1.2.1. Роль ПОЛ в процессах старения

, хорошо освещённая в литературе, состоит, прежде всего, в образовании активных метаболических продуктов, которые участвуют в превращении липидов – основного субстрата перекисного окисления.

Данные такого рода получены в экспериментах путём исследования различных органов и тканей животных и человека на возрастное «пероксигеназное» повреждение. К примеру, с увеличением возраста мышей С57В1/6 с 1 до 15-ти мес. содержание малонового диальдегида (MDA) в печени соответственно возрастало, активность же антиоксидантных ферментов – GPX, каталазы, митохондриальной и цитозольной SODs понижалось (Parkhouse et al., 1995). У крыс пожилого возраста наблюдали истощение запасов восстанов-ленного глутатиона (GSH) и увеличение содержания окисленного (GSSG), усиление вызываемой свободными радикалами хемилюминесценции, а также снижение активности глутатионредуктазы и повышение активности глутатионтрансферазы. Наиболее выраженными эти изменения были в печени и мозге (Calabrese et al., 1998). Уровень ПОЛ в почках и печени, оцениваемый по содержанию в них свободных радикалов, увеличивается с возрастом параллельно с падением уровня компонентов антиоксидантной системы. А DL-α-липоевая кислота снижает у старых крыс количество липидных перекисей и повышает антиоксидантный статус (Arivazhagan et al., 2000).

Анализ изолированных почечных клубочков и культивируемых мезанги-альных клеток, взятых у 3- и 18-месячных крыс Fischer 344, показал повышение содержания О, Н2О2 и продуктов ПОЛ у 18-месячных животных (Ruiz-Torres et al., 1997).

Если изменения, подобные указанным, носят всеобщий характер, то старе-ение животного организма, в том числе человеческого, должно сопровож-даться увеличением чувствительности к окислительному стрессу. Такой факт установлен, в частности, при исследовании окислительного стресса у женщин в возрасте старше 75 лет по результатам анализов продуктов ПОЛ, энзиматичес-ких и неэнзиматических антиоксидантов (Cristol et al., 1997). Об этом свидетельствует показанное с использованием тролокса (тушителя радикалов) снижение у здоровых 100-летних людей общей антиокислительной активности сыворотки крови, обусловленное, как считают (Petruzzi et al., 1997), повышенным образованием свободных радикалов.

На большую чувствительность старых клеток к воздействию прооксидантов косвенно указывает и следующий материал. В культуре гепатоцитов крыс циклоспорин А вызывал дозозависимое увеличение выработки внутриклеточных перекисей, которое у животных 12-месячного возраста было значительно выше, чем у 2-месячных.

Любые внешние воздействия, создающие гипероксию и (или) интенсифицирующие перекисное окисление в клетках и тканях, можно рассматривать как «простаренческие». Известно, например, что при длительной гипероксии или недостатке антиоксиданта a-токоферола возникают ярко выраженные изменения в морфологии клеток, особенно неделящихся, аналогичные возрастным изменениям (Donato, 1981). Ингаляция озона вызывает у мышей нарушение баланса про- и антиоксидантных процессов в организме, усиление признаков старения. В частности, происходят ослабление функциональной активности различных систем организма, накопление MDA в сыворотке крови (Wang D. et al., 1998). Свободное железо в форме Fe2+ приводит к образованию весьма активного гидроксильного радикала, который, реагируя с липидом LH, вызы-вает цепной разветвлённый процесс окисления с участием L, LО, LО и гидроперекисей LООH (подробнее об этом см. п.2.1.7 в главе 2).

Избыток Fe2+ в течение длительного времени может привести к устойчивой интенсификации ПОЛ мембран клетки. При неферментативном ПОЛ, индуцированном Fe2+, CCl4 или аскорбатом, в печени старых крыс накапливаются продукты ПОЛ вследствие повышенного образования и замедленного их разрушения. Действительно, в гепатоцитах старых крыс образовывалось в 3 раза больше MDA, а скорость элиминации токсичного продукта ПОЛ альдегид-4-гидроксиноненаля была достоверно ниже, чем в гепатоцитах молодых крыс (Chiarpotto et al., 1994).

