Изменения окружающей среды, нарастающая ее химизация и рост арсенала лечебных препаратов делают все значимее роль ксенобиотиков в формировании возрастных изменений и развитии возрастной патологии. Помимо ксенобиотиков, в сложном комплексе стохастических и генетически детерминированных повреждающих агентов определенное значение имеют аутоинтоксикационные факторы, современные представления о роли которых в генезе старения берут свое начало с классических исследований И. И. Мечникова. Именно И. И. Мечников первым развил аутоинтоксикационную теорию старения; именно он, придав этой теории общебиологическое звучание, пытался на ее основе разработать подходы к увеличению ПЖ.
Решающее значение в процессах детоксикации имеет система микросомальных ОСФ - одно из составных звеньев витаукта. В настоящее время не существует единого мнения о направленности возрастных изменений этой системы. По нашим данным, у крыс базальная активность ОСФ значительно снижается в период от 3 до 6 мес, оставаясь без особых изменений до старости. Вместе с тем в старости снижается активация ОСФ в условиях генетической индукции. При длительном (в течение нескольких месяцев) введении индуктора активность ферментов у взрослых крыс поддерживается на постоянном высоком уровне, а у старых активность некоторых ферментов падает (Парамонова, 1983). Сопоставление возрастных изменений системы микросомального окисления у млекопитающих с разной ВПЖ показало, что эти сдвиги имеют хронобиологический характер - они более выражены у долгоживущих видов и, следовательно, могут иметь большее значение при старении человека.
Влияние токсических веществ зависит не только от их количества, но и от чувствительности тканей к ним. В старости растет чувствительность ряда систем к действию межуточных веществ белкового обмена. Так, функциональные сдвиги у старых крыс возникали при внутривенном введении фенола в дозах 2-8 мг/кг, гуанидина - 30-50 мг/кг, тогда как у взрослых крыс соответствующие дозы были равны 10-15 и 100-200 мг/кг (Фролькис, 1970). Причем рост чувствительности может быть вторичным изменением по сравнению с предшествующими возрастными сдвигами. Однако, возникнув, он может существенно сказаться на течении аутоинтоксикационного процесса. Кроме того, для проявления токсического действия важна не только концентрация веществ, но и экспозиция действия. Современные физиология и фармакология обычно имеют дело с относительно краткосрочными действиями веществ. В то же время в реальных условиях жизни ряд веществ оказывает свое действие в течение всего онтогенеза, и здесь концентрации, которые могут оказывать токсическое влияние, будут совсем другие, чем при остром их действии. Вот почему при обсуждении возможной роли аутоинтоксикационных влияний в генезе старения следует учитывать и фактор времени.
Все это обосновывает целесообразность экспериментального поиска детоксикационных воздействий для увеличения ПЖ. В последнее время с этой целью в клинике широко применяется гемокарбоперфузия. Она оказалась эффективной не только при отравлениях, но и при многих видах патологий, в которых выражен интоксикационный компонент. Вместе с тем нельзя не признать, что гемокарбоперфузия вызывает ряд побочных эффектов, связанных со сдвигами реологических свойств крови, гемодинамики, с нежелательной адсорбцией ряда веществ. Так, проводя гемосорбцию под контролем АД, нам удалось установить, что у старых крыс через 4-6 нед после гемосорбции развивается артериальная гипертензия. Исходная величина АД у 32-месячных крыс составляла (1151 ±83) Па, а через 4-6 нед после гемосорбции - (1605±73) Па. При этом, во-первых, артериальная гипертензия развивается не сразу, а через несколько недель после гемосорбции; во-вторых, возникшая гипертензия носит стойкий характер и длится несколько месяцев. Это позволяет предположить, что развитие артериальной гипертензии связано с медленно развивающейся регуляторной перестройкой, с почечными или гипоталамическими механизмами. С целью влияния детоксикации на темпы старения, очевидно, следует применять длительные воздействия, и в этом случае противопоказания к гемосорбции становятся особенно существенными.
