Квалитативни феноменолошки теорија на стареење

Видео: Kunanbaeva Со F - раст, развој и движење стареење Теорија Mechnikov

Модерни линеарна термодинамиката на неповратни процеси потекнува пред околу 40 години, па дури и тогаш тоа беше предложено дека нејзината главна стапки може да се користи за изградба на феноменолошкиот теорија на возраст поврзани со промените во организми (Prigogine, Wiame, 1946- Prigogine, 1960).

Според оваа претпоставка, за да се опише процесот на развој, раст и стареење на организми, може да се користи критериумот на еволуцијата на линеарна термодинамиката на неповратни процеси.

Овој критериум е врз основа на теорема Prigozhin (Prigogine, 1960), која може да се сумираат како што следува: Во стабилна состојба производство на ентропија во еден термодинамички систем под постојан надворешен параметри е минимална и константна.

Ако системот не е во стабилна состојба, тоа ќе се промени се додека стапката на производство ентропија, или со други зборови, функцијата на дисипација (ѓ), системот нема да прифати најниската вредност, односно E..:

dF / dt >= 0 (1)

каде

(2)

T - апсолутна температура, V - волумен на системот, ДИС / DT - стапка на производство на ентропија, JJ - специфични текови, XJ - термодинамички сили, q - интензитетот на топлина.

Термодинамички текови и сили поврзани линеарни односи:

(3)

за кои реципрочна врска:

Lij = Lji, (4)

Критериум (1) укажува на насоката на развојот на отворен термодинамички систем поврзан со транзицијата на системот од помалку веројатно, не-стационарна состојба на повеќе веројатно стабилна состојба.

Затоа, кога се користи овој критериум за да се опише се очекува измените на организми поврзана со возраста, кој во текот на овие промени се пристапи организми во финалето стабилна состојба, на преминот од дневна системот со повеќе веројатно држава. Овие идеи, се разбира, изрази порано (Przibram, 1922- Medawar 1945 година), но само во теорија, Prigogine-VIAM (Prigogine, Wiame, 1946), оваа одредба е дадена реална физичка смисла, бидејќи тоа е врз основа на критериумот еволуција (1) .

Во живите системи специфична функција дисипација (2) можете, со одреден приближување, да се изедначуваат интензитетот на топлина и, следствено, интензитетот на дишењето и гликолиза, кои, главно, се утврди производство на топлинска енергија на организмот. Тогаш теоријата на Prigogine-VIAM зема едноставен биолошка смисла, бидејќи ја намалува на изјавата дека процесот на возраст поврзани со промените во телото е континуиран пад во интензитетот на овие процеси. Голем број на експериментални податоци се во добра согласност со оваа изјава (Zotin 1974, 1976).

За ова да стане јасно дека, сепак, тоа е јасна дистинкција помеѓу два видови на феномени.

првиот од нив - на промена во интензитетот на топлина (базалните метаболички стапка) е директно поврзана со промени поврзани со стареењето и се карактеризира само со овие појави. Ние го нарекуваме овој процес конститутивна (Ozernyuk et al., Zotin 1971- 1974).

вториот - промена во интензитетот на топлина, што е дефинирано од страна на акција на различни надворешни и внатрешни фактори. Таквиот процес се нарекува рамноза. Рамноза процеси може да биде од два вида: рамноза пулсот предизвикани од краток изложеност на различни внатрешни и надворешни стимули (во оваа категорија, особено, се однесува активна размена на возрасни животни), и рамноза организми поврзани адаптивни прилагодување на долгорочни промени на надворешните и внатрешните параметри (Ozernyuk et al., Zotin 1971- 1974 година, 1976 година).

Шематски теорија Prigozhin-VIAM и разликите во основачките и рамноза процеси може да се илустрира со шемата (сл. 9) во која топката се тркала надолу на склони цевка. Во секој даден момент во времето под влијание на некоја надворешна сила топката може да се избегне стабилна состојба (Сл. 9б), но потоа повторно ќе се врати на дното на коритото и продолжува да се движи во финалето стабилна состојба. топката движење на дното на коритото одговара на конститутивен организми приближување кон завршно стабилна состојба, Dodge топката и се врати на тековните стабилна состојба (Слика 9, a, a.) (Слика 9, b, c.) - рамноза процес.

Сл. 9. Шематски модел на затајување и приближување на дневна системот во стабилна состојба.

