1.2.2. Одним из наиболее очевидных и заметных изменений клеток при старении живых организмов

является накопление в их цитоплазме флуоресцентных пигментов старения (FAPs), в том числе липофусцина. Измерение уровня их аккумуляции в постмитотических клетках считают основой определения биологического (физиологического) возраста индивидуального организма (Strauss, 1999).

Накопление возрастного пигмента в постмитотических клетках рассматривается, как одно из доказательств свободнорадикальной теории повреждения клеток при старении и может служить показателем хронологического возраста, надёжным маркёром старения клеток, в частности нейронов (Nandy et al., 1988; Sharma, Singh, 1994). В этой связи интересны следующие закономерности, установленные, в основном, в 80-х годах. Накано и соавт. (Nakano et al., 1989), исследуя липофусцин в клетках миокарда 50-дневных – 19-летних японских макаков, обнаружили, что гранулы его начинают появляться с 1.5 – 2-летнего возраста, в дальнейшем их количество линейно увеличивается с возрастом. Сравнение же с данными по другим видам животных выявило: возраст, при котором наблюдается появление гранул липофусцина, коррелирует с максимальной продолжительностью жизни животных; скорость накопления этих гранул более высока у животных с небольшой продолжительностью жизни, чем у долгоживущих; скорость накопления липофусцина связана с возрастом наступления половой зрелости животных обратной зависимостью.

В других работах (см., например, Matsugo et al., 2000) установлено, что у мышей линии SAMP1, характеризующихся ускоренными темпами старения и значительно меньшей продолжительностью жизни (по сравнению с таковой у контрольных мышей линии SAMR1), в тканях накапливаются продукты свободнорадикального окисления липидов, в том числе липидные гидроперекиси.

Прекрасную возможность для подтверждения роли свободнорадикальной пероксидации в образовании липофусцина клетки дают исследования по влиянию железа на этот процесс. В одной из таких работ миоциты сердца крысы культивировали в среде с добавлением железа либо его хелатора десферриоксамина при содержании О2 в воздухе 20 или 40 %. Контролем служили те же куль-туры клеток в среде без добавок. Содержание липофусцина определялось на 6-й и 12-й дни роста клеток без пересева. Как и ожидалось, количество его было больше в культурах, растущих в среде с добавлением железа, причём железо и О2 оказывали кумулятивное действие на накопление липопигмента. Десферриоксамин оказывал противоположное действие. Все эффекты были более выражены при большей концентрации О2 (Marzabadi et al., 1988). Авторы заключили, что окислительный стресс вызывает накопление липофусцина и что с помощью микроспектрофлуориметрического определения его можно оценивать интенсивность окислительных процессов в клетке.

Ускоренному отложению липофусцина в клетках различных тканей способствует также отсутствие в рационе питания антиоксидантов, например вита-мина Е. У животных, получавших пищу без a-токоферола, липофусцин накапливается в различных органах 1.5 – 6 раз быстрее (Donato, 1981; Goyal, 1982). В частности, диета с недостатком витамина Е вызывает более быстрый рост количества гранул липопигмента в цитоплазме нейронов мышей. Одновременно у них снижается способность к обучению и ухудшается память. Напротив, пища с избытком витамина Е тормозит накопление липофусцина в мозге мышей и улучшает память по сравнению с контролем (Nandy et al., 1988).

Весьма интересны данные о том, что в липофусциновых гранулах присутствуют каротиноиды и что часть таких гранул представляет собой функционально активные каротиноксисомы.

Таким образом, Карнаухов рассматривает накопление в клетках животных и человека липофусциновых гранул – каротиноксисом как процесс адаптации тканей стареющих организмов к прогрессирующей с возрастом внутритканевой гипоксии. Накопление каротиноксисом происходит и в тканях молодых животных, помещённых в атмосферу с низким рО2 (Sulkin, Srivanija, 1960), а также в клетках искусственно ишемизированных частей органов молодых животных (Татарюнас и др, 1980), что связывается авторами только с адаптацией к гипоксии. По указанным фактам и в развитие идеи адаптации можно представить следующий ход событий. При старении организма поступление О2 в клетки лимитируется нарушениями в сосудистой системе и внешнем дыхании. К состоянию гипоксии клетки адаптируются сокращением своей митохондриальной базы (подробнее об этом см. в п.1.3.1 и 1.6.1). В результате потребление ими О2 уменьшается, а внутриклеточное рО2 возрастает и в зависимости от степени сокращения «лишних» митохондрий может даже превысить обычные в норме низкие значения.