В последние годы возник более «мягкий», щадящий сорбционный метод - энтеросорбция (Николаев, 1984). Суть метода заключается в приеме во внутрь сферического активированного угля, который при длительном применении не вызывает клинических осложнений. Энтеросорбция оказалась эффективной при ряде отравлений, некоторых иммунозависимых заболеваниях, атеросклерозе, заболеваниях печени и др. Принцип действия сорбента основан на следующем: в течение суток у человека выделяется примерно 8--10 л желудочно-кишечного сока, фильтрующегося из крови и обратно всасывающегося в нижних отделах кишечника в кровь. Прием во внутрь активных сорбентов, контакт их с желудочно-кишечным соком приводит к его определенной «очистке».
Существует еще одна специфика использования энтеросорбции с целью пролонгирования жизни. Ее следует применять при допущении опасного усиления интоксикационных факторов, т. е. уже в старости, когда эти факторы реально включены в системные механизмы старения.
Результаты комплексной работы, проведенной коллективами НИИ геронтологии АМН СССР и НИИ онкологии АН УССР, показали, что энтеросорбция действительно приводит к увеличению ПЖ (Фролькис и др., 1984). Так, курсовое (10 сут с интервалом 1 мес) добавление к рациону углеродного сорбента CKH (непокрытый азотсодержащий уголь с фракционным составом 0.3-1 мм и объемом пор 0.6-0.7 мл/см3) в количестве 10 мл/кг массы тела приводило к увеличению предстоящей СПЖ и МПЖ 20-месячных крыс на 43.4 и 34.4 % соответственно (рис. 32). Возрастная динамика смертности для контрольных (59) и подопытных (60) животных в координатах экспоненциальной модели Гомперца описывалась уравнениями:
где R1 - смертность в момент времени t; t - возраст, сут; г - коэффициент корреляции между In R1 и t (в скобках указаны величины R0 и а и их стандартные отклонения). Из сравнения констант уравнений (60) и (61) видно, что под влиянием энтеросорбции несколько растет R0, но падает а (показатель экспоненциального роста смертности). Эти данные позволяют допустить, что рост ПЖ при действии сорбента является следствием замедления процессов старения, а не улучшения условий содержания подопытных животных. Подобное замедление процессов старения можно объяснить с разных позиций, наиболее просто и очевидно «дополнительной» детоксикацией организма.
Так как в условиях целостного организма эту функцию в основном выполняют микросомальные ОСФ печени, то изучение возрастных изменений этой системы у подопытных крыс представлялось особенно важным. Исходя из общих соображений, следовало ожидать, что добавление сорбента приведет к снижению уровня ксенобиотиков и вредных промежуточных метаболитов, что в свою очередь вызовет снижение активности ОСФ. Однако проведенные в нашей лаборатории исследования показали, что связь энтеросорбции с активностью микросомальных ферментов сложнее и отличается достаточной специфичностью.
Рис. 32. Возрастная динамика выживаемости (Л) и смертности в координатах уравнения Гомперца (Б) у интактных (/) и получавших энтеросорбент (2) крыс.
Так, если у получавших энтеросорбент животных содержание цитохрома
Р-450 и активность аминопириндеметилазы (2.17 и 8.67 нмоль/г соответственно) были вдвое меньше, чем у интактных крыс того же возраста (4.81 и 18.87 нмоль/г), то содержание цитохрома Ь5 (12 23 и 1140 нмоль/г) или активность анилингидроксилазы (2 62 и 2 67 нмоль/г) существенно не отличались Подобную гетерогенность динамики микросомальных ферментов можно интерпретировать как следствие неодинакового влияния энтеро сорбции на ксенобиотики или эндогенные метаболиты разной химической структуры, что в свою очередь может приводить к перераспределению синтеза различных изоформ цитохрома P 450 и изменению субстратной специфичности ОСФ Неоднозначность сдвигов разных изоформ цитохрома P 450 представляется нам важной, так как она позволяет сузить круг возможных механизмов пролонгирующего действия сорбента
Интегральным физиологическим показателем детоксикационной функции печени и чувствительности клеток ЦНС к ряду фармакологических воздействий является длительность наркотического сна Обычно снижение детоксикационной системы приводит к увеличению длительности наркотического сна, из-за снижения скорости метаболизма увеличивается длительность действия наркотика Следовательно, обнаруженное в предыдущей серии опытов снижение содержания цитохрома Р-450 должно было привести к удлинению сна Однако вопреки этим предположениям длительность барбитуратного наркотического сна у подопытных крыс (50 мин) оказалась на 37 % меньше, чем у интактных животных (78 8 мин) При старении чувствительность клеток ЦНС к барбитуратам растет, и наиболее правильно объяснить парадоксальное увеличение длительности наркотического сна влиянием энтеросорбции на чувствительность ЦНС к действию наркотических веществ Можно полагать, что энтеросорбция, влияя на темпы старения, замедляет возрастное увеличение чувствительности мозга, что в свою очередь приводит к снижению длительности пентобарбиталового сна