Како што споменавме, постојат голем број на докази за поддршка на теоријата на Prigogine-VIAM (Zotin 1974, 1976). Да се илустрира, Јас ќе наведам само две личности кои се однесуваат на птици, цицачи и луѓето, од што следува дека намалувањето на интензитетот на топлина оди до доцните фази на стареење (Сл. 10, 11).

Сл. 10. Промена на базалниот метаболизам во текот на раст на птици и цицачи (Zotin, 1974).
На ординатата - базалните метаболизам, измет * * д-1 кг-1 на апсцисата - годишна возраст, месеци. 1 - кокошки, 2 - патки, 3 - стаорец 4 - овца, 5 - свиња 6 - коњи, 7 - крава.

Сл. 11. Промена на базалниот метаболизам текот на растот и старите лица (Zotin, 1974).
На ординатата - базалните метаболизам, измет * * д-1 кг-1 на апсцисата - годишна возраст, години.

Кои се главните последици од интерес за Геронтолошки, се добиени од термодинамичката теорија на Prigogine-VIAM?

Прво на сите, од гледна точка на оваа теорија, на возраст поврзани со промените во телото придружени од страна на пристап на системот во финалето стабилна состојба, односно. Д. континуирано стареење на живеење систем. За разлика од ембрионски период и растот на тој период, што ние обично го нарекуваме стареење е само во брзината на процесот на стареење.

Затоа, студијата на механизмот на намалување на интензитетот на топлина во текот на развојот, растот и последователните промени поврзани со стареењето е првенствено на проучување на механизам на стареењето на организмите. Друг очигледно последица на теоријата на Prigogine-VIAM е тврдењето дека во онтогенезата неизбежно мора да биде период кога системот не живеат во близина, но бега од стационарна состојба - процес придружено со зголемување на вредноста на функцијата распространети систем. Дијаграмот (сл. 9), тоа одговара на движење на топката и на водопад.

Ако во процесот на стареење е вредност намалување на функцијата на дисипација, спротивна појава - негово зголемување - може да се нарече подмладување на живеење систем. Едноставна анализа покажува дека овој феномен може да се врши во текот на oogenesis, во почетната фаза на регенерација и исцелување, во раните фази на малигни раст (Zotin 1974, 1976). Овие последици Prigogine-VIAM теорија е шематски прикажано на сл. 12.

Сл. 12. Шематски приказ на термодинамички теорија на Prigogine-VIAM и неговите последици.
На ординатата - ентропија производство брзина, измет * h-1 * д-1 на апсцисата -. Време.

Најголем интерес во однос на прашањата што се опфатени тука е време oogenesis животни, како што во тоа време, според дијаграмот (сл. 12), постои природен подмладување на живеење системи. Затоа се задржиме само на овој период. Студија на стапката на дишење во ооцити Лоуч покажа дека здив, пресметана по 1 mg на протеини ооцитот се зголемува брзо во текот на развојот на малите, допира до врвот на еден висок, а потоа се намали (Сл. 13).

Сл. 13. Промени во стапката дишење, и содржината mitohondrnalnogo протеин концентрација на митохондриите во Лоуч ооцити во различни фази на oogenesis (Ozernyuk, 1978).
На ординатата - апсорпцијата O2, l * h-1 * mg-1 (1), односот на митохондријални протеини / вкупната количина на протеини ооцит (2), бројот на митохондриите во 1 mm3 (3) - апсцисата - дијаметар ооцитот, мм.

Интензитетот на анаеробна гликолиза во oogenesis Лоуч варира во сличен начин (Ozernyuk et al., Ozernyuk 1971- 1978). Разликата лежи во фактот дека максималниот интензитет гликолизата се случува во некоја подоцнежна фаза на oogenesis, во споредба со максимална стапка на дишење.

Слични податоци кои се однесуваат на промените во стапката дишење oogenesis се добиени за Xenopus laevis (Zotin, 1976) и Brachydanio rerio (Ozernyuk et al., 1980). Така, овие истражувања откриле дека конститутивната отстапување (природни подмладување живите системи) се случува во тесниот дел животни ontogenesis: мали ооцити за време на раст. Во сите наредни фази на oogenesis, ембрионалниот развој и раст на телото е само конститутивен за пристап дневната систем до крајниот стабилна состојба, односно. Е. процесот на стареење.

