Kvalitativna fenomenološki teorija starenja

Video: Kunanbaeva sa F - rast, razvoj i kretanje starenja Teorija Mechnikov

Moderni linearno termodinamike nepovratnih procesa nastao prije oko 40 godina, pa čak i tada je predložio da je njegov glavni pokazatelji mogu se koristiti za izgradnju fenomenološke teorije promjena povezanih sa starenjem u organizmima (Prigogine, Wiame, 1946- Prigogine, 1960).

Prema ovoj pretpostavci, da opiše procese razvoja, rasta i starenja organizama mogu koristiti kriterij evolucije linearnih termodinamike nepovratnih procesa.

Ovaj kriterij se temelji na teorema Prigozhin (Prigogine, 1960), koji se mogu sažeti na sljedeći način: U stabilnom stanju proizvodnja entropije u termodinamički sistem pod stalnim vanjski parametara je minimalna i konstanta.

Ako je sistem nije u stabilnom stanju, to će se promijeniti sve dok je stopa proizvodnje entropije, ili drugim riječima, funkcija rasipanja (f), sistem neće prihvatiti najnižu vrijednost, odnosno E..:

dF / dt >= 0 (1)

gdje

(2)

T - apsolutna temperatura, V - volumen sistema, DIS / dt - stopa proizvodnje entropije, Jj - specifične tokove, Xj - termodinamički snage, q - intenzitet topline.

Termodinamičkih tokova i sile povezane linearnih odnosa:

(3)

za koje je recipročan odnos:

Lij = lji, (4)

Kriterij (1) označava pravac evolucije otvorenog termodinamički sistem povezan sa tranzicije sistema sa manje verovatan ne stacionarnom stanju na vjerovatnije u stabilnom stanju.

Zbog toga, kada se koristi ovaj kriterij da opiše se očekuje senilne promjene organizama koji u toku ovih promjena je prišao organizama u finale stabilnom stanju, tranzicija od dnevnog sistema na vjerovatnije države. Ove ideje, naravno, izrazio je ranije (Przibram, 1922- Medawar, 1945), ali samo u teoriji, Prigogine-VIAM (Prigogine, Wiame, 1946), ova odredba je dao pravi fizički značenje, jer se zasniva na kriteriju evolucije (1) .

U živih sistema određenu funkciju rasipanja (2) može, uz određene aproksimacije, izjednačavati intenzitet topline i, shodno tome, intenzitet disanja i glikolize, koji se uglavnom određuju proizvodnju toplotne energije organizma. Onda teorija Prigogine-VIAM uzima jednostavan biološkom smislu, jer se svodi na tvrdnju da je proces senilne promjene u tijelu je kontinuirani pad u intenzitetu tih procesa. Brojni eksperimentalni podaci su u dobrom dogovoru sa ovom izjavom (Zotin 1974, 1976).

Da bi se to postalo jasno, međutim, to je jasna razlika između dvije vrste pojava.

prvo od njih - promjene u intenzitetu topline (bazalnog metabolizma) je direktno vezana za promjene povezanih sa starenjem i karakteriše samo ove pojave. Mi to nazivamo proces konstitutivni (Ozernyuk et al., Zotin 1971- 1974).

drugi - promjene u intenzitetu toplote, definisan akcije raznih vanjskih i unutarnjih faktora. Takav proces smo nazvali induciranai. Induciranai procesi mogu biti od dvije vrste: induciranai puls uzrokovane kratkoročnog različite spoljne i unutrašnje nadražaje (u ovoj kategoriji, a posebno se odnosi aktivna razmjena odraslih životinja), a induciranai vezi adaptivni 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 procesima može se ilustrovati šeme (Sl. 9), u kojem se lopta otkotrlja dolje na kosim padobran. U svakom trenutku pod uticajem spoljne sile loptu može izbjeći stabilnom stanju (sl. 9b), ali onda se opet vrati na dno korita i nastavlja da se presele u konačnom stabilnom stanju. lopta kretanje kroz dno odgovara konstitutivnim organizama približavanja konačnom stabilnom stanju, Dodge loptu i vratili se na trenutnom stanju ravnoteže (Slika 9, a, a.) (Slika 9, b, c.) - induciranai proces.

Sl. 9. shematski model poreza i približavanja dnevnog sistema u stabilnom stanju.

