Старение

Постарел наш друг Ниника,
Сломлен злою сединой.
Плечи мощные поникли,
Стал беспомощным герой.
Вот беда! Когда, бывало,
Он с неистовым серпом
Проходил по полю шквалом —
Сноп валился за снопом.
По жнивью шагал он прямо,
Отирая пот с лица,
И тогда веселья пламя
Озаряло молодца.
А теперь не ходят ноги: —
Злая старость не щадит...
Все лежит старик убогий,
Внукам сказки говорит.
…
И.Сталин, 1896. Иллюстрация А.Гитлер
Является ли старение болезнью?
“Aging may also be viewed
as a disease, differing from
others in that the aging
pattern is universal.”
http://drpinna.com/do-you-want-to-live-to-be-150-years-old-20830/happy-old-people
Старение человека –
постепенная деградация всех
систем жизнедеятельности.
CUPID
•Cumulative
•Universal ?
•Progressive
•Intrinsic
•Deleterious
Universal?
Голый землекоп
Buffenstein R. Journal of Gerontology 2005, 60(11):1369-77.
The naked mole-rat: a new long-living model for human aging research.
Универсально ли старение?
• Скорее нет: ведь существуют
нестареющие организмы!
• Скорее нет: ведь проявления старения
весьма различаются у разных
организмов
• Старение «универсально» примерно в
том же смысле, в каком универсально
размножение.
Физиология старения
человека
•
•
•
•
•
•
•
Нервная система
Сердечно-сосудистая система
Иммунная система
Желудочно-кишечный тракт
Опорно-двигательная система
Мочеполовая система
Эндокринная система
(и их взаимовлияние)
Изменения в нервной системе
• Макроуровень: уменьшение веса мозга
(как серого, так и белого вещества;
~5-10% за период с 20 до 90 лет).
• Микроуровень:
уменьшение количества нейронов,
увеличение количества клеток глии,
снижение количества дендритов и
отростков дендритов,
уменьшение плотности синапсов,
образование нейрофибриллярных
клубков и бляшек, silent brain lesions.
http://www.emeraldinsight.com/fig/7012_10_1016_S0731-2199_08_20009-9.png
Когнитивные функции
• Внимание
• Память
• (Восприятие)
Очень большая вариабельность
Медлительность, заторможенность поведения
Внимание
F
F
F
F
F
F
F
F
F
F
Внимание
• У пожилых и престарелых людей
- замедляется реакция на стимул;
- ухудшается способность эффективно
разделять внимание и переключать
внимание;
• Возрастных эффектов не
обнаруживается в тестах на удержание
внимания.
Память
• Старение сопровождается ослаблением
рабочей памяти
• Кратковременная память не ослабевает
с возрастом
• В целом, пожилые и престарелые люди
испытывают бо̀льшие трудности в
решении задач, требующих активного
использования (реорганизации,
интеграции) рабочей памяти.
Психические изменения
• Снижаются: психическая гибкость,
способность приспосабливаться к
изменяющимся условиям жизни, общая
активность и тонус
• Появляется чувство слабости и общего
недомогания, замедляются психические
процессы, падает способность радоваться и
эмоционально реагировать на события
жизни, появляется своеобразный старческий
консерватизм.
Восприятие
• С возрастом падают острота зрения и
слуха.
• Уменьшается прозрачность хрусталика
и слезы.
• Падает слезоотделение, развивается
синдром сухого глаза
• Ухудшается обоняние и чувство вкуса
Синдром сухого глаза
• зуд и постоянное
жжение в глазах
• раздражение и
покраснение
• изменение
четкости зрения,
которое быстро
исчезает после
моргания
Одна из причин – старение слезной железы
Сердечно-сосудистая система
• Утолщение стенок аорты и артерий,
потеря их эластичности ведут к
повышению сопротивления кровотоку.
Возрастает артериальное давление.
