Kvalitativna fenomenološki teorija starenja

Video: Kunanbaeva Sa F - rast, razvoj i kretanje starenje teorija Mechnikov

Moderni linearni Termodinamika ireverzibilnih procesa nastao prije oko 40 godina, a čak i tada je predložio da njegovi glavni omjeri mogu se koristiti za izgradnju fenomenološku teoriju promjene povezane sa starenjem u organizmima (Prigogine, Wiame, 1946- Prigogine, 1960).

Prema toj pretpostavci, opisati procese razvoja, rasta i starenja organizama mogu koristiti kriterij evolucije linearnih termodinamike ireverzibilnih procesa.

Ovaj kriterij se temelji na teorem Prigozhin (Prigogine, 1960), koji se mogu sažeti na sljedeći način: U stabilnom stanju proizvodnje entropije u termodinamički sustav pod stalnim vanjskim parametrima je minimalan i konstantna.

Ako sustav nije u stanju dinamičke ravnoteže, to će se promijeniti sve dok stopa proizvodnje entropije, ili drugim riječima, funkcija disipacija (f), sustav neće prihvatiti najnižu vrijednost, odnosno E..:

dF / dt >= 0 (1)

gdje

(2)

T - apsolutna temperatura, V - volumen sustava, ne / dt - brzina proizvodnje entropije JJ posebnim - tijekova XJ - termodinamičkih sila, q - intenzitet topline.

Termodinamička tokovi i snage povezane linearnih odnosa:

(3)

za koji je recipročan odnos:

Lij = Lji, (4)

Kriterij (1) označava smjer razvoja otvorenog termodinamički sustav je povezan s prijelazom sustava od manje vjerojatnom bez stacionarnom stanju za više vjerojatni stabilnom stanju.

Stoga, kada se koristi ovaj kriterij se opisuju dobne promjene organizama Očekuje se da će se tijekom tih promjena je pristupio organizama do konačnog stacionarnom stanju, prijelaz od dnevnog sustava na više vjerojatnom stanju. Ove ideje, naravno, izrazio ranije (Przibram, 1922- Medawar, 1945), ali samo u teoriji, Prigogine-VIAM (Prigogine, Wiame, 1946), ova odredba je dobila pravi fizički smisao, jer se na temelju kriterija evolucije (1) ,

U živim sustavima specifičan gubitak funkcija (2) može, uz određene aproksimacije, izjednačiti intenzitet topline, a time i intenzitet disanja i glikolize, koja se uglavnom utvrditi proizvodnju topline organizma. Tada je teorija Prigogine-VIAM uzima jednostavnu biološku smisla, jer se svodi na tvrdnje da je proces dobne promjene u tijelu je kontinuirani pad u intenzitetu tih procesa. Brojni eksperimentalni podaci su u dobrom slaganju s ovom izjavom (Zotin 1974, 1976).

Za to postane jasno, međutim, to je jasna razlika između dvije vrste pojava.

prvo od njih - promjena intenziteta topline (bazalni metabolizam) izravno je povezana s promjenama povezanih sa starošću, a karakterizira samo tih pojava. Mi to nazivamo proces konstitutivan (Ozernyuk i sur., Zotin 1971- 1974).

drugo - promjene u intenzitetu topline, određen djelovanjem raznih vanjskih i unutarnjih čimbenika. Takav proces se naziva može inducirati. Inducirati procesi može biti od dvije vrste: može inducirati puls uzrokovane kratkim izlaganjem raznim vanjskim i unutarnjim podražajima (u ovoj kategoriji, posebice, odnosi aktivnu razmjenu odraslih životinja), te se može inducirati adaptivni odnose organizmi prilagođavaju dugoročnih promjena vanjskih i unutarnjih parametara (Ozernyuk et al., Zotin 1971- 1974, 1976).

Shematski teorija Prigozhin-VIAM i razlike u konstitutivne i inducibilne procesa može se ilustrirati sheme (Sl. 9) u kojem je lopta spusti na kosi padobran. U bilo kojem trenutku u vremenu pod utjecajem vanjske sile lopta može izbjeći stacionarno stanje (sl. 9b), ali onda se vrati opet na dno korita i nastavlja da se presele na konačni stabilnom stanju. Lopta kretanje dno žlijeba odgovara konstitutivnom organizama približavanje konačnom stabilnom stanju, izmicanje loptu i vratili se u trenutnom stanju mirovanja (Slika 9, a, a.) (Slika 9, b, c.) - može inducirati proces.

Sl. 9. shematski model utaje i usklađivanju živi sustav u stabilno stanje.

