Морфологические изменения соединительной ткани при старении. Биохимические изменения в соединительной ткани в процессе старения и при некоторых патологических состояниях

Рост, развитие и наступающий затем процесс старения сопровождаются значительными изменениями в соединительной ткани. В биохимическом аспекте они сводятся к следующему:

2. Количество основного вещества с возрастом уменьшается, а содержание коллагеновых волокон - увеличивается.

3. Снижается количество поперечных связей в эластине и уменьшается эластичность соединительно-тканных образований.

4. Количество поперечных связей в коллагене, напротив, увеличивается, вследствие чего увеличивается прочность коллагенового волокна и умень-шается доступность его коллагеназе.

5. В процессе старения замедляется интенсивность метаболизма компонентов соединительной ткани.

6. Уменьшается концентрация гидроксипролина в сыворотке крови и суточная экскреция его с мочой.

7. В составе коллагеновых и эластических волокон увеличивается содержание кальция, что ведёт к ригидности некоторых видов соединительной ткани.

8. Количество связанной воды уменьшается, что приводит к снижению тургора тканей.

Структура и функции соединительной ткани могут нарушаться в патологии, в частности, при мукополисахаридозах и коллагенозах.

Мукополисахаридозы - группа тяжёлых наследственных заболеваний, связанных с генетически обусловленным отсутствием одного из ферментов, участвующих в катаболизме ГАГ или протеогликанов, которые при этом накапливаются в лизосомах, что приводит к развитию тяжёлых клинических проявлений. При некоторых видах мукополисахаридозов происходит выделение с мочой нерасщеплённых фрагментов ГАГ. Клиническая симптоматика различных видов мукополисахаридозов имеет свои особенности, но всех их объединяет нарушение умственного и физического развития ребёнка, деформации скелета, помутнение роговицы, нарушение структуры и функций различных соединительнотканных структур, сокращение продолжительности жизни. В настоящее время эти заболевания не поддаются лечению, но они могут быть диагностированы в период беременности путём определения активности соответствующих ферментов в клетках амниотической жидкости.

Коллагенозы - группа заболеваний, при которых повреждаются все структурные компоненты соединительной ткани: клетки, волокна, основное вещество. К коллагенозам относятся ревматизм, ревматоидный артрит, системная красная волчанка, системная склеродермия, узелковый периартериит, дерматомиозит. Коллагенозы являются следствием не только генетических нарушений, но и могут иметь приобретённый характер.

Рубцовоизменённая соединительная ткань (рубец) - особый вид соединительной ткани, образующейся в ответ на повреждение любых тканей в результате травмы или воспалительного процесса. В заживающей ране фибробласты интенсивно синтезируют коллаген, неколлагеновые белки, холестерин, триацилглицерины, фосфолипиды, гликозаминогликаны, протеогликаны, гликопротеины. Затем происходит формирование рубцовой ткани, в процессе которого уменьшается количество клеток, почти полностью расщепляются липиды, неколлагеновые белки, протеогликаны, а также избыток коллагена и формируется рубец. Рубец - это плотная соединительная ткань, полностью воспроизводящая конфигурацию дефекта ткани, которую он заполняет. Сформировавшийся рубец состоит, главным образом, из коллагеновых волокон, структура которых не имеет регулярного строения, а также очень небольшого количества нерасщеплённых липидов, гликозаминогликанов, неколлагеновых белков. Коллаген вызывает адгезию и агрегацию тромбоцитов, что способствует образованию защитной плёнки на поверхности раны и её заживлению. Иногда могут формироваться гипертрофические обезображивающие рубцы келлоидного характера, содержащие в своём составе много липидов, ГАГ и продуктов их деградации при пониженном содержании коллагена. Кортикотропный гормон гипофиза, глюкокортикоиды, паратгормон, ионизирующее излучение, стресс, дефицит полноценного белка и витамина С в диете замедляют заживление ран. К гормонам, стимулирующим синтез коллагена и способствующим заживлению ран, относятся соматотропин, тироксин, инсулин, половые гормоны.

2. Количество основного вещества с возрастом уменьшается, а содержание коллагеновых волокон - увеличивается.

5. В процессе старения замедляется интенсивность метаболизма компонентов соединительной ткани.

6. Уменьшается концентрация гидроксипролина в сыворотке крови и суточная экскреция его с мочой.

8. Количество связанной воды уменьшается, что приводит к снижению тургора тканей.

Репарация повреждений межклеточного матрикса в норме

Катаболизм белков межклеточного матрикса

МАТРИКСА

ОСОБЕННОСТИ МЕТАБОЛИЗМА МЕЖКЛЕТОЧНОГО

В катаболизме белков межклеточного матрикса главная роль принадлежит металлопротеиназам - Са-зависимым, цинксвязывающим эндопептидазам,. Регуляторами их активности служат тканевые ингибиторы металлопротеиназ, а также цитокины.