Сега назад на прашањето за тоа како студија на механизмот на стареење и подмладување на живите системи. Како што рековме, тие можат да се најдат во механизмот на промените во интензитетот на топлина, т. Е. А промена во интензитетот на дишењето и гликолизата на возраст еволуција на организмите. Тоа само ќе разговара за прашања поврзани со проучување на промените во механизмот на стапката на дишењето, што ја прави најзначаен придонес за производство на топлина во организмот.

Како што е познато, главните патишта на мобилен регулирање на метаболизмот се поврзани, од една страна, со промената на бројот на ензими кои го катализираат одредени биохемиски реакции, од друга - со промена во активноста на овие ензими и метаболити содржина во клетките.

Кога станува збор за регулирање на дишењето, промената на бројот на респираторни ензими е речиси иста како и на промената на бројот на митохондриите, или, поточно, на митохондријалната мембрана. Регулирање на стапката на дишење не е поврзана со промени во бројот на митохондриите може да се врши како резултат на промените во физички и хемиски услови на реакциите, промени во концентрацијата на супстрати и крајните производи на реакции, конкуренцијата дишење ензими и гликолитични за лепење на подлоги и кофактори, Алостерична регулација на ензимската активност од страна на метаболички производи, промени во својствата различни интрацелуларни мембрани и t. d.

Целиот овој сложен систем на прописи тешко да се анализира кога се размислува за конкретни механизми за намалување или зголемување на стапката на дишење во текот на развојот, растот и стареењето на организмите. Сепак, може да се поедностави проблемот, бидејќи, се оддалечила од страна на некои приватни средства, може да се претпостави дека основната дишење (базалните метаболички стапка) е главно утврдени од страна на концентрација на митохондриите и митохондријалната мембрана во клетките. Фактот дека таква изјава може да се појави на располагање во литературата податоци (Zotin 1974 година, Корниенко 1976- 1979).

На пример, Смит (Smith, 1956), сумирање на податоците од различни автори и свои согледувања, заклучи дека намалувањето на стапката на дишење на животните со зголемување на нивната тежина се определува со промената на концентрацијата на митохондриите. Интересни резултати се добиени со електрон-микроскопски пребројување на бројот на митохондриите на единица површина на делови од црниот дроб и срцето во текот на стареењето стаорци (Tauchi et al., 1964- Levkova, Trounov, 1970), како и возраст поврзани со промените во човечки црниот дроб (Tauchi, Сато, 1968) .

Се покажа дека на стареење стаорци бројот на митохондриите на единица површина на делови од црниот дроб и срцето се намалува во текот на стареењето. Истото се случува и во црниот дроб на луѓе. Црниот дроб делови 5000 mkm2 бројот на митохондриите менува и гласи: во луѓето под 49 години, имаше 1893 50-59 - 60-64 1829 - 1434 65-69 години - во 1223 и повеќе од 70 години - 1200 (Tauchi, Сато, 1968).

Зависноста на стапката на дишење на бројот на митохондриите основана во нашата лабораторија за процеси, како што се риба oogenesis, регенерација на екстремитетите во axolotl глад planarians et al. (Zotin, 1976). Особено илустративни материјали добиени од студијата на риби oogenesis (Ozernyuk, 1978- Ozernyuk et al., 1980).

Сл. 13 ги презентира податоците за промените во стапката на дишење, митохондријална протеинска концентрација и бројот на митохондриите по единица волумен ооцити различни фази на oogenesis Лоуч. Тоа може да се види дека постои добра корелација помеѓу овие вредности.

Ако се потврдат овие податоци, центарот на гравитација на проучување на механизам на стареење и подмладување на живите системи треба да се движи во насока на проучување на механизмот на растот и репродукцијата на митохондриите. Овој проблем, сепак, е еден од најтешките проблеми на модерната биологија, како синтеза и транспорт на главната број на митохондријални протеини е надвор од митохондриите и се утврдува од страна на такви сложени феномени како дело и за регулирање на нуклеарната геном, функционирање на ендоплазматичниот ретикулум, и така натаму. Д.

Така, последиците од термодинамичката теорија на стареење, предупредуваат да не се биде премногу оптимистички став кон можноста за воспоставување на методи за регулирање на стареење и подмладување.

Од гледна точка на оваа теорија, сериозно решение за проблемот на зголемување на видови на животниот век на животните и растенијата ќе биде можно само по како ќе се реши основните проблеми на клеточна биологија во врска со механизам на регулација и работењето на геном, транспортниот механизам материи во клетките, механизам за репродукција и за растот на митохондриите.

Сподели на социјални мрежи:

Слични