Kao što je spomenuto, postoji veliki broj dokaza koji podržavaju teoriju Prigogine-VIAM (Zotin 1974, 1976). Za ilustraciju, ja ću dati samo dva brojke koje se odnose na ptica, sisara i ljudi, iz kojih proizlazi da je smanjenje intenziteta topline ide se na kasnoj fazi starenje (Sl. 10, 11).

Sl. 10. Mijenjanje bazalni metabolizam za vrijeme rasta ptica i sisara (Zotin, 1974).
Na ordinati je - bazalni metabolizam, izmet * * d-1 kg-1 na apscisi - Godine, meseci. 1 - Chickens, 2 - patke, 3 - Rat 4 - ovce, 5 - svinja 6 - konje, 7 - krava.

Sl. 11. Mijenjanje bazalni metabolizam za vrijeme rasta i starenja ljudi (Zotin, 1974).
Na ordinati je - bazalni metabolizam, izmet * * d-1 kg-1 na apscisi - starosti, godina.

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

Prije svega, sa stanovišta ove teorije, starosti vezane za promjene u organizmu u pratnji pristup sistema do konačnog stabilnom stanju, tj. E. kontinuirano starenje živih sistema. Za razliku od embrionalnog perioda i rast tog perioda, koje obično nazivamo starenje je samo u brzini procesa starenja.

Stoga, proučavanje mehanizma smanjenja intenziteta toplote tokom razvoja, rasta i naknadne izmjene vezane uz starost je prije svega proučavanje mehanizma starenja organizama. Još jedna očigledna posledica teorije Prigogine-VIAM je tvrdnja da u ontogeneze neminovno biti period kada se sistem ne žive blizu, ali shies od stacionarno stanje - proces praćen povećanjem vrijednosti disipativnih funkcije sistema. Dijagramu (sl. 9), to odgovara kreće lopte se padobran.

Ako u procesu starenja je vrijednost smanjenje funkcije disipacije, suprotno fenomen - njeno povećanje - može nazvati podmlađivanje živih sistema. Jednostavna analiza pokazuje da je ova pojava može nositi tokom oogenesis, u početnoj fazi regeneracije i zarastanja, u ranim fazama rasta zloćudnih (Zotin 1974, 1976). Ove posljedice Prigogine-VIAM teorija je shematski prikazano na slici. 12.

Sl. 12. Šematski prikaz termodinamičke teorije Prigogine-VIAM i njegove posljedice.
Na ordinati - entropija brzina proizvodnja, izmet * h-1 * d-1 na apscisi -. Time.

Najveći interes u pogledu pitanja ovdje obratio je tokom oogenesis životinja, kao što je u ovom trenutku, prema dijagramu (sl. 12), postoji prirodna podmlađivanje živih sistema. Stoga zadržavati samo na ovom periodu. Studija stope disanja u oocita Loach je pokazala da dah, obračunava po 1 mg proteina oocita brzo povećava tokom rasta malih, doseže do vrha visok, a zatim smanjen (Sl. 13).

Sl. 13. Promjene u brzini disanja, i sadržaj mitohondrnalnogo koncentracija proteina mitohondrija u Loach jajnih ćelija u različitim fazama oogenesis (Ozernyuk, 1978).
Na ordinati - apsorpcije O2, l * h-1 * mg-1 (1), odnos mitohondrijske proteina / ukupnih proteina oocita (2), broj mitohondrija u 1 mm3 (3) - apscisi - prečnik oocita, mm.

Intenzitet anaerobne glikolize u oogenesis Loach varira na sličan način (Ozernyuk et al., Ozernyuk 1971- 1978). Razlika je u tome što maksimalnog intenziteta glikolize javlja u kasnijoj fazi oogenesis, u poređenju sa maksimalnom brzinom od disanja.

Slične podatke koji se odnose na promjene u disanja stopa oogenesis su izvedeni za Xenopus laevis (Zotin, 1976) i Brachydanio rerio (Ozernyuk et al., 1980). Dakle, ove studije su pokazale da su konstitutivni odstupanje (prirodno podmlađivanje živih sistema) javlja se na uski dio životinje ontogeneze: mali oocita u toku rasta. Na svim narednim fazama oogenesis, embrionalnog razvoja i rasta je tijelo samo konstitutivni životnog sistema pristup do krajnjeg stabilnom stanju, tj. E. proces starenja.

Vratimo se na pitanje kako proučavanje mehanizma starenja i pomlađivanja živih sistema. Kao što je spomenuto, oni se mogu naći u mehanizmu promjene intenziteta topline, t. E. promjene u intenzitetu disanja i glikolize u dobi evoluciju organizama. To će govoriti samo o pitanjima koja se odnose na proučavanje promjena u mehanizmu disanja stopa, što čini najznačajniji doprinos za zagrijavanje proizvodnju u organizmima.