Коллагены - медленно обменивающиеся белки: время их полужизни измеряется неделями или месяцами. Время полужизни эластина в тканях человека - около 75 лет.

Коллагеназа перерезает все три пептидные цепи коллагена между остатками глицина и лейцина . Образующиеся фрагменты денатурируют и гидролизуются разными пептидгидролазами. Содержание гидроксипролина в крови и моче отражает баланс скорости катаболизма коллагена и гидроксипролина. При некоторых болезнях, связанных с поражением соединительной ткани, например при гиперпаратироидизме, экскреция гидроксипролина увеличивается вследствие ускоренного распада коллагена.

Протеогликаны обмениваются с высокой скоростью. Время полужизни протеогликанов межклеточного матрикса - дни или недели, клеточной поверхности - часы. Разрушаются протеогликаны в лизосомах.

Кортизон и его аналоги угнетают биосинтез коллагена фибробластами, тормозят биосинтез гликозаминогликанов. Они активируют ферментный катаболизма коллагена. Альдостерон, дезоксикортикостерон усиливают биосинтез «основного вещества» соединительной ткани. Тироксин вызывает деполимеризацию гиалуроновой кислоты, а соматотропный гормон передней доли гипофиза стимулирует включение пролина в полипептидную цепь тропоколлагена.

В матриксе могут возникать отдельные очаги повреждения (например, в результате случайного протеолиза). В зоне нарушения активируются металлопротеиназы. Происходит деградация поврежденных и неправильно ориентированных молекул. Базальная мембрана служит матрицей для сборки новой мембраны, замещающей поврежденную.

В заживлении ран участвует ряд цитокинов, но особая роль принадлежит трансформирующему фактору роста (ТФР-р). ТФР-р индуцирует синтез коллагена, фибронектина, ламинина, гликозамингликанов и подавляет их деградацию. ТФР-Р стимулирует синтез интегринов, регулирующих образование компонентов межклеточного матрикса.

При старении происходитуменьшение содержания воды и отношения основное вещество/волокна за счет нарастания содержания коллагена и снижения концентрации гликозаминогликанов, особенно гиалуроновой кислоты. Увеличивается число сшивок в коллагене, уменьшается его эластичность (процесс «созревания» фибриллярных структур соединительной ткани). Это нормальный итог протекающих в организме метаболических процессов.

Монография известного индийского специалиста в области геронтологии, посвященная изменениям, наступающим при старении в структуре и функциях хроматина, активности ферментов, структуре коллагена и его синтезе, деятельности иммунной и эндокринной систем. Рассмотрены также старение клеток и современные теории старения.

Предназначена для биологов, биохимиков, геронтологов, врачей-гериатров.

Книга:

<<< Назад

Вперед >>>

Отдельные цепи коллагена диссоциируют в щелочной или в кислой среде и в растворах мочевины, тиоцианата и гуанидин-гидрохлорида. При нагревании до 40 °C водородные связи между цепями рвутся. Количество коллагена, которое экстрагируется таким способом, велико у развивающихся животных, но быстро уменьшается с возрастом. Когда коллаген экстрагировали нейтральной солью из кожи крыс возрастом от. 1, 5 до 24 мес, было обнаружено, что у более старых животных экстрагируется меньше коллагена . При этом количество экстрагирующихся одиночных?-цепей быстро уменьшалось, а тримеров?-цепей (?-коллаген) - увеличивалось (рис. 4.3 и 4.4; табл. 4.3). Для димеров?-цепей (?-коллаген) изменений не наблюдалось.

Таблица 4.3. Соотношение различных типов коллагена из кожи крыс как функция возраста

Изучены изменения поперечных сшивок коллагена из бычьей кожи по мере развития животных . В коже зародышей много сшивок типа ДДОЛНЛ, которые делают ее плохо растворимой. К рождению доля этих сшивок уменьшается примерно на одну треть. В возрасте 6 мес их практически нет, их заменяют диоксилизинонорлейцин (ДОЛНЛ) и фракция С. До 18 мес количество этих сшивок постепенно увеличивается и составляет около 95 % всех сшивок. В коже человека максимальное количество ДОЛНЛ и фракции С наблюдается в возрасте 17–20 лет.

В период развития коллаген постоянно обновляется. По-видимому, изменение характера поперечных сшивок и их соотношения в течение этого периода обусловлено появлением?-цепей различных типов. Обмен коллагена постепенно замедляется, так как развитие сопровождается уменьшением скорости синтеза и разрушением коллагена. Показано, что потребление в коже крыс аскорбиновой кислоты, которая является кофактором и пролил- и лизилгидроксилазы, велико при рождении и быстро уменьшается по мере развития животных. В возрасте 6 мес потребление аскорбиновой кислоты составляет одну сотую от ее потребления при рождении. Вместе с тем аскорбиновая кислота в течение всей жизни поглощается костями и связками, правда после 12 нед ее поглощение падает. Очевидно, синтез коллагена в коже крыс в возрасте 6–8 нед практически прекращается, тогда как в костях и связках он продолжается всю жизнь. Следовательно, аскорбиновая кислота требуется млекопитающим в течение всей жизни для поддержания нормального состояния костей и связок. Описанные результаты позволяют предположить, что появление в старческом возрасте морщин на коже может быть связано не только с прекращением обмена коллагена в ткани, но также с увеличением числа поперечных сшивок между мономерами коллагена, отложившегося в коже на ранних стадиях развития. Сообщают, что число сшивок в коллагене сухожилия хвоста крысы увеличивается в возрастном интервале 3-100 нед от 1 на 500000 до 1 на 50000, т. е. в 10 раз . Это может изменить не только физические свойства коллагена, но и его способность экстрагироваться солевым раствором .

