Биохимия старения

Индукция многих ферментов в старческом возрасте уменьшается, и поэтому ослабевает адаптивность организма или его способность к ответу на соответствующий стимул. Эти ответы на основании времени, затрачиваемого на индукцию, и величины индукции (рис. 3.7) подразделяют на четыре главных типа [5]. У типа 1 лаг-период индукции в старости больше, но ее величина не меняется, если индуктор применяется в течение достаточного времени. Примерами этого типа ферментов являются глюкокиназа [1] (рис. 3.8), ДНК-полимераза [3] (рис. 3.9), тирозинаминотрансфераза [2] и сериндегидратаза [88] печени крыс при ответе на действие глюкозы, АКТГ и кортизона соответственно [5]. Лаг-период индукции тирозинаминотрансферазы после выдерживания при низкой температуре у старой мыши также увеличен [33].

Рис. 3.7.Зависимость ферментной адаптации от возраста [15]. В общем виде показаны четыре основных типа влияния старения на время протекания и величину гипотетических адаптивных изменений активности ферментов.

_{Сплошная линия — молодые животные, штриховая — среднего возраста, пунктирная — старые}

Рис. 3.8.Зависимость лаг-периода индукции глюкокиназы от возраста крысы [4]

Рис. 3.9.Возрастные различия начала и максимума скорости синтеза ДНК в подчелюстной железе крысы после инъекции изопротеренола [3].

_{1 — возраст 2 мес; 2 — возраст 12 мес}

У ферментов типа 2 степень индукции при одинаковой дозе индуктора в старческом возрасте или больше, или меньше. Индукция орнитин-оксокислота — аминотрансферазы кортизоном, глюкозо-6-фосфатазы в печени высокобелковым рационом [88], цитоплазматической малатдегидрогеназы адреналэктомированных крыс кортизоном [53] и орнитиндекарбоксилазы дексаметазоном [30] в старости значительно понижается. Экстремальные случаи такого понижения наблюдаются для митохондриальной малатдегидрогеназы [53] и аргиназы [90] печени после удаления надпочечника и введения кортизона и для ацетилхолинэстеразы мозга крысы [81] после овариэктомии и введения эстрадиола. Во всех этих случаях у старых животных наблюдается полное отсутствие индукции. Вместе с тем индукция глутаминсинтетазы кортизоном у старых крыс больше и в норме, и после удаления надпочечника [89]. Индукция в этих случаях исследовалась только одномоментно, и лаг-период ни для старых крыс, ни для крыс в среднем возрасте неизвестен.

У ферментов типа 3 в старости происходят изменения и величины индукции, и времени, необходимого для индукции. К этому типу относятся замедленное и более слабое повышение активности тимидинкиназы и дезокситимидилатсинтетазы из слюнных желез у крысы после введения изопротеринола [96] или у дрозофилы после обработки аминотриазолом [82].

Для ферментов типа 4 ответ на действие индуктора в среднем возрасте и в старости одинаков. К этому типу относится индукция глюкокиназы, тирозинаминотрансферазы [6] и митохондриальной глицерол-3-фосфат — дегидрогеназы [17] инсулином, кортизоном и тироксином соответственно.

Как и в случае содержания ферментов у нормальных животных, способность различных ферментов к индукции разными индукторами зависит, по-видимому, от линии и пола животных, времени измерения активности фермента, условий, в которых содержались животные, и их физиологического состояния. Однако очевидно, что в одной и той же популяции индукция некоторых ферментов может меняться. При этом может происходить изменение или величины, или лаг-периода, или того и другого вместе. Последовательность событий, начинающаяся с момента проникновения стероидного гормона в клетку-мишень и завершающаяся синтезом специфического белка, более или менее установлена. Гормон проникает в клетку-мишень и связывается со специфическим белковым рецептором в цитозоле, образуя комплекс гормон — рецептор (Г-Р). Этот комплекс проникает в ядро, где связывается со специфическими акцепторными центрами хроматина и стимулирует транскрипцию, после чего происходит синтез специфического белка (рис. 5.2). Необходимо точно определить то место (места) в этой последовательности событий, на котором в старческом возрасте происходит нарушение индукции стероидными гормонами.