемий и монстров с нарушенной генетической программой. В свете этих идей смерть от старости рассматривается как одно из многих проявлений феноптоза, вызываемое включением программы самоликвидации у особей, оказавшихся бесполезными или вредными для популяции.
Что же касается конкретных механизмов старения, то анализ литературы позволяет сделать вывод, что большинство авторов, например Джонсон (Johnson et al., 1999), уверены, что феномен старения можно свести к небольшому числу клеточных и организменных процессов, таких как программированная клеточная смерть или апоптоз, накопление повреждений молекулами мтДНК, укорочение теломер при митозе, дефектов клеточного цикла, и т.д. В.П. Скулачев, ключевую роль в процессе старения отводит апоптозу. Его аргументы кажутся убедительными, однако они не произвели
35
3*
на других исследователей должного впечатления. Возражения вызывают представления о соотношении и взаимозависимости феноптоза (запрограммированной гибели отдельных органов или органоптоза) и апоптоза, точнее цепь событий: запрограммированная гибель митохондрий, или митоптоз, - апоптоз, - органоптоз - феноптоз (Skulachev, 1999), так как очевидно, что связи между этими процессами гораздо сложнее и мало предсказуемы (Ванюшин, 2001; Калуев, 2003). Создается впечатление, что упоминаемые В.П. Скулачевым факты носят единичный характер, зачастую они довольно спорны и могут по-разному трактоваться в зависимости от убеждений исследователя (Калуев, 2003).
ПРИЧИНА ПРОТИВОРЕЧИВОСТИ
ИЗВЕСТНЫХ ТЕОРИЙ СТАРЕНИЯ
Обсуждая ту или иную теорию старения, авторы, как правило, упускают из вида существование видов многоклеточных организмов, которые фактически не подвержены старению и обладают потенциальным бессмертием, чему не препятствуют ни генерация реактивных форм кислорода (РФК), ни укорочение теломер, апоптоз и другие процессы, которыми обычно объясняют старение. Более того, эти виды имеют длительную эволюционную историю, и их эволюционные предшественники в большинстве случаев были также потенциально бессмертны. Игнорирование этих фундаментальных фактов геронтологии, видимо, имеет очень простую причину - исследователи не могут их объяснить.
К сожалению, единой классификации процессов старения не существует, а потенциальное бессмертие доказано только для гидры (Cnidaria vulgaris) (Mart'inez, 1998). Финч (Finch, 1990) классифицирует живые существа на: быстро стареющих, постепенно стареющих и имеющих пренебрежи-мое старение. Термин "пренебрежимое старение" обозначает темп старения, который трудно статистически отличить от нуля в масштабах данной выборки, а также "нестарение" - нулевую корреляцию между возрастом и вероятностью смерти. Предложены (Finch, Austad, 2001) минимальные критерии для отнесения конкретного вида в эту категорию: отсутствие увеличения темпа смертности и заболеваемости с возрастом после полового созревания, снижения темпа размножения и ряд физиологических показателей. Такие существа должны стареть так медленно, что зафиксировать какие-либо возрастные изменения было бы практически невозможно.
Кроме пресноводной гидры к ним относят, например: много видов морских окуней (рода Se-bastes) (Leaman, Beamish, 1984; Cailliet et al., 2001; Munk, 2001); пресноводную черепаху Блэндинга (Emydoidea blandingii); расписную черепаху (Chry-
semys picta); значительную часть древесных форм сосудистых растений (Finch, Austad, 2001); а также морских ежей, которые могут жить неопределенно долго, размножаясь в любом возрасте, причем чем старше, тем активнее (Ebert, Southon, 2003). Петнейк (Patnaik, 1994) к видам с пренебрежимым старением относит крокодилов, а Кара (Kara, 1994) - хвостатых амфибий. Весьма правдоподобно, что видов с пренебрежимым старением очень много. Не исключено, что в ближайшем будущем в эту категорию будут относить многие виды двустворчатых моллюсков, виды омаров (Homarus), птиц.
СПЕЦИФИЧЕСКИЕ ПРИЗНАКИ "БЕССМЕРТНЫХ" ОРГАНИЗМОВ
Гидра (Cnidaria vulgaris) относится к одной из наиболее близко стоящих у основания эволюционного дерева группы многоклеточных животных -кишечнополостных. О потенциальном бессмертии этого организма впервые сообщил Брейан (Brien, 1953), доказал факт потенциального бессмертия Мартинез (Mart'inez, 1998).
Гидра имеет простое строение: трубка, сформированная из примерно 20 клеточных типов, являющихся продуктами дифференцирования трех линий стволовых клеток (СК) с неограниченной способностью к самообновлению: двух эпителиальных и одной интерстициальной (Campbell, 1965, 1967a). Поразительная особенность гидры - динамика ткани. Эпителиальные клетки стенки тела непрерывно пребывают в митотическом цикле и как бы текут с середины тела к его концам, постоянно перемещаясь или вверх к голове, или базально к вегетативным почкам, или к подошве. Клетки гидры имеют очень короткую ПЖ. Неделящиеся дифференцированные клетки замещаются в теле гидры в течение 20 дней (Campbell, 1967b). Таким образом, специализированные клетки выполняют строго определенную функцию, и имеют ограниченную жизнеспособность. Связанные с возрастом изменения в этих клетках, способные повлиять на функционирование организма, предотвращаются их быстрой сменой на новогенерированные. Видимо, эта способность и является причиной потенциального бессмертия гидры. Тем не менее, варьируя внешними условиями, можно добиться старения и у гидры (Comfort, 1979; Лэмб, 1980). При неблагоприятном изменении температуры или состава воды деление клеток замедляется, гидра стареет и гибнет, т.е. в зависимости от условий среды потенциально нестареющий организм может находиться в стареющем или в нестареющем состоянии (Халявкин, 1998), что зависит исключительно от внешних причин.
Виды костистых рыб. У рыб наблюдается преимущественно быстрое или постепенное старение, напоминающее старение млекопитающих.
Тем не менее ряд видов, например, рода Sebastes демонстрирует пренебрежимое старение (Guerin, 2004). У старых особей Danio rerio не обнаружено скоплений гранул липофусцина в клетках мышечной ткани, наблюдается высокий уровень активности теломеразы в клетках соматических тканей от эмбрионального состояния по крайней мере до 93 лет. Эти феномены авторы объясняют тем, что у этой рыбы рост и клеточная пролиферация происходит пожизненно (Klapper et al., 1998; Kishi et al., 2003).
ОТ БЕССМЕРТИЯ К САМОУНИЧТОЖЕНИЮ.
ВЕКТОР ЭВОЛЮЦИИ ЦВЕТКОВЫХ РАСТЕНИЙ
У голосеменных и двудольных среди покрытосеменных взрослое дерево состоит из вторично утолщенного стебля (ствола) с вторичным разветвлением, корня, листьев, и репродуктивных органов, при этом ствол и корень - постоянные органы и существуют пожизне
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.