Изменение обмена веществ при старении

Изменение обмена веществ при старении

Изменение белкового обмена при старении
Синтез белков разного типа изменяется с возрастом, что связано с изменением процессов центральной регуляции. При старении происходит снижение протеолиза белков в сочетании со сни­жением их синтеза в связи со снижением эффективной концентрации анаболических гормонов, при этом возникает тенденция к отрицательному азотистому балансу.

При старении происходит повышение количества гистоновых белков, повреждение вторичной, третичной и четверичной структуры белка, что приводит к повышению количества сшивок, интенсивно стареет коллаген кожи, рвутся химические связи, понижается способность к синтезу аминокислот, необходимых в данное время, повышается синтез аутоантител.
Активность, наличие изомеров, индукция, кинетические параметры большинства ферментов при старении не подвержены существенным изменениям.

Удельная активность ферментов часто снижается в старости, а их термочув­ствительность возрастает. Наблюдаемые изменения в составе изоферментов отражают изменения в работе генов — в старости часто работают другие гены, синтезирующие другие изоформы данного фермента. Например, увеличение активности ЛДГ4 в головном мозге, сердце и скелетных мышцах в старости может сделать эти ткани более аэробными.

Типичное проявление общих принципов старения макромолекул — сниже­ние специфических функций и снижение степени резистентности к условиям внешней среды. При старении возникает дисбаланс в работе ферментных систем. В целом изменения активности ферментов с возрастом являются вторичными, отражающими регуляторные изменения в организме.

Изменение углеводного и энергетического обмена при старении
Потребность в углево­дах и их использование с возрастом снижаются. Уменьшаются запасы гликогена в мышцах и печени. Повышаются контринсулярные влия­ния, снижается чувствительность рецепторов к инсулину и развивается относительная недостаточность инсулинза­висимых процессов. Все это приводит к сужению диапазона нормогликемии при физиологическом старении – поднимается нижняя граница и снижается верхняя граница нормального содержания глюкозы в крови. По данным других авторов, наоборот несколько увеличивается верхняя снижается нижняя граница нормы.

Активизируется анаэробный гликолиз (причина – гипоксия). При старении в результате гипоксии в связи с недостаточной работой сердца и легких тормозится цикл Кребса, что приводит к энергодефициту и снижению адаптивных механизмов. Повышается активность глюконеогенеза. При старении появляется недостаточность лактазы в желудочно-кишечном тракте, с чем связывают плохую переносимость молока при старении.

Энергетический обмен:

Снижение основного обмена с возрастом — эквивалент сни­жения жизнеспособности. Происходит снижение поглощения кислорода тканями, (особенно-сердечной мышцы) в эндогенном дыхании и в присутствии суб­страта. При использовании сукцината в качестве субстрата потребление кислорода тканями старого сердца такое же, как и мо­лодого – это исключение. Отмечается снижение активности сукцинатдегидрогеназы.

Количество пиридиновых коферментов в старости увеличивается за счет их восстановленных форм, что отражает нарушения на начальном участке цепи дыхания митохондрий. Содержание этих коферментов увеличивается в цитоплазме и снижается в митохондриях. В пересче­те на единицу белка митохондрий активность цитохромоксидазной системы митохондрий возрастает и увеличивается сопряженность процессов дыхания с фосфорилированием, но в расчете на единицу белка ткани – снижается.

Развитие тканевой гипоксии также вносит свой вклад в развивающийся с возрастом энергодефицит тканей.
Отмечено повышение мощности лактатобразующих и – утилизирующих механизмов в тканях, а также – утилиза­ции аминокислот в реакциях глюконеогенеза, повышение активности гексокиназы.