Другим фактором, влияющим на обмен коллагена в течение жизни животного, является фермент коллагеназа. Этот фермент расщепляет в коллагене связь Gly - Leu . Паратгормон стимулирует синтез коллагеназы и вызывает деминерализацию костей. В матке в период беременности синтез фермента усиливается, тогда как прогестерон ингибирует его синтез . В коже человеческого эмбриона коллагеназы больше, чем у взрослого человека. Если кожу эмбриона и взрослого человека культивировать in vitro, то из первой выделяется в среду значительное количество латентной, неактивной, коллагеназы (зимогена), однако из последней латентная коллагеназа не выделяется . Молекулярная масса латентной коллагеназы из кожи человека - 55000-60000, а активной коллагеназы - 45000-50000 . Если латентный фермент пропустить через колонку с сефадексом G-50, обработанным предварительно NaI, то он активируется. Трипсин удаляет из молекулы фермента пептид с мол. массой 10000 и активирует его. Таким образом, фермент, по-видимому, инактивируется путем связывания с ингибитором, имеющим мол. массу 10000. Комплекс фермент - ингибитор (латентная коллагеназа) активируется тиолблокирующими агентами, например 4-аминофенилмеркуриацетатом . Природу ингибитора еще предстоит установить, однако ясно, что активность коллагеназы может быть еще одним контрольным пунктом обмена коллагена и изменения его структуры при старении.

Согласно одной из теорий старения, основанной на образовании поперечных сшивок , увеличение числа таких сшивок в коллагене и других внеклеточных макромолекулах вызывает изменение физических и химических свойств соединительных тканей. Свидетельством в пользу этой теории служит то, что экстрагируемость коллагена из кожи и его расщепление коллагеназой с возрастом уменьшаются, а его термостабильность и сила сокращения при этом увеличиваются. Даже если увеличение числа сшивок и вызывает эти изменения и оказывает влияние на функционирование соединительных тканей при старении животного, старение других тканей, не имеющих большого количества внеклеточного матрикса и коллагена, должно иметь другие причины. Кроме того, образование поперечных сшивок происходит после модификации, осуществляемой с помощью лизилоксидазы. Изменение содержания этого фермента в соединительных тканях с возрастом также может быть причиной увеличения числа сшивок.

В ряде работ сообщается, что количество поперечных сшивок в коллагене при старении растет. Однако более поздние исследования не подтверждают это заключение. Когда измеряли число сшивок в сухожилии коров 3- и 12-летнего возраста после расщепления коллагена цианогенбромидом, никакой разницы в количестве ковалентных сшивок не обнаружили . При определении числа сшивок, образованных пиридинолином в коллагене реберных связок и ахиллесова сухожилия крыс и человека , было показано, что у человека после 30 лет оно уменьшается, а у крыс после наступления зрелости растет. Основные типы сшивок - оксилизинонорлейцин (ОЛНЛ) и диоксилизинонорлейцин (ДОЛНЛ) с возрастом не меняются , т. е. образование поперечных сшивок в коллагене не является, по-видимому, первичной причиной старения . Было высказано предположение, что уменьшение растворимости коллагена с возрастом может определяться стабилизацией лабильных сшивок. Для того чтобы установить, меняется ли количество поперечных сшивок с возрастом, необходимы дальнейшие исследования.

Особый интерес в связи с этим представляют три типа реакций. Первый - это реакции моносахаридов, глюкозы и галактозы, с альдегидами, образовавшимися из лизиновых и оксилизиновых остатков. В коже быка интенсивность этих реакций с возрастом увеличивается. Поскольку упомянутые здесь гексозильные соединения не могут образовывать связи с другими?-цепями, в результате этих реакций уменьшается число потенциальных мест для образования сшивок. Роль происходящих изменений неясна, но, возможно, они ответственны за повышенную хрупкость кожи и костей в старческом возрасте.

Второй тип реакций - взаимодействие аллизина с оксилизином с образованием альдимина или взаимодействие оксиаллизина с оксилизином либо с лизином с образованием кетоаминов, более стабильных, чем альдимины. Доля таких поперечных сшивок в сухожилиях человека, быка и крысы в период их роста увеличивается, но затем уменьшается. Эти изменения могут регулироваться уровнем лизилгидроксилазы, который в свою очередь зависит от других факторов.

