Kvalitativni fenomenološka teorija staranja

Video: Kunanbaeva Z F - rast, razvoj in gibanje staranju Theory Mechnikov

Sodobni linearne termodinamiko nepovratnih procesov nastala pred približno 40 leti, pa še takrat je bilo predlagano, da se njeni glavni razmerja lahko uporablja za gradnjo fenomenološko teorijo sprememb, povezanih s staranjem prebivalstva v organizmih (Prigogine, WIAME, 1946- Prigogine, 1960).

Glede na to predpostavko, da opisujejo procese razvoja, rasti in staranja organizmov lahko uporablja merilo razvoja linearnih termodinamike nepovratnih procesov.

To merilo temelji na izreka Prigozhin (Prigogine, 1960), ki jih je mogoče povzeti, kot sledi: V stacionarnem proizvodnji stanju entropije v termodinamični sistem pod stalnimi zunanjimi parametrov minimalno in konstantno.

Če sistem ni v stanju dinamičnega ravnovesja, se bo spremenilo, dokler stopnja proizvodnje entropije, ali z drugimi besedami, funkcija disipacije (f), sistem ne bo sprejeti najnižjo vrednost, tj E..:

dF / dt >= 0 (1)

kjer je

(2)

T - absolutna temperatura, V - volumen sistema DIS / dt - stopnja produkcije entropije, JJ - specifičnih tokov xj - termodinamskih sil, Q - jakost toplote.

Termodinamični tokovi in sile povezan linearne odnose:

(3)

za katerega vzajemni odnos:

Lij = Lji, (4)

Merilo (1) označuje smer razvoja odprtega termodinamične sistem povezan s prehodom sistema z manj verjetnim nestacionarno stanje na bolj verjetno stacionarnem stanju.

Zato je pri uporabi tega merila za opisovanje se pričakuje, da bodo s starostjo povezane spremembe organizmov, ki se v okviru teh sprememb približal organizmov v končnem stanju dinamičnega ravnovesja, je prehod iz dnevne sistem bolj verjetno stanje. Te ideje, seveda, izražena prej (Przibram, 1922- Medawar, 1945), vendar le v teoriji, Prigogine-VIAM (Prigogine, WIAME, 1946), ta določba je bila dana pravi fizikalni pomen, saj temelji na merilu evolucije (1) .

V živih sistemih specifična Odvajanje funkcija (2) lahko z določeno približevanja, enačijo intenzivnost toplote in posledično intenzivnost dihanja in glikolize, ki v glavnem določi proizvodnjo toplote organizma. Potem teorija Prigogine-VIAM je preprosto biološko smiselno, saj zmanjšuje z izjavo, da je postopek, s starostjo povezane spremembe v telesu stalen upad intenzivnosti teh procesov. Številni eksperimentalni podatki so v dobrem soglasju s to izjavo (Zotin 1974, 1976).

Za to, da postane jasno, vendar pa je jasno razlikovati med dvema vrstama pojavov.

prva med njimi - je sprememba v intenzivnosti toplote (bazalni metabolizem), ki so neposredno povezane s spremembami, povezanih s starostjo in je značilna le teh pojavov. Temu pravimo proces konstitutivni (Ozernyuk et al., Zotin 1971- 1974).

drugi - sprememba v intenzivnosti toplote, ki je opredeljen z delovanjem različnih zunanjih in notranjih dejavnikov. Tak postopek smo se imenuje inducirana. Inducibilni procesi so lahko dveh vrst: inducirana impulz, ki ga za krajši čas z različnimi zunanjimi in notranjimi dražljajev povzroča (v tej kategoriji, zlasti nanaša aktivno izmenjavo odraslih živali), in inducirane povezane prilagodljive organizmi prilagajanju dolgoročnih sprememb v zunanjih in notranjih parametrov (Ozernyuk sod., Zotin 1971- 1974, 1976).

Shematsko se teorija Prigozhin-VIAM in razlike v konstitutivnih in inducibilnih procesov lahko ponazorimo s shemo (sl. 9), v katerem je žoga kotali navzdol nagnjeno jašek. V danem trenutku pod vplivom zunanje sile lahko podajo izognemo stacionarnem stanju (sl. 9b), potem pa gre nazaj na dno korita in nadaljuje s premikanjem v končnem stanju dinamičnega ravnovesja. kroglični pretok dnu korita ustreza konstitutivni organizmov približevanje končnem stanju dinamičnega ravnovesja, dodge ball in vrnitev v tekočem stanju dinamičnega ravnovesja (Slika 9, A, A.) (slika 9, b, c.) - inducibilni proces.

Sl. 9. Shematski model utaj in približevanju živega sistema v stanju dinamičnega ravnovesja.