Жизнеспособность организма, вероятно, в большей степени определяется не базальным уровнем тех или иных параметров, а лабильностью и диапазоном регуляторных возможностей, их поведением при функциональных нагрузках и чрезвычайных стрессовых ситуациях Хорошей моделью для изучения адаптационнорегуляторных возможностей детоксикационных систем является генетическая индукция микросомальных оксидаз - феномена, достаточно всесторонне изученного на интактных крысах Проведенные нами исследования показали, что при старении индуктивный ответ ОСФ значительно падает Так, у взрослых крыс после 3-дневного введения фенобарбитала рост Р-450, анилингидроксилазы и аминопиридиндеметилазы составляет 136,88 и 109 %, тогда как у старых животных аналогичные величины были равны 75, 42 и 100 % Под влиянием энтеросорбции индуктивные возможности микросомальных ферментов заметно растут, по всем изученным показателям становясь сопоставимыми с аналогичными у взрослых животных (рис 33).
Рис. 33. Влияние энтеросорбции на индуктивный синтез цитохрома P 450 (А), анилингидроксилазы (Б) и аминопириндеметилазы (В) у взрослых (а) и старых (б) крыс
/ - контроль, 2 - фенобарбитал, 3 - энтеросорбция, 4 - энтеросорбция + фенобарбитал.
Так, у старых крыс, получавших сорбент, индуктивный рост указанных выше ферментов нередко даже превосходит уровень взрослых контрольных животных (соответственно 165, 90 и 100%) (Фролькис и др , 1984).
Эти данные свидетельствуют о том, что геропротекторное действие энтеросорбции во многом обусловлено расширением диапазона адаптивных возможностей старых животных
Пролонгирующий эффект энтеросорбции, помимо усиления детоксикации, может быть объяснен и стабилизирующим внутренний гомеостат влиянием сорбента Дело в том, что, адсорбируя те или иные биологически активные вещества при повышении их концентрации в организме, и, наоборот, десорбируя при понижении, сорбенты по существу снижают амплитуду колебаний содержания различных соединений и тем самым способствуют стабилизации внутреннего гомеостата. Но каковыми бы ни были конкретные механизмы действия энтеросорбции участие генома в реализации их эффекта не должно вызывать сомнений, так как действие многих адсорбируемых ими биологически активных веществ опосредовано геномом.
В проведенных нами исследованиях, учитывая длительный характер действия, предполагалось специфическое влияние сорбента на разные этапы реализации генетической информации в тканях разного типа Вот почему в отдельных сериях опытов было изучено влияние энтеросорбции на интенсивность транскрипции и трансляции в таких разных по типу клеточной дифференциации тканях, как кора головного мозга, гипоталамус, гипофиз, скелетная мышца, левый желудочек миокарда, надпочечник, почки и печень При изучении интенсивности транскрипции, судя по сдвигам ОУР суммарной РНК, отчетливо видна органоспецифичность действия сорбента Так, во всех исследованных тканях ЦНС ОУР РНК снижается, а в остальных тканях растет (рис. 34). Учитывая важную роль ЦНС в сохранении постоянства внутреннего гомеостата организма, а также известные гипотезы о роли РНК в передаче и хранении поступающей в ЦНС информации, обнаруженное снижение ОУР РНК можно интерпретировать как следствие стабилизации внутреннего гомеостата. Особый интерес в проведенных исследованиях представляло изучение влияния энтеросорбции на биосинтез РНК в таких важных с точки зрения детоксикации органах, как печень и почки. Оказалось, что добавление сорбента к рациону приводит к стимуляции транскрипции в почках (20%) и особенно в печени (57%). В аналогичной серии опытов с изучением влияния энтеросорбции на интенсивность трансляции также было обнаружено заметное увеличение биосинтетических процессов в почках и печени. Возможно, улучшение пластической обеспеченности клеток таких важных в детоксикации органов, как печень и почки, является одним из необходимых условий пролонгирующего действия сорбента. В тканях ЦНС сдвиги ОУР белка также во многом повторяли динамику РНК. Причем в коре, гипоталамусе и в несколько меньшей степени в гипофизе наблюдалось снижение не только средних величин, но и коэффициентов вариации ОУР РНК и белка.