Третий тип реакций - определение сшивок путем восстановления 3 Н-боргидридом. С возрастом количество включающегося трития уменьшается. Возможно, причиной этому служит уменьшение доли таких сшивок. Вместе с тем причиной уменьшения включения трития может быть то, что эти сшивки в старческом возрасте становятся более стабильными и поэтому не восстанавливаются.

В ранний период развития в тканях меняются не только число и стабильность поперечных сшивок, но также и типы коллагена. Как было показано ранее , в коже и, возможно, в других тканях изменяется соотношение коллагена типа I и III. Обычно в культуре in vitro хондроциты синтезируют коллаген типа II, но если их обработать бромдезоксиуридином, аналогом тимидина, то они синтезируют тип I и другой тип коллагена, которого в тканях в норме нет . Коллаген типа I синтезируют также старые хондроциты. Если в связках обычно синтезируется коллаген типа II, то в связках суставов при остеоартрите появляется коллаген типа I . Было бы существенно выяснить, по этой ли причине происходит уменьшение в старческом возрасте коллагенового матрикса при остеопорозе. Может ли произойти замена синтеза остеобластами коллагена типа I на синтез коллагена какого-либо другого типа? При врожденной болезни - osteogenesis imperfecta - при которой кости становятся очень хрупкими, фибробласты кожи в культуре синтезируют в большом количестве коллаген типа III. Некоторые связанные с коллагеном заболевания возникают из-за уменьшения уровня специфических ферментов, необходимых для его синтеза . Происходит ли при этом сдвиг в синтезе или ингибирование синтеза коллагена типа I, неизвестно. Любое из этих изменений может повлиять на способность матрикса содействовать кристаллизации апатита, в результате чего кость может стать более хрупкой, так как известно, что все типы коллагена, кроме типа I, образуют аморфные волокна.

Структурные изменения коллагена при старении могут быть обусловлены несколькими факторами. Один из них, возможно, изменение в синтезе различных?-цепей, кодируемых разными генами. В таком случае интересно выяснить, что является причиной включения гена?-цепей одного типа и "выключения" гена?-цепей другого типа? Вместе с тем с возрастом может меняться активность пролил- и лизилгидроксилазы, лизилоксидазы и гликозилтрансфераз, влияющих на образование поперечных сшивок, и это также может отражаться на возрастных структурных изменениях. Хорошо известно, что уровень этих ферментов с возрастом меняется. Тогда что определяет уровень их синтеза? Одним из определяющих факторов может быть обмен коллагена, который зависит от активности коллагеназы. Коллагеназа, когда в ней нет необходимости, существует в неактивной форме. Синтез этого фермента, а также синтез его ингибитора и активация неактивной коллагеназы могут определяться различными факторами, уровень которых в свою очередь может меняться с возрастом.

Таким образом, можно предположить, что структурные изменения коллагена, зависящие от возраста, происходят из-за изменения уровня некоторых ферментов и, следовательно, являются вторичными причинами старения. Какое-либо повреждение первичных центров, т. е. генома, в результате которого может измениться синтез ферментов, принимающих участие в синтезе?-цепей, их деградации и модификации, может привести к нарушению структуры коллагена, а следовательно, и его функции. Отсюда вытекает необходимость изучения изменения в регуляции синтеза этих ферментов и разных типов?-цепей на уровне генома; только тогда можно разобраться в молекулярных событиях, связанных с изменениями в структуре коллагена как функции возраста. Полиморфизм молекул коллагена и сдвиги в соотношениях типов коллагена в тканях, наблюдающиеся на протяжении жизни, похожи на те явления, которые имеют место для изоферментов лактатдегидрогеназы и аланинаминотрансферазы . Все это может объясняться разной активностью генов, кодирующих свойства?-цепей разных типов. Активность генов может определяться факторами, уровень которых меняется на протяжении жизни. В пользу этой точки зрения свидетельствует тот факт, что синтез коллагена в период постэмбрионального развития свободно живущей нематоды Panagrellus silusiae имеет прерывистый характер, и каждая очередная его вспышка совпадает с увеличением уровня пролилгидроксилазы .

<<< Назад

Вперед >>>

Согласно наиболее общей оценке морфологические симптомы старости, так же как и клинико-физиологические, по времени, по месту и по степени их развития «не допускают строгой регламентации и не поддаются предвидению». Сказанное отражает одну из принципиальных характеристик старения - его «ассиметричность» относительно различных систем, соответствие принципам гетерохронии (разновременность), гетеротопии (разноместность) и гетерометрии (разномерность). Вместе с тем, если брать организм как таковой, остается справедливым представление о синхронности появления разнообразных признаков старения (оформление фенотипа пожилого и старого человека), что отражает закономерность и целостность соответствующего процесса, его связь с определенным возрастным периодом онтогенеза. Все это было отмечено еще классической геронтологией, в основе формирования представлений которой лидирующая роль принадлежала морфологии.