Различные типы стареющих клеток отличаются пониженной пролифера-цией и изменённой морфологией, которые могут быть связаны с повышенной величиной отношения активностей Cu,Zn-SOD/GPX и образованием более высокого уровня Н2O2. Такой дефект присущ, в частности, фибробластам лиц с синдромом Дауна, проявляющим, в отличие от фибробластов здоровых людей, признаки раннего старения (De Haan et al., 1996). Негативные пероксигеназные процессы в стареющих клетках нарушают, естественно, функцию построенных из них органов и структурных их компонентов. Кроме упомянутых выше печени и почек, «пероксигеназному» старению подвергаются и все другие органы. Большая информация накоплена, например, по функциональным нарушениям глаза в связи с высокой чувствительностью всех его структур к действию свободных радикалов. Особое внимание уделено роли последних в процессах перерождения и старения стекловидного тела глаза, которые значительно ускоряются у диабетиков, приводя к стойкому изменению состава и структуры этого тела, вплоть до отслоения сетчатки (Deguine et al., 1997).

В другой работе (Beatty et al., 2000) обобщены данные об участии окисли-тельного стресса в патогенезе возрастной дегенерации жёлтого тела сетчатки глаза. Последняя подвержена повреждающему действию биохимических про-цессов с интенсивным поглощением О2, чему способствуют относительно высо-кое содержание в сетчатке полиеновых жирных кислот и действие на неё видимого света. Представлены факты причастности указанных окислительных процессов к генерации АФК, которые негативно действуют на липиды, белки и нуклеиновые кислоты клеток сетчатки. Особую роль в окислительном повреждении тканей глаза играет Н2О2, образование которого в известной мере связывается с метаболическими превращениями аскорбиновой кислоты.

Тепловое воздействие и особенно радиация являются непосредственны-ми интенсификаторами свободнорадикальных процессов ПОЛ, причём для ионизирующего излучения характерна гиперпродукция свободных радикалов О2 внутри и вне клетки. В этой связи понятно, почему радиационное старение в значительной мере адекватно отражает процесс физиологического старения, подчиняясь тем же основным закономерностям, но отличаясь большей скоро-стью (Обухова и др., 1998). Солнечное ультрафиолетовое (УФ) излучение при длительном воздействии на открытые участки кожи вызывает окислительный стресс и преждевременное их старение, а нередко – развитие рака кожи и меланомы (O'Connor, O'Brien, 1994; Dore et al., 1997). Под влиянием этого излучения достоверно подавляются компоненты антиоксидантной системы (GPX, SOD, GSH, липорастворимые антиоксиданты) и интенсифицируются процессы ПОЛ в различных тканях животных и человека. Наиболее чувствительным к таким изменениям оказался уровень GSH в коже. Кроме того, большинство из указанных сдвигов обнаруживается также в крови УФ-облучённых людей (Платонов, Кудряшов, 1997).

Тепло и радиация индуцируют повреждения в ДНК, сходные с накапливающимися с возрастом (Виленчик, 1989). С течением времени в живых организмах значительно изменяется структура как отдельных молекул, так и сконструированных из них надмолекулярных образований, в частности фибрилл. Так, в процессе развития и роста организма в коллагене естественным образом увеличивается число внутри- и межмолекулярных поперечных ковалентных связей (сшивок). Сходные перестройки в коллагене происходят и под влиянием вредных для организма внешних ускоряющих старение факторов, прежде всего ионизирующего излучения (Белопольская и др., 1994). А недавно в опытах in vivo показано, что УФ-облучение индуцирует появление фактора транскрипции АР-1 с последующей экспрессией регулируемых им металлопротеиназ.

Подробный анализ данных по лучевому старению, старению в присутствии повышенных концентраций О2 и при обогащении рациона ненасыщенными легко окисляемыми липидами был приведён ещё в известных обзорах Обуховой и Эмануэля (1983, 1984). Действенность этих экзогенных факторов по мере старения клеток должна возрастать ввиду постулируемой в них относительной гипероксии (сравнительно с уровнем рО2 в клетках молодого организма). Эта гипероксия, возникающая по-видимому, и при хроническом ситуационном стрессе, определяет повышенные радиочувствительность старых организмов (Топольникова, 1999), чувствительность их к цитотоксическому действию О2 (De Clercq et al., 1988) и особенно АФК (Gracy et al., 1999).

Обсуждаемым материалам и кислородно-перекисной концепции старения вообще противоречат, естественно, представления о ведущей роли гипоксии в старении (Коркушко, Иванов, 1980), но эта точка зрения не подтверждается и рядом других исследователей. Например, Мартин и соавторы (Martin et al., 1984) так и отмечают: «не подтверждается предположение, что недостаток О2 может быть первичной причиной старческих изменений в органах и тканях». Такие изменения, по их мнению, есть результат накопления аномальных продуктов метаболизма O2 в виде свободных радикалов, приводящих к характерным для старения сдвигам на биохимическом и клеточном уровнях.