Kao što je spomenuto, postoji veliki broj dokaza podupire teoriju Prigogine-VIAM (Zotin 1974, 1976). Za ilustraciju, ja ću samo dva figure se odnose na ptice, sisavce i ljude, iz čega slijedi da je smanjenje intenziteta toplinskog ide do kasne faze starenje (Sl. 10, 11).

Sl. 10. Promjena bazalni metabolizam tijekom rasta ptica i sisavaca (Zotin, 1974).
Na ordinati - bazalni metabolizam, izmet * * d-1 kg-1 na apscisi - Dob, mjeseci. 1 - Pilići, 2 - patke, 3 - 4 - štakora ovce, svinje 5 - 6 - konji, 7 - krava.

Sl. 11. Promjena bazalni metabolizam tijekom rasta i starenja ljudi (Zotin, 1974).
Na ordinati - bazalni metabolizam, izmet * * d-1 kg-1 na apscisi - dobi, godinama.

Koje su glavne posljedice od interesa za gerontologije, izvedeni su iz termodinamičke teorije Prigogine-VIAM?

Prije svega, sa stanovišta ovog teoriji, dobne promjene u tijelu u pratnji pristup sustavu do konačnog stacionarnom stanju, tj. E. kontinuirano starenje živog sustava. Za razliku od embrionalnog razdoblja i rasta tog razdoblja, koje mi obično nazivamo starenje je samo u brzini procesa starenja.

Stoga, proučavanje mehanizma smanjenja intenziteta topline za vrijeme razvoja, rasta i naknadne promjene povezane sa starenjem prvenstveno proučavanje mehanizma starenja organizma. Druga očita posljedica teorije Prigogine-VIAM je tvrdnja da su u posebnom pažnjom neizbježno mora biti razdoblje kada sustav ne žive u blizini, ali se plaši daleko od stacionarnom stanju - proces popraćen povećanjem vrijednosti disipativnih funkcije sustava. Dijagram (sl. 9), što odgovara pomicanje lopte do kanal.

Ako u procesu starenja je smanjenje vrijednosti funkcije disipacije, suprotno fenomen - njegova povećanja - može nazvati pomlađivanje živom sustavu. Jednostavna analiza pokazuje da ova pojava može se provesti tijekom oogenesis, u početnoj fazi obnove i liječenja, u ranim fazama malignog rasta (Zotin 1974, 1976). Te posljedice Prigogine-VIAM teorija shematski prikazano na slici. 12.

Sl. 12. Shematski prikaz termodinamičke teorije Prigogine-VIAM i njegovih posljedica.
Na ordinati - entropije brzine proizvodnje, izmet * h-1 * d-1 na apscisi -. Vremena.

Najveći interes u pogledu pitanja upućena je ovdje tijekom oogenesis životinja, kao što je u ovom trenutku, prema dijagramu (sl. 12), nalazi se prirodni pomlađivanje živih sustava. Stoga žive samo na to razdoblje. Studija na disanje plodova u oocite Loach pokazala da dah, izračunato na 1 mg proteina povećava oocita brzo tijekom rasta mala doseže do vrha visok, i zatim reducirana (Sl. 13).

Sl. 13. Promjene u brzini disanja, a sadržaj mitohondrnalnogo koncentracija proteina od mitohondrija u čikov oocita u različitim fazama oogenesis (Ozernyuk, 1978).
Na ordinati - apsorbancije O2, l * h-1 * mg-1 (1), omjer mitohondrijska proteina / ukupnog proteina oocita (2), broj mitohondrija u 1 mm3 (3) - apscisi - promjera oocita, mm.

Intenzitet u anaerobnu glikolizu oogenesis Loach varira na sličan način (Ozernyuk et al., Ozernyuk 1971- 1978). Razlika leži u činjenici da je maksimalni intenzitet glikoliza se javlja u kasnijoj fazi oogenesis, u usporedbi s maksimalnom brzinom disanja.

Slične podatke koji se odnose na promjene disanje stopa oogenesis su izvedeni za Xenopus laevis (Zotin, 1976) i Brachydanio rerio (Ozernyuk i sur., 1980). Dakle, ove studije su otkrili da konstitutivni odstupanje (prirodno pomlađivanje životni sustavi) javlja se na uski dio životinja ontogeneze: male jajnih stanica tijekom rasta. U svim kasnijim fazama oogenesis, embrionalni razvoj i rast tijela samo konstitutivan pristupa dnevnom sustava do konačne stabilnom stanju, tj. E. proces starenja.