При анализе морфологических изменений в стареющем организме обнаруживаются признаки практически всех общепатологических процессов, причем на разных структурных уровнях - в макромолекулах и их комплексах, мембранах, органеллах, клетках, тканях, органах и системах.

Наиболее заметны из них атрофические, инволютивные изменения («физиологическая атрофия» - специфический геронтологический термин), альтеративные изменения - разного рода повреждения (дегенеративные и дистрофические изменения, гибель клеток, разрушение и уменьшение количества структурно-функциональных единиц и межклеточных структур), а также адаптивные изменения (регенераторные, гипертрофические, компенсаторные).

Наличие во внешнем облике старых пациентов атрофических изменений, квалифицируемых относительно «старческого комплекса признаков» как ведущих, обращает на себя внимание в определенном возрасте уже при жизни. Они же доминируют в общей картине макроскопических изменений на секции умерших пожилых людей и долгожителей. Атрофические процессы, распространяясь в той или иной мере на все органы и структуры, охватывают кожу и ее придатки, подкожную жировую клетчатку, молочные железы, слизистые оболочки (желудок, кишечник, мочевыводящие пути), костно-суставной аппарат, половые органы, лимфатические узлы, костный мозг, экзокринные и эндокринные железы, нервные образования и др.

Одна из составляющих процесса сенильной (старческой) атрофии - общее уменьшение количества клеток паренхимы органов.

В отличие от несенильной атрофии, наступающей, например, вследствие голодания, при возрастной атрофии на фоне суммарного обеднения клеточными элементами нередко отмечается неравномерный рост объемов клеток. При типичной старческой атрофии не происходит увеличения массы соединительной ткани.

При морфологическом анализе органов и тканей стареющих людей выявляются варианты сочетания инволютивных, деструктивных и адаптивных изменений. При этом за счет последних, как правило, достаточно длительное время обеспечивается уровень адаптации, требуемый для поддержания гомеостаза и осуществления всего комплекса процессов жизнедеятельности, сохраняющего жизнь. Конечно, с возрастом полнота компенсации утрачиваемых функций снижается. Тем не менее продолжительное время морфологическое обеспечение такой компенсации в целом соответствует объему функций, выполняемых органами стареющего живущего человека, особенно при физиологическом течении возрастного процесса.

Функционально (и клинически) это проявляется в прогрессивно нарастающей «старческой недужности» (одряхление организма или «frailty»). Темпы одряхления подвержены индивидуальной вариабильности, что находит отражение в различии морфологических картин, выявляемых в органах и тканях в сравнительных исследованиях. Один из «парадоксов» процесса старения заключается в том, что, с одной стороны, наблюдается разнообразие, в частности, от особи к особи, от индивидуума к индивидууму возрастных морфологических изменений, а с другой - развертывается достаточно стереотипная унифицированная картина финала возрастной перестройки в виде генерализованной атрофии, которая сопровождается потерей структур и дряхлостью.

Современные методы исследования выявляют сложный, многоаспектный, нередко противоречивый по своему конкретному выражению морфологический субстрат возрастной динамики количества (интенсивности) функций на субклеточном, клеточном, тканевом и органном уровнях.

Отношение геронтологов к вкладу в возрастной процесс событий на клеточном уровне морфофункциональной организации до сих пор неоднозначно. Одна группа исследователей ведущую роль отводит изменениям в популяциях пролиферирующих клеток, тогда как другая - изменениям в так называемых постмитотических непролиферирующих клетках, длительность жизни которых сопоставима с продолжительностью жизни организма - для человека десятки и даже более сотни лет. Именно в долгоживущих клетках обнаруживаются признанные цитоморфологические корреляты старения. Что касается изменений со стороны клеток, пролиферирующих в зрелом организме, то старение организма ассоциируют с замедлением темпов и/или прекращением клеточного размножения, а также с исходом в малигнизацию.

В непролиферирующих стареющих клетках накапливаются изменения, которые патологи квалифицируют нередко как сублетальные, что в итоге приводит либо к клеточной гибели, либо к снижению способности клеток адекватно отвечать на функциональные запросы и/или действие повреждающих агентов. В упомянутые выше изменения вовлекаются механизмы, обеспечивающие пластические и энергетические процессы, а также специфические относительно повреждающего внутриклеточные структуры агента (антиоксидантные системы) или более общие (белки теплового шока или, что более точно отражает их функциональный профиль, белки клеточного стресса) цитопротекторные эффекты. С возрастом растет вероятность онкотрансформации клеток, что может иметь в своей основе разные причины - нестабильность клеточных геномов в связи, например, с дисфункцией теломер хромосом, мутациями в супрессорных генах или онкогенах и др.