• Нагрузка на сердце возрастает; сердце
увеличивается.
• Снижается частота сердцебиения,
особенно под нагрузкой
www.nia.nih.gov/HealthInformation/Publications/AgingHeartsandArteries/chapter02.htm
"A man is as old as his arteries."
Thomas Sydenham, MD, 1624-1689
Накопление холестерола, других жиров, кальция.
В результате образуется атеросклеротическая бляшка
http://www.medicalj.ru/diseases/cardiology/718-ateroskleroz-simptomy-lechenie
Атеросклероз
ApoE и липопротеины
• ApoE - аполипопротеин Е,
белок, участвующий в
транспорте холестерина и
липопротеинов низкой
плотности
• В старости также снижается ангиогенез
– процесс образования новых
кровеносных сосудов в органе или
ткани.
Дыхательная система
• Атрофические процессы в слизистой
оболочке органов дыхания, дистрофические
и фиброзно-склеротические изменения
хрящей трахеобронхиального дерева.
• Стенки альвеол истончаются, снижается их
эластичность, утолщается мембрана.
• Уменьшается жизненная емкость легких,
увеличивается остаточный объем.
• Увеличивается вентиляционный эквивалент,
снижается коэффициент использования
кислорода, увеличивается частота дыхания и
амплитуда дыхательных колебаний
транспульмонального давления.
• Снижение максимальной вентиляции легких,
максимальных уровней транспульмонального
давления, работы дыхания.
• Нарушение бронхиальной проходимости вследствие
анатомо-функциональных изменений бронхиального
дерева (инфильтрация стенок бронхов лимфоцитами
и плазматическими клетками, склерозирование
бронхиальных стенок, появление в просвете бронхов
слизи, спущенного эпителия, деформация бронхов
из-за перибронхиального разрастания
соединительной ткани).
• Снижение эластичности легких (уменьшается
эластическая тяга легких).
• Увеличение объема воздухоносных путей и,
следовательно, мертвого пространства с
соответствующим снижением доли альвеолярной
вентиляции ухудшают условия газообмена в легких.
Старение иммунной системы
• Инволюция тимуса: потеря клеточности,
снижение выхода наивных Т-клеток;
снижение секреции гормонов тимуса
(тимозина, тимопоэтина, тимулина),
задействованных в дифференцировке
Т-клеток.
• Заместительная терапия гормонами
тимуса способна восстановить
функциональность иммунной системы в
старости.
• Развивающееся в старости истощение
иммунной системы (в первую очередь,
уменьшение количества Т-лимфоцитов
и нарушения дифференцировки Влимфоцитов) приводит не только к
снижению способности противостоять
инфекциям, но и к повышению
вероятности аутоиммунных
заболеваний и злокачественных
образований.
Пищеварительная система
• Атрофические изменения жевательной мускулатуры и слюнных
желез.
• Снижение секреции слюны, ее ферментативной активности,
• Выпадение зубов, ослабление жевательной мускулатуры
• Атрофия слизистой оболочки пищевода, снижение тонуса его
мускулатуры и внутрипищеводного давления, ослабление
перистальтики.
• Атрофические изменения слизистой и мышечной оболочек желудка.
• Склерозирование артериальных сосудов, уменьшение плотности
капилляров ухудшают кровоснабжение желудка.
• Снижается секреторная функция желудка: уменьшаются количество
базального и стимулированного желудочного секрета, продукция
соляной кислоты, пепсина и гастромукопротеина.
• Падают общий тонус желудка, его двигательная активность, сила
сокращений, укорачивается период работы.
• С возрастом увеличивается длина кишечника, уменьшается толщина
слизистой оболочки кишки за счет укорочения кишечных ворсинок и
уменьшения криптогенного слоя, а также продукция кишечных
ферментов.