Kao što je poznato, glavni putevi regulacije ćelije metabolizma povezane su, s jedne strane, s promjenom broja enzima koji katalizuju određene biohemijske reakcije, s druge strane - s promjenom u aktivnosti ovih enzima i metabolita sadržaj u ćelijama.

Kada je riječ o regulaciji disanja, promjene u broju respiratornih enzima je gotovo isti kao i promjene u broju mitohondrija, ili, tačnije, mitohondrijske membrane. Uredba stope disanja nije povezan s promjenama u broju mitohondrija može se izvršiti kao rezultat promjene u fizičkim i hemijskim uslovima reakcije, promjene u koncentraciji supstrata i gotovih proizvoda od reakcija, konkurencija disanje enzima i glikoliticki za podloge i kofaktora, alosterni regulacija aktivnosti enzima putem metaboličkih proizvoda, promjene u svojstvima razne intracelularne membrane i t. d.

Ovaj cijeli kompleks sistem propisa teško analizirati kada se razmatra konkretne mehanizme za smanjenje ili povećanje stope disanja tokom razvoja, rasta i starenje organizma. Međutim, možete pojednostaviti problem, jer, da se sazna neke privatne sredstvima, može se pretpostaviti da je osnovni disanje (bazalnog metabolizma) je uglavnom određena koncentracija mitohondrija i mitohondrijske membrane u ćelijama. Činjenica da je takva izjava može pokazati neke od raspoloživih podataka u literaturi (Zotin 1974. godine, Kornienko 1976- 1979).

Na primjer, Smith (Smith, 1956), sumirajući podatke različitih autora i vlastitih zapažanja, zaključio da je smanjenje životinjskih stopa disanja uz povećanje njihove težine određuje promjene u koncentraciji mitohondrija. Zanimljivi su rezultati dobiveni elektron-mikroskopskom brojanjem mitohondrija po jedinici površine delova jetre i srca tokom starenja štakora (Tauchi et al., 1964- Levkova, Trounov, 1970), kao i povezanih sa starenjem promjene u ljudskoj jetri (Tauchi, Sato, 1968) .

Utvrđeno je da na starenje pacovi broj mitohondrija po jedinici površine delova jetre i srca smanjuje tokom starenja. Ista stvar se događa u jetri ljudi. sekcije jetre 5000 MKM2 broj mitohondrija mijenja se i glasi: u osoba mlađih od 49 godina, bilo je 1893 50-59 - 1829 60-64 - 1434 65-69 godina - u 1223 i više od 70 godina - 1200 (Tauchi, Sato, 1968).

Zavisnost disanja stope broj mitohondrija osnovan u našoj laboratoriji za procese kao što su riba oogenesis, regeneracija ekstremiteta u Axolotl gladi planarians et al. (Zotin, 1976). Posebno ilustrativni materijali dobiveni u studiji ribe oogenesis (Ozernyuk, 1978- Ozernyuk et al., 1980).

Sl. 13 prikazani su podaci o promjenama u stopi disanje, koncentracija mitohondrija proteina i broj mitohondrija po jedinici zapremine oocita različitim fazama oogenesis Loach. Može se vidjeti da postoji dobra korelacija između tih vrijednosti.

Ako se ovi podaci potvrdili, težište proučavanja mehanizma starenja i pomlađivanja živih sistema treba da se kreće u pravcu proučavanja mehanizma rast i reprodukciju mitohondrija. Ovaj problem je, međutim, jedan od najtežih problema moderne biologije, kao sinteza i transport glavni broj mitohondrija proteina je izvan mitohondrija i određuje se tako složenih fenomena kao što su rad i regulaciju nuklearne genoma, funkcionisanje endoplazmatičnog retikulum, i tako dalje. D.

Prema tome, posljedice termodinamičke teorije starenja, upozoravaju protiv previše optimističan stav prema mogućnost uspostavljanja metoda regulacije starenja i pomlađivanje.

Sa stanovišta ove teorije, ozbiljno rješenje za problem povećanja životnog vrsta vijek životinja i biljaka će biti moguće tek nakon kako će biti riješen osnovni problem ćelijske biologije koji se odnose na mehanizam regulacije i rad genoma, mehanizam transporta tvari u ćeliji, mehanizam za reprodukciju i rast mitohondrija.

Udio u društvenim mrežama:

Povezani