Возрастным изменениям в той или иной степени подвержено большинство внутриклеточных структур долгоживущих клеток. Известно, что длительность существования некоторых из таких структур меньше продолжительности жизни клетки. Предполагается, что средняя продолжительность жизни митохондрий в печеночных клетках составляет 10 дней. Таким образом, можно говорить, с одной стороны, о старении соответствующих внутриклеточных структур как таковых, а с другой - о состоянии конкретного класса органелл в связи со старением клеток, особенно долгоживущих, например нервных, в стареющем организме.Старение клетки, и это убедительно демонстрирует метод электронной микроскопии, нередко сопровождается изменением ее контуров за счет образования выростов.

Из общеклеточных органелл к категории стареющих относятся митохондрии. Морфологически в старых митохондриях отмечаются набухание, просветление матрикса, различные варианты вакуолизации, разрушение крист. В последнее время обращается внимание на мутации в митохондриальной ДНК, типичным итогом которых является большая или меньшая биоэнергетическая недостаточность клеток, а следовательно, и дефицит функции органов. Так, описана возрастзависимая делеция фрагмента между 8470 и 13549 п. н. (парами нуклеотидов), где расположены гены субъединиц аденозинтрифосфатазы, оксидазного и коэнзим-0-редуктазного комплексов. В целом структура митохондрий становится лабильной, снижается их устойчивость к гипоксическим воздействиям, функционально падает эффективность окислительного фосфорилирования. Изменения со стороны клеточных ядер морфологически часто проявляются в виде их дольчатости. Нередко они становятся гиперхромными.

Функциональный смысл этого до сих пор - предмет дискуссии. Цитогенетический анализ указывает на рост числа хромосомных аб-бераций. По крайней мере для некоторых типов клеток (гепатоциты) характерна возрастная по-липлоидизация. Одним из проявлений старения долгоживущих клеток является обеднение цитоплазмы мембранными структурами. Так, выполненное нами электронномикроскопическое исследование симпатических нейронов старых мышей и крыс выявляет сокращение объемов гранулярного эндоплазматического ретикулума. Соответственно, преобладающей в этих клетках становится субпопуляция свободных полисом. Последнее может свидетельствовать о смещении приоритетов в сторону синтеза так называемых белков «домашнего хозяйства», т. е. предназначенных для внутриклеточного использования и поддержания жизнеспособности собственно клетки.

Уменьшается также ошосительныгй объем структур пластинчатого комплекса Гольджи, который выглядит как совокупность отдельных диктиосом, разбросанных по цитоплазме. Частой находкой при электронномикроскопических наблюдениях являются скопления фибриллярного материала, особенно в некоторых типах долгоживущих клеток, например в нейронах. Одновременно происходит накопление продуктов деградации внутриклеточных структур - остаточных телец. Специфическим признаком старения долго-живущих клеток являются внутрицитоплазматические отложения липофусцина (пигмент изнашивания или старения в терминах классической морфологии). Гранулы липофусцина в цитоплазме гепатоцитов, кардиомиоцитов, нейронов пожилых и старых индивидуумов образуют скопления, приводящие к функционально значимому сокращению рабочего объема клеток. При массивных скоплениях пигмента клетка гибнет. Благодаря тому, что липофус-циновые гранулы имеют желто-коричневую окраску, а их конгломераты объемны, изменяется цвет органов старых людей: бурая атрофия сердца, бурая атрофия печени.

Расположение липофусцина в клетке в основном соответствует очагам внутриклеточного лизиса или локализации аутофагосом. Следовательно, оправдано мнение, что отложения липофусцина - это признак имевших место внутриклеточных альтеративных процессов, протекающих с участием лизосом или непосредственно в цитозоле. Известна точка зрения, согласно которой образование с возрастом внутриклеточных отложений липофусцина следует рассматривать как один из факторов морфогенеза (патоморфоза) клеточного старения. Во всяком случае, эти отложения, как уже отмечалось, существенно сокращают рабочий объем клеток. Липофусцин обычно появляется в тех участках клетки, где имеется непереваренный мембранный материал или липидный детрит, оказавшиеся устойчивыми к ферментативной деградации при воздействии лизосомальных гидролаз. Накопление липофусцина закономерно наблюдается при свободно-радикальных повреждениях клеточных структур. Однако сам по себе пигмент для клеток не токсичен.

Вплоть до настоящего времени нет полной ясности не только относительно происхождения липофусциновых гранул, но и того, не решаются ли с участием липофусцина в специфических условиях, характеризующих стареющие постми-тотические клетки (нейроны, кардиомиоциты), какие-либо позитивные функциональные или цитокомпенсаторные задачи. Замечено, что липофусциногенез усиливается при стрессе и особенно при дистрессе, когда нарушаются корреляции между внутриклеточными, прежде всего окислительно-восстановительными, процессами и образованием аутофагосом. Фокальная аутофагия - частая и типичная реакция клеток на сублетальные повреждения. Предполагается, что она служит одним из механизмов поддержания клеточного гомеостаза в неблагоприятных для жизнедеятельности клеток условиях.
Несколько особняком стоят данные о бесспорно позитивном значении накопления с возрастом (для людей - 50 лет и далее) липофусцина в хрусталике глаза. Известно, что свет, проникающий в глаз, с одной стороны, вызывает формирование зрительных образов и, таким образом, обеспечивает важнейшую функцию - зрение. С другой - он же, особенно в синей и фиолетовой областях спектра, оказывает деструктивное действие на структуры зрительного анализатора. «Возрастное пожелтение» в связи с отложениями в хрусталике липофусцина, выполняющего роль светофильтра, снижает неблагоприятные эффекты света. Отмеченное обстоятельство учитывается в производстве очковой оптики для пожилых.