• Уменьшается размер и масса печени
Опорно-двигательная система
http://hmseurope.com/andropause_disease_cause_consequ.html
Масса мышц ↓ Масса костей ↓ Масса жира ↑
Старение скелета четко
коррелирует с
уменьшением роста
человека.
Рост уменьшается в
основном за счет
увеличения кривизны
позвоночника, снижения
высоты межпозвоночных
дисков и суставного
хряща.
Скелет
• Остеопения: ненормально низкая масса
костной ткани. Различают несколько типов
остеопенических поражений; при старении
развивается остеопороз.
• Остеопороз: одновременная потеря
органического матрикса и минеральных
веществ из-за низкой активности остеобластов.
Основной дефект при остеопорозе –
истончение балок губчатого вещества кости и
компактного вещества. При остеопорозе
нарушается связь между пересекающимися
балками; отдельные балки перфорируются и
могут ломаться. В результате кость становится
хрупкой.
• Постклимактерический остеопороз
(остеопороз типа I) наблюдается у женщин в
возрасте 50–75 лет. Основные осложнения:
переломы тел позвонков, костей предплечья
и запястья.
• Старческий остеопороз (остеопороз типа II)
поражает женщин и мужчин старше 70 лет.
Основные осложнения: переломы шейки
бедренной кости, проксимальных отделов
плечевой и большеберцовой кости, костей
таза.
Постклимактерический
остеопороз
• Скорость потери костной массы после
30 лет у женщин выше, чем у мужчин.
Кроме того, в первые 5 лет после
наступления менопаузы потеря костной
массы сильно ускоряется. Остеопороз у
женщин в постменопаузе (50–75 лет)
встречается в 8–10 раз чаще, чем у
мужчин того же возраста.
Мышцы
Adolf Lindfors, 41 год.
Старейший
олимпийский чемпион
по борьбе (1920г)
Средний возраст
олимпийских
чемпионов по борьбе:
~ 27 лет.
http://www.curbywrestling.com/pdf/AgesofOlympicWrestlingChampions.pdf
Олимпийские чемпионы по борьбе:
распределение по возрастам
Мышцы
• У человека к 70-80 годам максимальная
сила произвольного мышечного
сокращения снижается на 20-40%
(независимо от пола). В среднем,
мышечная сила у пожилых людей
падает на 1-4% в год.
• Некоторую роль при этом играет
сокращение силы в расчете на единицу
мышечной массы, однако в основном
это – следствие саркопении.
Саркопения
• Саркопения – это обусловленное
возрастом дегенеративно-атрофическое
изменение мышечной ткани.
• В старости саркопения неизбежна, но
степень выраженности может сильно
варьировать.
В медицине термин
применяется обычно, если
отклонение мышечной
массы превышает 2 ст.
отклонения от нормы для
контрольной группы
молодых, здоровых людей.
http://drpinna.com/do-you-want-to-live-to-be-150-years-old-20830/happy-old-people
Мочевыделительная система
• Склероз почечных сосудов вызывает
снижение почечного кровотока.
• Облитерация клубочковых петель приводит к
последующему запустеванию клубочков и
атрофии канальцевой системы. Количество
функционирующих нефронов сокращается.
• Снижается скорость клубочковой
фильтрации — показатель, тесно связанный
с почечной гемодинамикой.
• Старение сопровождается снижением всех
почечных функций — азото- и
водовыделительной, электролитновыделитильной. Клиренс ряда электролитов у
престарелых по сравнению с молодыми
людьми снижен на 20—40%.
• Почечные механизмы регуляции кислотноосновного состояния организма становятся
менее надежными.
• Ослабевает нервный механизм регуляции
деятельности почек, повышается значимость
гуморального звена.
• Уплотняются и теряют эластичность стенки
мочевыводящих путей; происходит атрофия
мышечного слоя, снижается сократительная
способность, ослабевают сфинктеры.