Sada natrag na pitanje kako je proučavanje mehanizma starenja i pomlađivanje živućih sustava. Kao što je spomenuto, oni se mogu naći u mehanizmu promjene intenziteta topline, t. E. promjena u intenzitetu disanja i glikolize u dobi evoluciju organizama. To će se raspravljati samo o pitanjima vezanim za proučavanje promjena u mehanizmu disanja stopa, što čini najznačajniji doprinos za zagrijavanje proizvodnju u organizmima.

Kao što je poznato, glavni putevi regulacije staničnog metabolizma povezani, s jedne strane, s promjenom broja enzima koji kataliziraju određene biokemijske reakcije, s druge strane - s promjenom aktivnosti tih enzima i metabolita sadržaja u stanicama.

Kada je riječ o regulaciji disanja, promjena broja respiratornih enzima je gotovo isti kao promjena broja mitohondrija, ili, točnije, mitohondrijske membrane. Regulacija brzine disanja nije povezan s promjenama u broju mitohondrija se mogu provoditi kao rezultat promjene u fizikalnim i kemijskim uvjetima reakcije, promjene u koncentraciji supstrata i krajnjih produkata reakcije, konkurencija respiratornih enzima i glikolitičkih za podloge i kofaktora, alosterički regulacije enzimske aktivnosti pomoću metaboličkih proizvoda, promjene u svojstvima različite unutarstanične membrane i t. d.

Ovaj cijeli kompleks sustav propisa teško analizirati prilikom razmatranja specifičnih mehanizama za smanjenje ili povećanje stope disanja za vrijeme razvoja, rasta i starenja organizma. Međutim, možete pojednostaviti problem, jer, omesti nekim privatnim sredstvima, može se pretpostaviti da je osnovica za disanje (bazalni metabolizam), uglavnom je određena koncentracija mitohondrija i mitohondrijske membrane u stanicama. Činjenica da je takva izjava može pokazati neke od podataka dostupnih u literaturi (Zotin 1974, Kornienko 1976- 1979).

Na primjer, Smith (Smith, 1956), sumirajući podatke različitih autora i vlastitih zapažanja, zaključio da je smanjenje stope disanja životinja s povećanjem njihove težine određuje se promjenom koncentracije mitohondrijima. Zanimljivi rezultati dobiveni su s elektronskim mikroskopom brojenjem mitohondrija po jedinici površine presjeka jetre i srca tijekom starenja štakora (Tauchi et al., 1964- Levkova, Trounov, 1970), kao i dobne promjene u ljudske jetre (Tauchi, Sato, 1968) ,

Utvrđeno je da je nakon starenja štakora broj mitohondrija po jedinici površine presjeka jetre i srca smanjuje tijekom starenja. Ista stvar se događa u jetri ljudi. Sekcije jetre 5000 mkm2 broj mitohondrija mijenja se i glasi: kod osoba ispod 49 godina, bilo je 1893 50-59 - 1829 60-64 - 1434 65-69 godina - 1223 i više od 70 godina - 1200 (Tauchi, Sato, 1968).

Ovisnost brzinom disanja broja mitohondrija utvrđenih u našem laboratoriju za procese kao što su riba oogenesis, regeneracija ekstremiteta Daždevnjak izgladnjivanje planarians i dr. (Zotin, 1976). Posebno ilustrativni Materijali dobiveni u studiji ribljeg oogenesis (Ozernyuk, 1978- Ozernyuk et al., 1980).

Sl. 13 prikazuje podatke o promjenama u brzini disanja, mitohondrijskog koncentracije proteina i broja mitohondrija po jedinici volumena oocita različitim fazama oogenesis Loach. Može se vidjeti da postoji dobra korelacija između tih vrijednosti.

Ako se ti podaci potvrđeno, težište proučavanja mehanizma starenja i pomlađivanje živućih sustava treba kretati u smjeru proučavanja mehanizma rast i reprodukciju mitohondrijima. Ovaj problem je, međutim, jedan od najtežih problema suvremene biologije, kao sintezu i transport glavni broj mitohondrija proteina je izvan mitohondrija i određena je takvih složenih pojava kao rad i regulaciju nuklearne genoma, funkcioniranje endoplazmatskog retikulum, i tako dalje. D.

Dakle, posljedice termodinamičke teorije starenja, upozoravaju na previše optimističan stav prema mogućnosti uspostave metode regulacije starenja i pomlađivanje.

S točke gledišta ove teorije, ozbiljna rješenja za problem povećanja životnog vrsta vijek životinja i biljaka će biti moguće tek nakon kako će se riješiti osnovne probleme stanične biologije koji se odnosi na mehanizam regulacije i rad genoma, transportnom mehanizmu tvari u stanici, mehanizma za reprodukciju i rast mitohondrija.

Dijelite na društvenim mrežama:

Povezan