Выше говорилось, что возрастному процессу присущи явления диспротеиноза, связанного, в частности, с аутоиммунными механизмами. В качестве примера приводился амилоидоз с формированием отложений амилоида внутри клеток. Более частыми находками в цитоплазме стареющих долгоживущих клеток являются отложения липидов.

Высшая степень повреждения клеток, в том числе при старении, - клеточная смерть, в соответствие с современными представлениями, может быть представлена двумя морфологическими вариантами - некрозом и апоптозом. При некрозе наблюдается сочетание дезинтеграционных процессов в ядре и цитоплазме клеток. Одновременно обращают внимание на набухание (онкоз) и дегенерацию плазматической мембраны и внутриклеточных ультраструктур. Если некроз возникает при повреждающих воздействиях, в том числе под влиянием свободных радикалов, то апоптоз типичен для инволютивных процессов. В частности, при старении организма возникают атрофические процессы в органах, функционирование которых регулируется гормонами (предстательная железа, молочная железа).

В условиях возрастного ослабления эндокринного стимулирования развивается атрофия органов с характерными признаками апоптоза. Апоптоз начинается, по-видимому, с изменений ядра: происходят конденсация хроматина, фрагментация внутриядерной ДНК, активация или инактивация специфических функций генетического аппарата клетки. Сами клетки уменьшаются в объеме, сморщиваются, образуются выпячивания, содержащие фрагменты цитоплазмы. Далее ядро и цитоплазма фрагментируются, образуются апоптозные тельца. Важным признаком апоптоза является интактность (сохранность) лизосом и других внутриклеточных органелл. Апоптозные тельца захватываются макрофагами, где происходит их переваривание. По-видимому, роль апоптоза в потере клеток при старении не ограничивается его участием только в процессах физиологической атрофии. Иммуногистохимическими методами установлено, что важную роль апоптоз играет в развитии повреждений при умеренной ишемии, а также при действии неблагоприятных физических и химических факторов. Отличительные черты некроза и апоптоза подробно рассмотрены Т.П. Денисовой и Л.И. Малининой.

По-видимому, старение все же не следует отождествлять с программируемой смертью клеток (апоптозом), поскольку значительное число стареющих клеток долго сохраняют жизнеспособность, теряя лишь способность к репродукции ДНК. Важно другое: при старении наряду с пролиферативной активностью снижается и синтетическая функция клеток, что существенно ограничивает процессы самообновления клеток и тканей, репаративные процессы при повреждениях, адекватную реакцию на стресс. Нарушается регуляция содержания макромоле-кулярных соединений в клетке, особенно это относится к быстрому разрушению дефектных макромолекул и их удалению из клетки.

Важная роль в процессе старения принадлежит стволовым клеткам. Стволовые мезенхимальные клетки костного мозга, например, характеризуются плюрипотентностью. В соответствующих случаях они покидают костный мозг и концентрируются в патологически измененных областях организма (зоны воспаления, инсульта), где выполняют заместительную, организационно-индуцирующую, трофическую (в широком смысле) функции. Допускается, что именно стволовые клетки разного продуктивного потенциала и разной локализации в организме составляют основу физиологической и в ряде ситуаций репаративной регенерации тканей и органов. Есть мнение, что с возрастом количество стволовых клеток уменьшается, что может быть важным звеном морфогенеза инволютивных изменений. Сокращение популяции стволовых клеток следует рассматривать как морфологическую основу ослабления регенераторных процессов у лиц пожилого и старческого возраста.В процессе старения существенно изменяются структурная организация и свойства внеклеточного матрикса, в том числе вследствие посттрансляционной модификации белков и накопления деградированных молекул.

Указанные изменения распространяются на соединительную ткань. Так, в коллагене с возрастом происходит образование межмакромолекулярных ковалент-ных сшивок. В связи с этим он становится менее растворимым, менее доступным для действия коллагеназы, приобретает большую термостабильность, а соединительная ткань теряет присущие ей плотность и элластичность. Продукты неферментативного гликозилирования могут стимулировать макрофаги и другие клетки к выработке протеаз и некоторых цитокинов, играющих важную роль в деструкции тканей. В эксперименте показано, что подавление реакций гликозилирования уменьшает возрастные дегенеративные изменения в соединительной ткани, в частности в стенках сосудов. У больных сахарным диабетом подобные изменения особенно выражены и приводят к микроангиопатиям с нарушениями кровоснабжения тканей в микроциркуляторном звене.