Рис. 34. Ультраструктура гепатоцита старой интактной крысы (X 16 500).
В цитоплазме клетки небольшое количество канальцев зернистой эндоплазматической сети.
В скелетной мышце и миокарде наблюдалось сравнительное постоянство ОУР, а в надпочечниках соответствующие величины увеличивались.
Таким образом, под влиянием энтеросорбции наблюдается преимущественное падение ОУР РНК и белка, их коэффициентов вариации в ЦНС и в большинстве случаев рост в изученных периферических тканях. Однозначная интерпретация этих результатов затруднительна. Тем не менее обращает на себя внимание некоторое сходство характера действия энтеросорбции и диетических ограничений в исследованных тканях эндокринной системы. Под влиянием этих воздействий происходит падение ряда метаболических и функциональных показателей в гипоталамусе и гипофизе, а в надпочечниках - рост. Все это заставляет при объяснении пролонгирующего эффекта энтеросорбции иметь в виду не только возможность детоксикационного пути, но и механизмов, аналогичных голоданию или стабилизации внутренней среды организма.
При анализе конкретных путей реализации геропротекторного эффекта энтеросорбции следует учесть еще одну возможность - свободные радикалы. Способствуя захвату и выведению из организма промежуточных метаболитов, сорбенты могут привести к снижению образования свободных радикалов. О реальности такого пути свидетельствуют и результаты, полученные в совместных исследованиях сотрудников Института геронтологии АМН СССР (В. В. Фролькис, E. H. Горбань, Г. И. Парамонова) и Института химической физики АН СССР (В. К. Кольтовер).
Таблица 12. Влияние энтеросорбции на содержание липидов в тканях старых крыс
Оказалось, что энтеросорбция приводит к снижению сигналов ЭПР, соответствующих как свободным радикалам, так и электрон транспортным ферментным системам, способным генерировать свободные радикалы (цитохром P 450) Кроме того, под влиянием сорбента усиливаются сигналы сульфитоксидазы, что может быть связано с усилением катаболизма серосодержащих аминокислот цистеина и метионина
Особый интерес изучения влияния энтеросорбции на липидный обмен определяется не только способностью сорбентов выводить из организма часть липидов, тем самым снижая реальную калорийную стоимость рациона и содержание субстратов свободнорадикальных реакций, но и возможностью активного вмешательства в патогенез атеросклероза Ранее было показано, что в условиях развития экспериментального атеросклероза применение сорбента вызывает регрессию атеросклеротического процесса за счет удаления ЛПНП (Лопухин и др , 1983) Наступающее при старении перераспределение холестерина, приводящее к снижению доли «антиатерогенных» ЛПВП и увеличению атерогенных ЛПНП, создает в организме атерогенную ситуацию и является фактором риска для развития атеросклероза и других сопутствующих ему возрастных патологий Вот почему возможное благоприятное влияние сорбентов на липидный обмен могло привести к увеличению ПЖ подопытных животных Проведенные в нашем коллективе С H Новиковой исследования показали, что курсовое введение сорбента ведет к заметным органоспецифическим изменениям содержания липидов (табл 12) При этом наиболее выраженные изменения наступают в печени, где концентрация общих липидов, триглицеридов и холестерина снижается на 318, 48 и 28 б % соответственно У подопытных крыс достоверно снижается содержание общих липидов и в сыворотке (с 3 0±0 1 до 2 4± ±0 1 г/л соответственно) Примерно такие же сдвиги характерны для обмена липидов в миокарде и мозге На основании получен ных данных можно предположить, что наступающее под влиянием энтеросорбции снижение содержания липидов связано с изменением энтерогепатической циркуляции По-видимому, сорбент адсорбирует в кишечнике часть холестерина и желчных кислот, тем самым уменьшая их обратное всасывание в кровь из кишечника. Важно то, что добавление сорбента к рациону приводит не только к изменению общего содержания липидов, но и к их перераспределению в различных субклеточных структурах и в первую очередь в плазматических мембранах. Так, по данным В. E. Сабко и E. В. Щербицкой, в мембранах гепатоцитов увеличивалось содержание лизофосфатидилхолина и фосфатидилхолина, а в мембранах миокардиоцитов незначительно уменьшалось содержание только лизофосфатидилхолина Обобщая полученные результаты, можно заключить, что энтеросорбция оказывает нормализующее действие на липидный метаболизм у старых животных, приближая уровень изучаемых показателей к уровню более молодых возрастных групп.