При старении отмечают снижение концентрации АТФ и креатинфосфата в тканях, при выраженном снижении скорости их обновления. АТФ-азная активность некоторых тканей при этом, однако, повышается. О напряженности энергообмена судят по соотноше­нию моно-, ди- и трифосфатов. Снижение этого соотношения в старости говорит об активировании энергосинтезирующих процессов при снижении энергопотребляющих, то есть о диспропорции и напряженности энергообмена в старости. При старении возникает выраженная тенденция в уменьшении удельного веса катаболизма углеводов и увеличении – липидов, что свидетельствует о тенденции к смене доминирующего субстрата окисления.

Изменение липидного обмена при старении.
С возрастом в целом происходит повышение содержа­ния липидов в организме, их избирательное накопление в опре­деленных областях тела, что определяется регуляторными изменениями активности половых гормонов. Распад липидов выражено снижается с возрастом, синтез липидов снижается медленнее. Повышается содержание холестерина, триглицеридов в связи с преобладанием их синтеза над расщеплением, снижается их выведение из организма, превращения в другие вещества.

Содержание холестерина в крови увеличивается, начиная с 20—30 лет. Снижается липолитическая активность большинства тканей, содержание фосфолипидов в тканях. Увеличивается коэффициент холестерин/фосфолипиды, появляется новый фосфолипид монометилэтаноламин в печени, мозге и сердце (крыс).
Фосфолипидный состав мембран клеток более постоянен с возрастом, но в сыворотке крови их количество разнонаправленно изменяется. Повышение с возрастом уровня триглицеридов происходит за счет снижения активности липопротеидлипазы, что при­водит к снижению антиатерогенных липопротеидов, повышается содержание атерогенных липопротеидов в крови.

Изменение водно-солевого обмена при старении
В большинстве органов при старении значимо уменьшается количество воды и внутриклеточных ионов калия в клетках наряду с неизменным или даже повы­шенным содержанием ионов натрия.
В поздних возрастах повышается содержание ионов Мg 2+ в венозной крови при сохранении в эритроцитах. Уровень железа крови снижается в старости, ввиду сниже­ния всасывания в желудочно-кишечном тракте и сниже­ния концентрации трансферрина. Снижается содер­жание кобальта, никеля, цинка и меди.
Ионные сдвиги в старости объясняются следующими механизмами: уменьшением энергообеспечения процессов активного транс­порта ионов, изменением проницаемости мембраны клетки и нарушением работы ионных
каналов.

ИЗМЕНЕНИЯ В ОРГАНИЗМЕ ПРИ СТАРЕНИИ
Старение ведет к изменению обмена веществ, недостаточности физиологических функций, гибели клеток, ограничению приспособительных возможностей организма, снижению его надежности, развитию возрастной патологии и увеличению вероятности смерти.

Изменение активности ферментов при старении
Активность различных групп ферментов при старении изменяется по-разному. Из 167 изученных ферментов человека у 42 при старении активность возрастает (глюкоза-6-фосфатдегидрогеназа), у 105 активность уменьшается (5-нуклеотидаза), а у 20 – остается без изменений (РНК-аза).
Наблюдается изменение состава изоформ ферментов в органах. В головном мозге, сердце и скелетных мышцах в старости увеличивается активность ЛДГ4, что является признаком преобладания анаэробного окисления.
Кинетические параметры ферментов (молекулярная масса, электрофоретическая подвижность, константа Михаэлиса) в большинстве случаев одинаковы для молодых и старых организмов. Удельная активность ферментов часто снижается в старости, а их термочувствительность возрастает.
При старении возникает дисбаланс в работе ферментных систем.
В целом изменения активности ферментов с возрастом являются вторичными, отражающими регуляторные изменения в организме. Активность, наличие изомеров, индукция, кинетические параметры большинства ферментов при старении в основном не подвержены существенным изменениям.

Изменения в работе нейро-эндокринной системы при старении
При старении отмечаются атрофические и склеротические изменения эндокринных желез, уменьшается секреторная активность большинства желез. Например, эпифизом снижается синтез мелатонина, поджелудочной железой – инсулина и т.д.
В крови концентрация различных гормонов при старении изменяется неоднозначно – одних снижается, других увеличивается, третьих – не изменяется.
В крови снижается эффективный уровень большинства анаболических стероидных гормонов, концентрация большинства пептидных гормонов остается в норме.
У женщин в климактерическом периоде в крови уменьшается эффективная концентрация половых стероидов (эстрадиола и прогестерона), а концентрация тестостерона возрастает. У мужчин в крови снижается концентрация тестостерона и несколько увеличивается содержание эстрадиола и прогестерона.