Kot je bilo omenjeno, obstaja veliko število dokazov podpirajo teorijo Prigogine-VIAM (Zotin 1974, 1976). Za ponazoritev, bom dal samo dve številke, ki se nanašajo na ptičih, sesalcih in ljudeh, iz katerih izhaja, da je zmanjšanje intenzivnosti toplote bo do poznih fazah staranje (Sl. 10, 11).

Sl. 10. Spreminjanje bazalno presnovo med rastjo ptic in sesalcev (Zotin, 1974).
Na koordinatnem - bazalni metabolizem, blato * * d-1 kg-1, na abscisi - Starost, mesecev. 1 - Piščanci, 2 - race, 3 - podgana 4 - ovce, 5 - prašičji 6 - konji, 7 - krava.

Sl. 11. Spreminjanje bazalni metabolizem v času rasti in staranja ljudje (Zotin, 1974).
Na ordinata - bazalni metabolizem, blata * d-1 kg-1 na abscisi - starosti, let.

Katere so glavne posledice zanimiva za gerontologijo, ki izhajajo iz termodinamično teorije Prigogine-VIAM?

Prvič, z vidika te teorije, se s starostjo povezane spremembe v telesu, skupaj s pristopom sistema do končnega stanja dinamičnega ravnovesja, tj. E. stalno staranje živega sistema. Za razliko od embrionalnega obdobja in rasti tega obdobja, ki jih običajno imenujemo staranje je le v hitrosti procesa staranja.

Zato je raziskava mehanizma zmanjšanja intenzitete toplote med razvojem, rast in nadaljnjih sprememb, povezanih s starostjo je predvsem proučevanje mehanizma staranja organizmov. Še ena očitna posledica teorije Prigogine-VIAM je trditev, da je treba v zorenjem neizogibno obdobje, ko se sistem ne živijo blizu, vendar shies od stacionarnem stanju - proces, ki ga spremlja povečanje vrednosti disipativne funkcije sistema. V diagramu (sl. 9), to ustreza premika žogo do korita.

Če se v procesu staranja je vrednost zmanjšanja funkcije odvajalnim, nasprotno pojav - njegovo povečanje - lahko imenuje pomlajevanje živega sistema. Preprosta analiza kaže, da je ta pojav lahko izvedemo v oogeneza, v začetni fazi regeneracije in zdravljenja, v zgodnjih fazah maligne rasti (Zotin, 1974, 1976). Te posledice teorija Prigogine-VIAM je shematsko prikazan na sl. 12.

Sl. 12. Shematski prikaz termodinamične teorije Prigogine-VIAM in njenih posledic.
Na ordinati - entropije hitrosti proizvodnje, blata * h-1 * d-1, na abscisi. - Čas.

Največ zanimanja glede vprašanj tukaj obravnavanih je med oogeneza živali, kot je v tem trenutku, glede na diagramu (sl. 12), je naravno pomlajevanje živih sistemov. Zato živijo samo na to obdobje. Študija stopnje respiracije v oocitov Loach je pokazala, da sapo, izračunana na 1 mg proteina oocit povečuje hitro med rastjo majhna, sega do vrha visok, in nato reduciramo (sl. 13).

Sl. 13. Spremembe dihanje in vsebina mitohondrnalnogo koncentracija proteinov mitohondrije v nežice jajčne celice v različnih fazah oogeneza (Ozernyuk, 1978).
Na ordinati - absorbance O2, l * h-1 * mg 1 (1), razmerje mitohondrijska proteina / celokupnega proteina oocita (2), število mitohondrijev v 1 mm3 (3) - abscisa - je premer oocita, mm.

Intenzivnost anaerobne glikolize v oogeneza Loach spreminja na podoben način (Ozernyuk sod., Ozernyuk 1971- 1978). Razlika je v tem, da se pojavi največja intenzivnost glikoliza v kasnejši fazi oogeneza, v primerjavi z najvišjo stopnjo dihanja.

Podobne podatke, ki se nanašajo na spremembe v oogeneza dihanje so pridobljeni za Xenopus laevis (Zotin, 1976) in Brachydanio rerio (Ozernyuk et al., 1980). Tako te študije je pokazala, da se pojavi konstitutivni odklon (naravno pomlajevanje živi sistemi) na ozkih porcij živali ontogenesis: mala jajčnih celic v času rasti. Na vseh nadaljnjih fazah oogeneza, embrionalni razvoj in rast telesa, je le sestavni pristopa dnevna sistema na končnem stanju dinamičnega ravnovesja, tj. E. proces staranja.