Пролонгирующий эффект сорбента как следствие задержки возрастных изменений наиболее отчетливо проявляется в морфологических исследованиях (А С Ступина) Так, в исследованиях внутренних органов уже после 20-суточного курса энтеросорбции удается обнаружить снижение диффузного миофиброза и миокардиодистрофии на фоне менее выраженных очаговых и периваскулярных изменений. Кроме того, в опытной группе животных в отличие от интактных не выявлено контрактурных и метаболических повреждений миокарда. Не обнаружено выраженных возрастных перестроек в коронарных сосудах и различных отделах аорты. В коре головного мозга уменьшена выраженность атрофических изменений нейронов с вакуолизацией цитоплазмы. В почках опытных крыс реже обнаруживаются запавшие и склеротизированные почечные клубочки. Гепатоциты преимущественно со светлой цитоплазмой, в них различимы крупные ядра с нежной сетью хроматина и ядрышками. В цитоплазме содержится меньше липидных гранул по сравнению с контрольными животными (рис. 34, 35).
При электронно-микроскопическом исследовании миокарда старых крыс, получавших сорбент, выявлено уменьшение деструктивно измененных органелл и митохондрий, а также в меньшей степени выраженные деструктивные изменения в сократительном аппарате - миофибриллах (рис. 36). При изучении ультраструктуры кровеносных капилляров миокарда выявлено наличие большого количества микропиноцитозных пузырьков в цитоплазме эндотелиальных клеток, что свидетельствует о достаточно интенсивном транскапиллярном обмене (рис. 36). При исследовании тонкой структуры гепатоцитов подопытных крыс обнаружено уменьшение в цитоплазме липидных гранул и вторичных лизосом, увеличение количества канальцев зернистой эндоплазматической сети и свободных полирибосом. В митохондриях отмечается упорядоченность ультраструктуры внутренней мембраны, формирующей кристы.
Рис. 35. Ультраструктура гепатоцита старой крысы после энтеросорбции (X 15 800).
Большое количество канальцев зернистой эндоплазматической сети, расположенных в виде комплексов и отдельных канальцев вблизи митохондрий.
Рис. 36. Ультраструктура миокарда старых крыс после энтеросорбции (X 35 000).
Незначительное просветление матрикса митохондрий, дезорганизация отдельных крист.
Итак, проведенные исследования выявили, что энтеросорбция - эффективное средство увеличения ПЖ. Судя по результатам биохимических, физиологических и морфологических анализов, этот рост ПЖ сопровождается задержкой возрастных изменений и повышением адаптационных возможностей ряда функциональных систем. По существу поступающий в организм сорбент выполняет роль органа, дополняющего и подкрепляющего детоксикационную систему и стабилизирующего гомеостат Важным в использовании энтеросорбентов в качестве геропротекторов является их низкая токсичность и «безвредность», уже достаточно проверенная в клинике при различных патологиях. Кроме того, очевидно преимущество этого метода в его эффективном применении даже на поздних этапах этагенеза Все это раскрывает большие перспективы для клинического испытания энтеросорбции в качестве средства пролонгирования жизни человека и животных.
См. также:
Глава 4. Биологические и математические модели продолжительности жизни
Глава 5. Биологические корреляты видовой продолжительности жизни
Глава 6. Влияние диетических факторов на продолжительность жизни
Глава 7. Влияние двигательной активности на продолжительность жизни
Глава 8. Влияние ингибиторов биосинтеза белка на продолжительность жизни
Глава 10. Влияние свободных радикалов и антиоксидантов на продолжительность жизни
Глава 11. Влияние ионизирующего излучения на продолжительность жизни
Глава 12. Влияние температуры на продолжительность жизни
Глава 13. Влияние биологически активные веществ на продолжительность жизни
Заключение
...
Обсудить на форуме