Накопление во внеклеточном матриксе протеогликанов связано с нарушениями протеолитических процессов и с ослаблением кровоснабжения в микроциркуляторном русле органов и тканей стареющих людей. Происходит прогрессирующая дегенерация коллагеновых волокон. Деградированные макромолекулы ухудшают метаболическую ситуацию, пластические процессы и качественные характеристики матрикса. Накопление продуктов неферментативного гликозилирования белков хрусталика и деградация белковых молекул его матрикса лежат в основе развития старческой катаракты.

Представленные выше сведения относятся к общепатологическим процессам, выявляемым при старении организма. Их следует дополнить данными о тканевых и органных изменениях. Кроме того, полезно остановиться на некоторых общих вопросах, важных для полноценной прижизненной и посмертной клинико-анатомической оценки старения, состояния старости, болезней и недугов соответствующего возрастного периода у конкретных людей.

Бесспорно, все органы и системы определенным образом изменяются с возрастом у всех людей, включая и тех, кто дожил без болезней до старческой дряхлости. Столь же очевидно (и это отмечалось выше), что возрастные атрофические изменения различаются по времени возникновения, темпам развития, выраженности в разных органах одного и того же человка, индивидуальным особенностям (влияние возраста, пола, наследственности на регенераторные и инволютивные процессы). Недоучет этого положения может стать причиной заблуждений или даже ошибок в умах и действиях практикующих врачей. В частности, речь идет о достаточно типичной гипердиагностике болезней у пожилых и старых людей, громоздких клинических диагнозах с перечислением впечатляющего списка нозологических единиц.

С другой стороны, существует тенденция объяснять жалобы пожилых пациентов их возрастом, причем с оттенком неизбежности и, следовательно, неподконтрольности этих жалоб. По мере старения у пожилого человека как бы «ожидается» все большее число хронических расстройств и болезней. В такой ситуации при догматическом отношении специалист может априорно отнестись к любому стареющему человеку как к старому, а к любому старому человеку как к заведомо больному. Как показывают клинико-патологоанатомические разборы, отмеченное действительно нередко дезориентирует врача, вследствие чего больной обследуется недостаточно, а основное заболевание или его серьезные осложнения остаются нераспознанными.Старость действительно сопровождается повышенной частотой болезней, но не является их причиной.

Вместе с тем необходимо учитывать влияние ряда хронических болезней на прогрессирова-ние возрастных изменений у лиц молодого и среднего возраста, что в качестве одной из ведущих причин имеет, по-видимому, длительные гипоксические состояния.

Клинико-патологоанатомический анализ убеждает в необходимости дифференцированного отношения к болезням, которые часто обнаруживаются у лиц пожилого и старческого возраста. Перечень «недугов старости», приведенный, в частности, в известной монографии И.В. Давыдовского и отражающий классические представления, включает в себя расстройства памяти и поведения, слабоумие, атонические, паретические, невротические состояния, старческий катар бронхов и другие нарушения. Автор считает специфическим для старости недугом общего значения одряхление (старческий маразм в классической терминологии) - закономерный финал старения.

Таким старым людям, которые не могут существовать без посторонней помощи, присущи пять «гериатрических гигантов»: спутанное сознание, травмы в связи с падениями, малоподвижность или неподвижность, недержание мочи, пролежни. В наше время однако есть основания оценивать состояние старости более оптимистично. Современная медицина выработала подходы и располагает фармакологическими и иными средствами более или менее эффективной коррекции составляющих комплекса «недугов старости». Перед фундаментальной наукой и практической медициной сегодняшнего дня поставлена задача найти средства снижения скорости (темпов) старения.В экономически развитых странах наиболее частыми причинами смерти старых людей, обусловленными патологией, являются болезни сердца и сосудов, злокачественные новообразования, цереброваскулярная патология, в том числе инсульты, грипп, пневмонии.

В настоящее время осознана проблема риска развития патологических проявлений в связи с приемом пожилыми и старыми пациентами лекарств. Клинико-патологоанатомические сопоставления убеждают в необходимости учитывать все многообразие и вариабильность, прежде всего индивидуальную, морфофункциональных возрастных изменений (возрастной фон) при проведении лекарственной терапии. Задача, которую приходится решать, сложна, поскольку она требует комплексной оценки состояния организма пожилого и старого человека. Одновременно должны быть учтены и возможные «нетипичные» клинические проявления (бессимптомное течение, маски болезней). Прогресс в диагностике и лечении болезней у пожилых и старых людей и в уменьшении числа расхождений клинического и патолого-анатомического диагнозов возможен на основе комплексного анализа морфофункциональных особенностей стареющего и старого организма и клинико-морфологических вариантов течения болезней у пожилых и старых пациентов.