Нами досліджена інтенсивність вироблення вільних радикалів і активність ферментів антиоксидантного захисту у молодих (3 місяці) і старих (30 місяців) щурів. Для цього використовували зразки функціонально розрізняються органів - головного мозку і печінки, а так само сироватку крові. Встановлено, що активність супероксиддисмутази в головному мозку старих щурів суттєво знижена порівняно з молодими тваринами (на 46,8%, рlt; 0,001). Концентрація підстав Шиффа в мозку з віком також дещо знижувалася (на 13,6%, рlt; 0,001), тоді як рівень дієнових кон'югатів і перекисного окислення білків не змінився. Не змінилася з віком в мозку і загальна антиокислительная активність. У печінці старих щурів спостерігалося істотне збільшення концентрації шіффово підстав (на 27,1%, рlt; 0,05) і продуктів перекисного окислення білків (на 109,2%, рlt; 0,01), а також значне зниження активності супероксиддисмутази (на 58,4%, рlt; 0,001). Рівень дієнових кон'югатів і загальна антиокислительная активність в печінці з віком не змінювалися. У сироватці крові старих щурів було відзначено істотне збільшення вмісту продуктів перекисного окислення білків і ліпідів. При цьому помітно знижувалася активність супероксиддисмутази і загальна антиокислительная активність. Ці дані узгоджуються з результатами досліджень, які показали, що з віком знижується антирадикальна активність у сироватці крові та інші показники антиоксидантного захисту в організмі літніх людей.
Отримані нами дані свідчать про істотне віковому зміні активності вільнорадикальних процесів в організмі людини і тварин. Крім того, відношення між інтенсивністю вироблення вільних радикалів і активністю ферментів антиоксидантного захисту в процесі старіння залежить від структурно-функціональних особливостей тканини, що, ймовірно, пов'язано з інтенсивністю течії в клітинах обмінних процесів. На користь останнього припущення свідчить мітохондріальіая теорія старіння. Основи теорії були закладені Нагшап при дослідженні ушкоджень у мітохондріях, викликаних дією вільних радикалів. У 1972 р їм було висунуто припущення про те, що мітохондрії можуть бути своєрідними «біологічним годинником» при старінні. Пізніше, в 1980 р на підставі кореляції між тривалістю життя клітини і мітохондріальними дисфункциями були сформульовані основні положення мітохондріальної теорії старіння. Інтерес до цієї теорії відображений у численних публікаціях 80-х і 90-х рр., Як підтримують, так і критикують теорію. Незважаючи на те що ролі мітохондрій в старінні присвячені численні й різнобічні дослідження, теорія все ще залишається остаточно обгрунтованою. В даний час, з розвитком молекулярної біології, інтерес до цієї галузі геронтології переживає друге народження.
Згідно з основними положеннями мітохондріальної теорії старіння, мітохондрії постмітотіческіх клітин, що беруть участь в диханні, є основними органеллами, що виробляють активні форми кисню. Згідно з розрахунками, від 1 до 4% кисню, що реагує з дихальною ланцюгом мітохондрій, трансформується в вільні радикали. При збільшенні концентрації переробляється кисню або при несправності в ланцюгу переносників вміст вільних радикалів в клітині підвищується. Показано, що двома основними місцями утворення вільних радикалів в дихальної ланцюга є комплекс I (NADH-коензим Q-редуктаза) і комплекс II (убікінон цитохром С-редуктаза). Переважання вироблення вільних радикалів в клітці над їх знешкодженням антиоксидантними системами призводить до стану, званому окислювальним стресом. Наслідком дії окисного стресу на прилеглі до дихального ланцюга компоненти є перекисне окислення ліпідів і білків мітохондрій. Серед ліпідів перекисного окислення більшою мірою схильний кардіоліпін - основний компонент внутрішньоклітинної мембрани мітохондрій. Він необхідний для функціонування цитохром-оксидази та інших білків мембрани.
Перекисне окислення білків призводить до зниження функції білків в ланцюгу переносників електронів, активності АТФ-ази, вибірковості дії транспортних пір. Зміна Red / Ox-потенціалу мітохондріальної мембрани може відбиватися на дисфункції каскаду дихального ланцюга. Однак основною мішенню для шкідливого дії вільних радикалів є мітохондріальна ДНК (mtDNA). Одним з основних маркерів окислювальних дефектів в ДНК служить рівень 8-оксо-7,8-дигідро-2'-деоксигуанозину (8-oxo-dG). Концентрація 8-oxo-dG легко визначається в клітці методом високоефективної рідинної хроматографії (HPLC). З урахуванням концентрації 8-oxo-dG було проведено дослідження мітохондріальної та ядерної ДНК, виділених з сердець 8 і мозку 6 видів, що розрізняються за максимальної тривалості життя (maximum life span - MLSP) від 3,5 до 45 років. Рівень 8-oxo-dG по відношенню до нормального деоксигуанозину - dG - в ядерній ДНК не корелював з MLSP у жодного з видів ні в серці, ні в мозку, в той час як для мітохондріальної ДНК серця і мозку було виявлено суттєве збільшення рівня 8 -oxo-dG в часі, який строго корелювало з тривалістю життя досліджених тварин. Мітохондріальна ДНК не має високоорганізованої структури, подібної ядерної ДНК. Вона не пов'язана з гистонами і негістонових білками, що захищають молекулу від зовнішніх впливів. Ймовірно, з цієї причини мітохондріальна ДНК більше схильна окислювальному стресу.
Відомо, що мітохондріальний геном кодує в основному субодиниці білків дихального ланцюга внутрішньої мембрани мітохондрій. Тому мутації в мітохондріальної ДНК часто призводять до дисфункції ферментів - переносників електронів. Було показано, що мутації в мітохондріальної ДНК можуть передаватися під час мітохондріального і клітинного ділення і, таким чином, накопичуються протягом життєвого циклу клітини. Часто вони стають причиною ослаблення окисного фосфорилювання і встановлення в клітці енергетично дефіцитного стану, асоційованого з віковою патологією і старінням. У своєму крайньому прояві такі мутації можу привести до загибелі клітини шляхом апоптозу або некрозу. Численні дослідження свідчать, що структурно-функціональні порушення мітохондрій є причиною понад 100 захворювань, які отримали назву «мітохондріальні хвороби» або «мітохондріальні цітопатіі». Більше 50 мітохондріальних мутацій приведено у відповідність з спостерігаються при цьому захворюваннями, такими, наприклад, як синдром Лея, важка ступінь енцефалопатії, лейкодистрофия, міоклональная епілепсія та ін. Серед них особливе значення мають такі соціально значущі нейродегенеративні захворювання, як хвороба Паркінсона, хвороба Альцгеймера, хвороба Гентингтона, аміотрофічний латеральні склерози, кардіоміопатії, кардіоваскулярні захворювання, атеросклероз і діабет.
Найцікавіші новини