В связи с указанным отметим, что накопление липофусциновых гранул – каротиноксисом происходит именно на фоне деградации митохондрий. Отсюда следуют два важных, на наш взгляд, и логичных вывода: возникающая внутриклеточная гипероксия, способствует протеканию процессов ПОЛ, продукты которых необходимы для образования липофусцина; часть из накапливающихся гранул липопигмента включает в себя молекулы каротиноидов, обладающие акцепторно-донорными свойствами, что позволяет им выполнять регуляторную функцию наподобие рессивера или сглаживающего устройства: аккумулировать в себе избыточный кислород, снижая его цитотоксическое действие, и высвобождать О2 при гипоксии в клетке.

Каротиноиды способствуют не только долгожительству, но и обеспечивают защиту организма от развития злокачественных опухолей и сердечно-сосудис-тых болезней (Rao, Agarwal, 2000). Низкое же их содержание в организме коррелирует с малигнизацией различных тканей (Steinel, Baker, 1990). Более того, антиоксидантные и иммуностимулирующие свойства каротиноидов, способно-сть их регулировать коммуникацию клеток (т. н. gap-junction) важны не только для понимания противоопухолевого эффекта каротиноидов, но и для регуля-ции пролиферации и дифференцировки клеток в течение эмбриогенеза (Surai, Sparus, 2000).

Перечень работ по FAPs и, в частности, по липофусцину продолжает пополняться новыми и в последние годы. Так, исследование экстрактов ткани надпочечника крыс различного возраста методом флуоресценции показало, что интенсивность флуоресценции повышается по мере старения крыс. Например, у животных возраста 2 и 24 мес. она составляет соответственно 16.39 103 и 34 103 усл. ед. Параллельно происходит увеличение образования перекисей липидов – уровень их возрастал с 172.97 до 640.83 нмоль MDA/г ткани. Продукты ПОЛ, предположительно, накапливаются в липофусциновых гранулах ткани надпочечника (Almeida et al., 1998).

Об отложении с возрастом липофусциновых гранул в коре надпочечников человека и грызунов сообщили также другие исследователи (Cheng B. et al., 1999), которые, правда, связали этот негативный сдвиг с недостаточностью функции адренокортикотропного гормона. Обработка в течение 6 недель молодых или старых фибробластов лёгочной ткани человека выделенным из конских бобов растворимым белком, «сборщиком» свободных радикалов, ограничивала накопление липофусцина в клетках, но и здесь этот процесс как-то увязывается с влиянием гормонов, в данном случае гидрокортизона (Okada, Okada, 2001).

Наконец, тот факт, что липофусцин образуется не только в постмитотических клетках, но и в делящихся, например, в клетках печени, коры надпочечников, семенников (см. Канунго, 1982), на ранних этапах развития насекомых, в тканях личинок и куколок (Обухова, 1986), подтверждает ещё один важный момент: уровень ПОЛ при митогенезе в принципе достаточен для формирования липофусциновых гранул, а термин «окислительный митогенез» вполне оправдан.

Судя по серьёзным публикациям последних лет, интерес к проблеме «ПОЛ и старение» не спадает, выявляются новые продукты, эффекты и связи, имеющие отношение к «пероксигеназному» механизму старения. Так, повсеместно распространённым продуктом ПОЛ, загрязняющим среду и образующимся в различных биологических системах, считают акролеин (СН2-СН-СНО). Связанный с белками, акролеин воспринимается как маркёр окислительного стресса и стабильных окислительных модификаций белков при старении (Uchida et al., 1998). Постепенно круг сторонников тесной взаимосвязи процессов ста-рения и ПОЛ среди исследователей расширяется, а уровень аргументации и информативности работ возрастает. Об этом свидетельствуют и материалы, изложенные в последующих параграфах данной главы.