При старении уменьшается лабильность клеток, т.е. способность воспринимать и передавать информацию. Это связано с уменьшение числа рецепторов, изменением их активности, снижением способности ионных насосов удалять Са2+ из цитоплазмы.
В результате изменяются реакции клетки на внешние возбудители, что переводит клетку на иной тип функционирования.

Повышаются контринсулярные влияния, снижается чувствительность рецепторов к инсулину и развивается относительная недостаточность инсулинзависимых процессов.
Изменения энергетического обмена при старении
С возрастом наблюдается развитие гипоксии и повреждение СРО митохондрий, что вызывает снижение энергетического обмена. Уменьшение аэробного пути окисления в митохондриях сопровождается усилением анаэробного гликолиза в цитозоле. В качестве субстратов окисления возрастает доля липидов и уменьшается доля углеводов.
Возникающий энергодефицит приводит к снижению адаптационных механизмов. При снижении энергообеспечения тканей ниже порогового уровня развиваются дегенеративные заболевания, ассоциированные с процессом старения.

Изменения углеводного обмена при старении
Потребление углеводов с возрастом снижается, повышается активность глюконеогенеза, снижается активность пентозофосфатного пути (ПФП). Уменьшаются запасы гликогена в мышцах и печени.
При старении появляется недостаточность лактазы в ЖКТ, с чем связывают плохую переносимость молока при старении.

Изменения белкового обмена при старении
При старении в целом уменьшается синтез заменимых аминокислот, снижается катаболизм белков и еще сильнее анаболизм белков. В результате возникает отрицательный азотистый баланс. Снижение синтеза белков и АК связано со снижением эффективной концентрации анаболических гормонов.
При старении повышается синтез аутоантител, возрастает количество гистоновых белков. Накапливаются повреждения в структуре белков, увеличивается количество сшивок, степень гликозилирования. Стареющий коллаген становиться более прочным и менее эластичным.

Изменения липидного обмена при старении
С возрастом синтез липидов снижается меньше, чем их распад или выведение. Поэтому, в организме повышается содержание ХС и ТГ, возникает тенденция к ожирению и атеросклерозу.
В тканях при старении снижается содержание фосфолипидов, изменяется их соотношение, увеличивается коэффициент ХС/ФЛ. В результате меняются биофизические свойства мембраны: она становится более жесткой и менее текучей.
В крови при старении увеличивается содержание ХС (начиная с 20-30 лет), ТГ, количество атерогенных липопротеинов, снижается активность ЛПЛ.
При старении в клетках накапливается липофусцин – гликопротеидный комплекс, содержащий до 50% липидов и липопигментов, цероид, неорганические компоненты (в составе ферритина), митохондриальные ферменты, кислую фосфатазу. Его накопление связывают с активацией ПОЛ при старении, оно свидетельствует о дезинтеграции основных путей обмена веществ.

Изменения водно-солевого обмена и КОС при старении
В большинстве органов при старении значимо уменьшается количество воды и внутриклеточных К+ наряду с неизменным или даже повышенным содержанием в клетках Na+.
В поздних возрастах повышается содержание Мg2+ в венозной крови при сохранении в эритроцитах. Уровень железа крови снижается в старости, ввиду снижения всасывания в ЖКТ и снижения концентрации трансферрина. Снижается содержание кобальта, никеля, цинка и меди.
Ионные сдвиги в старости объясняются следующими механизмами: уменьшением энергообеспечения процессов активного транспорта ионов, изменением проницаемости мембраны клетки и нарушением работы ионных каналов.

