Старение клеток

После функционирования в течение определенного периода времени клетка гибнет, причем ее гибели часто предшествует период старения. Механизмы старения клеток различны и зависят от многих условий.

^ Мышечные, нервные и соединительнотканные клетки образуют статичные и стабильные популяции, где не происходит деление клеток. Для них свойственно первичное старение, когда изменяется состояние генома, снижается интенсивность репликации ДНК, изменяется биосинтез белка.

Если клетки образуют растущие популяции, где размножающиеся клетки обеспечивают рост и небольшую убыль клеток, то для них характерно вторичное старение. Это клетки желез, печени, почек, циркулирующие лимфоциты, мышечные волокна. При вторичном старении наблюдаются собственные возрастные изменения и влияния регуляторных, средовых и клеточных элементов, появившихся в результате первичного старения.

Для клеток эпителия многих органов, эпидермиса кожи характерно вторичное старение, которое опосредовано изменением питания ткани, проницаемостью барьеров. Эти клетки образуют обновляющиеся популяции, где сбалансировано количество вновь появляющихся клеток, дифференцированных, функционирующих и отмирающих.

При старении клетки изменяются ядерно-цитоплазматические соотношения: объем клетки может, как увеличиваться, так и уменьшаться. Возрастным изменениям подвергаются клеточные мембраны: появляются очаговые уплотнения и утолщения; изменяется количество микроворсинок и микровыростов; уменьшается количество щелевых контактов; уменьшается интенсивность микропиноцитоза. У внутриклеточных мембран уменьшается текучесть билипидного слоя, что приводит к изменениям в клеточных реакциях — возбудимости, транспорте, связывании лигандов с клеточными рецепторами. Эти изменения приводят к ухудшению реакции клетки на эндо- и экзогенную стимуляцию.

Ядра старых клеток имеют неровную поверхность, которая образуется за счет многочисленных инвагинаций кариолеммы. Отмечается расширение перинуклеарного пространства, ядерных пор. Увеличивается количество гетерохроматина. При старении в ядре появляются включения в виде фибриллярных пучков, вирусоподобных частиц, электронно-плотных телец. Увеличивается количество клеток с полиплоидией ядер, дву- и многоядерных клеток, а также многоядрышковых клеток.

Митохондрии называют «больным местом» стареющей клетки. При старении просветляется матрикс митохондрий, расширяются межкристные промежутки; митохондрии могут набухать или появляются гигантские митохондрии.

^ В цистернах ЭПС с возрастом накапливается электронно-плотное вещество и тубулярные структуры. Сами цистерны расширяются как в гладкой, так и гранулярной ЭПС, уменьшается число рибосом на гранулярной эндоплазматической сети, уменьшается площадь поверхности ЭПС.

Уменьшается площадь поверхности комплекса Гольджи, он редуцируется, снижаются обменные процессы между ним и цитоплазмой.

При старении увеличивается количество лизосом. В лизосомах накапливаются труднопереваримые веществ, изменяется активность ферментов лизосом, снижается стабильность их мембран и происходит утечка гидролитических ферментов. Сами лизосомы участвуют в возрастных изменениях клеток, в процессе старения, так как осуществляют чрезмерную аутофагию. При старении в клетке накапливаются остаточные тельца с липофусцином, который называют пигментом старения. Накопление липофусцина отмечено для нейронов и глиальных клеток, кардиомиоцитов, гепатоцитов, в клетках эндокринных желез, остеобластах, остеоцитах, эпителиальных клетках.

Всем изменениям со стороны компонентов клетки сопутствуют изменения метаболизма.

Молекулярно-генетическая концепция старения базируется на 2-х открытиях:

1) Клетки многоклеточного организма (кроме половых) могут делиться ограниченное число раз, примерно 50 — «предел Хайфлика». Выяснилось, что при удвоении ДНК (S-период интерфазы) в области теломера происходит потеря небольшого участка ДНК (теломер — концевой участок хромосомы, место узнавания для ферментов, не несет генетическую информацию). После каждой репликации дочерние ДНК становятся короче, в конце концов теломер достигает критической величины и не распознается ферментами — деление клетки прекращается. Такая утрата теломерных концов хромосом у соматических клеток как «часовой механизм» отсчета времени жизни клеток.

2) В ядре обнаружен фермент, содержащий РНК — теломерная трансфераза (теломераза). Фермент обеспечивает стабилизацию теломерных концов хромосом, что постоянно происходит в половых клетках. В соматических клетках теломераза не функционирует.

Однако, механизмы и смысл клеточного старения, как явления, остаются предметом дискуссии.