Zdaj pa nazaj k vprašanju, kako je raziskava mehanizma staranja in pomladitev živih sistemov. Kot smo že omenili, so se našli v mehanizmu sprememb intenzivnosti toplote, t. E. spremembo v intenzivnosti dihanja in glikoliza pri starosti evolucije organizmov. To bodo razpravljali samo o vprašanjih, povezanih s preučevanjem sprememb v mehanizmu za dihanje, zaradi česar je najbolj pomemben prispevek za proizvodnjo toplote v organizmih.

Kot je znano, so glavni poti regulacije celičnega metabolizma povezana na eni strani s spremembo števila encimov, ki katalizirajo določene biokemične reakcije, na drugi strani - s spremembo v aktivnosti teh encimov in metabolitov vsebin v celicah.

Ko gre za regulacijo dihanja, sprememba števila encimov dihal je skoraj enako kot spremembo števila mitohondrijev, ali, natančneje, mitohondrijskih membranah. Regulacija dihanje ni povezano s spremembo števila mitohondrijev se lahko izvajajo kot posledica sprememb v fizikalnih in kemijskih pogojih reakcije, spremembe v koncentraciji substrata in končnih produktov reakcije, konkurenca respiracije encimov in glikolitičen za substratov in kofaktorjev, alosterično uravnavanje encimske aktivnosti metabolnih produktov, spremembe v lastnostih različnih znotrajceličnih membrane in t. d.

Ta celoten kompleks sistem predpisov težko analizirati, če upoštevamo posebne mehanizme za zmanjšanje ali povečanje stopnje dihanja v razvoj, rast in staranje organizmov. Vendar pa lahko poenostavi problem, saj se moti z nekaterimi zasebnimi sredstvi, je mogoče domnevati, da je izhodiščna dihanje (bazalni metabolizem), v glavnem določena s koncentracijo mitohondrije in mitohondrijske membrane v celicah. Dejstvo, da je lahko takšna izjava kažejo nekateri podatki so na voljo v literaturi (Zotin 1974, Kornienko 1976- 1979).

Na primer, Smith (Smith, 1956), ki povzema podatke različnih avtorjev in njihovih stališčih, ugotovila, da je znižanje stopnje dihanja živali s povečanjem njihove teže določi glede na spremembe v koncentraciji mitohondrijev. Zanimivi rezultati so bili pridobljeni z elektronskim mikroskopsko štetje števila mitohondrijev na enoto površine odsekov jeter in srca med staranjem podganah (Tauchi et al., 1964- Levkova, Trounov, 1970), kot tudi s starostjo povezane spremembe v človeškem jetrih (Tauchi, Sato, 1968) .

Ugotovljeno je bilo, da se pri staranju podganah številom mitohondriji na enoto območja odsekov jeter in srca med staranjem zmanjša. Isto se dogaja v jetrih ljudi. Jetrni sekcije 5000 mkm2 število mitohondrijev spremenili takole: v ljudeh pod 49 let, je bilo leta 1893 50-59 - 1829 60-64 - 1434 65-69 let - v 1223 in več kot 70 let - 1200 (Tauchi, Sato, 1968).

Odvisnost stopnje respiracije števila mitohondrijev s sedežem v našem laboratoriju za procese, kot so ribe oogeneza, regeneraciji okončin v močerad stradanje ploskavcev et al. (Zotin, 1976). Posebej ilustrativni materiali, dobljeni v študiji ribjega oogeneza (Ozernyuk, od leta 1978 Ozernyuk et al., 1980).

Sl. 13 prikazuje podatke o spremembah dihanje, mitohondrijske koncentracijo proteinov in števila mitohondrijev na volumsko enoto oocitov različnih stopnjah oogeneza Loach. Razvidno je, da je dobra korelacija med temi vrednotami.

Če so ti podatki potrjeni, mora biti težišče preučevanja mehanizem staranja in pomladitev živih sistemov premakniti v smeri preučevanja mehanizem rast in razmnoževanje mitohondrijev. Ta problem, pa je eden izmed najtežjih problemov sodobne biologije, kot sintezo in transporta glavne števila mitohondrijskih proteinov je zunaj mitohondrijev in se določi z kompleksnih pojavov, kot sta delo in ureditev jedrske genoma, delovanje endoplazemski retikulum, in tako naprej. D.

Tako, posledice termodinamično teorije staranja, svarijo pred preveč optimističen odnos do možnosti uvedbe metod regulacije staranja in pomlajevanje.

Z vidika te teorije, resna rešitev problema povečanja vrste življenjsko dobo za živali in rastlin pa bo mogoče le po tem, kako bodo rešili osnovne probleme celične biologije v zvezi z mehanizmom za ureditev in delovanje genoma, prometne mehanizma snovi v celici, mehanizem za predvajanje in rasti mitohondrije.

Zdieľať na sociálnych sieťach:

Príbuzný