Изменения в клетках при старении
Судьба различных клеток при старении организма различна. Одни клетки (эпидермис, слизистые оболочки) в течение нескольких дней заменяются на новые, другие живут в течение месяцев (клетки печени, эритроциты) или в течение всей жизни (нервные клетки).
При старении наблюдаются явления атрофии и дистрофии различных типов паренхиматозных клеток, в результате чего происходит уменьшение их числа в организме.

При этом наблюдается избыточное развитие соединительной ткани, которая замещает паренхиматозные элементы.
Уменьшение количества паренхиматозных клеток компенсируется активированием функций и гипертрофией для оставшихся клеток. Как правило, при старении размеры клеток уменьшаются.
При старении практически все клетки организма претерпевают какие-либо изменения. Эти изменения затрагивают почти все структуры клетки: ядро, цитоплазматическую мембрану, митохондрии, лизосомы, синтетический аппарат клетки.

В ядре клетки при старении:
1. уменьшается размер ядра, происходит ослабление ядерного контроля над цитоплазмой.
2. ядерная мембрана образует многочисленные складки, увеличивая площадь соприкосновения с цитоплазмой, за счет этого ядро сморщивается;
3. расширяются ядерные поры;
4. появляются ядерные включения (обычно функционально неактивные).
5. возрастает число ядер – полиплоидия.
6. увеличивается число нерепарируемых повреждений, поперечных сшивок, мутаций ДНК.
7. усиливаются реакции ацетилирования и метилирования гистонов, накапливаются модифицированные гистоновые белки.
8. увеличивается темпе­ратура плавления хроматина ядра (из-за увеличения числа сшивок в ДНК и ее окисления);
9. снижается экстрагируемость хромосомных белков;
10. снижается степень ковалентных модификаций белков, нарушается управляемость геномом.
11. уменьшается транс­крипционная активность — синтез РНК с ДНК. Но общее количество РНК остается постоянным за счёт снижения скорости обновления РНК.

В митохондриях клетки при старении происходит:
1. просветление матрикса;
2. расширение межкристных промежутков;
3. повреждение их внутренней и наружной мембраны;
4. снижение общей площади мембран;
5. набухание митохондрий и увеличение их общего объема в клетке;
6. уменьшение функциональной активности, скорости потребления О2 и синтеза АТФ.
7. в клетках появляются гигантские митохондрии (витаукт).
В лизосомах клетки при старении:
1. снижается стабильность мембраны, возрастает активность ряда лизосомальных ферментов, что может привести к аутолизу клетки;
2. увеличивается количество недопереваренных субстанций;
3. В клетке повышается количество первичных лизосом;

В наружной клеточной мембране при старении:
1. отмечаются очаговые утолщения;
2. снижается интенсивность микропиноцитоза и количество микроворсинок.
3. изменяется количество контактов клеток и межклеточного вещества.
4. изменяется количество и сродство рецепторов к БАВ.
5. мембранный потенциал не изменяется в скелетных мышечных волокнах, гепатоцитах, мотонейронах спинного мозга, но увеличивается в кардиомиоцитах, гладко-мышечных клетках сосудов.
6. удлиняется скрытый период включения моторной единицы.
7. в нервных волокнах уменьшается амплитуда потенциала действия, замедляется скорость распространения возбуждения. В синапсах снижается обмен нейромедиаторов (НА, АХ).

В ЭПС при старении:
1. отмечается расширение цистерн,
2. уменьшается количество рибосом, они распределяются неравномерно (на гранулярной ЭПС);
3. уменьшается площадь комплекса Гольджи, в нем наблюдаются застойные явления.

 

Категории
Рекомендации
Подсказка
Нажмите Ctrl + F, чтобы найти фразу в тексте
Помощь проекту
А знаете ли вы, что нажав сочетание клавиш Ctrl+F - можно воспользоваться поиском по сайту?
X
Copyrights © 2015: FARMF.RU - тесты, лекции, обзоры
Яндекс.Метрика
Рейтинг@Mail.ru