Возрастные изменения
эндокринной системы
•
•
•
•
•
Регуляция обмена глюкозы инсулином
Гормон роста\IGF-I
Паратиреоидный гормон (ПТГ)
Мелатонин
Половые гормоны
С возрастом чувствительность к инсулину
падает, что приводит к повышению уровня
глюкозы в крови
LS = продолжительность жизни
Yashin et al (2009). Maintaining physiological state for exceptional
survival: What is the normal level of blood glucose and does it change
with age? Mechanisms of Ageing and Development, 130(9), 611-618.
Система
гормон роста (GH) – IGF-1
• Гормон роста выделяется гипофизом
импульсами, интенсивность которых
возрастает вскоре после начала сна.
• С возрастом ночной пик секреции
гормона роста снижается.
• Концентрация IGF-1 в плазме крови
также снижается с возрастом
Pedro Weslley Rosario
Arq Bras Endocrinol Metab vol.54 no.5 São Paulo 2010
http://dx.doi.org/10.1590/S0004-27302010000500008
Уровень IGF-1 в крови, BR
Уровень IGF-1 в крови, USA
IGF-1 Levels (Somatomedin C)
Age
Male (ng/ml)
2 months - 5
years
6 - 8 years
9 - 11 years
Female (ng/ml)
17-248
17-248
88-474
110-565
88-474
117-771
12 - 15 years
16 - 24 years
25 - 39 years
202-957
182-780
114-492
261-1096
182-780
114-492
40 - 54 years
>55 years
90-360
71-290
90-360
71-290
http://www.hgh-pro.com/hormones.html
Marcus R, Madvig P, Young G 1984 Age-related changes in parathyroid
hormone and parathyroid hormone action in normal humans. J Clin Endocrinol
Metab 58:223–230
http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Thyroidgland-intl.png
Паратиреоидный гормон
(паратгормон, ПТГ)
ПТГ вырабатывается паращитовидными железами
и является одним из основных регуляторов
кальциевого обмена.
Секреция гормона находится под влиянием
изменений уровня кальция крови.
ПТГ снижает выделение кальция и увеличивает
выделение фосфора из организма с мочой,
действуя на канальцы почек.
Способствует поступлению кальция и фосфата из
костей в кровь, угнетая активность остеобластов;
активируя остеоциты и остеокласты, способствует
увеличению пула остеокластов.
Мелатонин
• Мелатонин – основной гормон эпифиза
(шишковидной железы).
Мелатонин
Старение и репродуктивные
функции (мужчины)
• Некоторое снижение уровня
тестостерона
• Изменения в тканях семенников
• Падение эректильной функции
• Снижение качества спермы
Все вышеперечисленные изменения
1) имеют значительный разброс по
выраженности
2) наступают медленно и постепенно
Jean M. Kaufman and Alex Vermeulen,
Endocrine Reviews 26(6):833–876
Возраст (лет)
Старение и репродуктивные
функции (женщины).
• Снижение количества
яйцеклеток (от нескольких
миллионов у пятимесячного
плода до ~1000 к началу
наступления менопаузы)
• Постепенное повышение
гипоталамического порога для
действия половых гормонов
После менопаузы
радикально изменяется
гормональный профиль
для эстрогена,
прогестерона, и двух
гормонов гипофиза:
фолликулостимулирующего гормона (ФСГ) и
лютеинизирующего
гормона (ЛГ).
http://www.nia.nih.gov/HealthInformation/Publications/Menopause/introduction.htm
Бесплодие
http://www.sart.org/uploadedFiles/ASRM_Content/
/Resources/Patient_Resources/Fact_Sheets_and_Info_Booklets/agefertility.pdf
Хромосомные аберрации плода
• В процессе старения у человека
наблюдается постепенное снижение
функциональности всех основных
жизненных систем
• Многие особенности старения человека
являются узкоспецифичными; у других
организмов также есть свои
видоспецифичные особенности
старения.
Потеря клеточности, возможно,
является одной из важнейших
причин физиологических
проявлений старения