Биохимические изменения соединительной ткани при старении. Морфологические изменения соединительной ткани при старении Биохимические изменения в соединительной ткани при старении

Рост, развитие и наступающий затем процесс старения сопровождаются значительными изменениями в соединительной ткани. В биохимическом аспекте они сводятся к следующему:

2. Количество основного вещества с возрастом уменьшается, а содержание коллагеновых волокон - увеличивается.

3. Снижается количество поперечных связей в эластине и уменьшается эластичность соединительно-тканных образований.

4. Количество поперечных связей в коллагене, напротив, увеличивается, вследствие чего увеличивается прочность коллагенового волокна и умень-шается доступность его коллагеназе.

5. В процессе старения замедляется интенсивность метаболизма компонентов соединительной ткани.

6. Уменьшается концентрация гидроксипролина в сыворотке крови и суточная экскреция его с мочой.

7. В составе коллагеновых и эластических волокон увеличивается содержание кальция, что ведёт к ригидности некоторых видов соединительной ткани.

8. Количество связанной воды уменьшается, что приводит к снижению тургора тканей.

Структура и функции соединительной ткани могут нарушаться в патологии, в частности, при мукополисахаридозах и коллагенозах.

Мукополисахаридозы - группа тяжёлых наследственных заболеваний, связанных с генетически обусловленным отсутствием одного из ферментов, участвующих в катаболизме ГАГ или протеогликанов, которые при этом накапливаются в лизосомах, что приводит к развитию тяжёлых клинических проявлений. При некоторых видах мукополисахаридозов происходит выделение с мочой нерасщеплённых фрагментов ГАГ. Клиническая симптоматика различных видов мукополисахаридозов имеет свои особенности, но всех их объединяет нарушение умственного и физического развития ребёнка, деформации скелета, помутнение роговицы, нарушение структуры и функций различных соединительнотканных структур, сокращение продолжительности жизни. В настоящее время эти заболевания не поддаются лечению, но они могут быть диагностированы в период беременности путём определения активности соответствующих ферментов в клетках амниотической жидкости.

Коллагенозы - группа заболеваний, при которых повреждаются все структурные компоненты соединительной ткани: клетки, волокна, основное вещество. К коллагенозам относятся ревматизм, ревматоидный артрит, системная красная волчанка, системная склеродермия, узелковый периартериит, дерматомиозит. Коллагенозы являются следствием не только генетических нарушений, но и могут иметь приобретённый характер.

Рубцовоизменённая соединительная ткань (рубец) - особый вид соединительной ткани, образующейся в ответ на повреждение любых тканей в результате травмы или воспалительного процесса. В заживающей ране фибробласты интенсивно синтезируют коллаген, неколлагеновые белки, холестерин, триацилглицерины, фосфолипиды, гликозаминогликаны, протеогликаны, гликопротеины. Затем происходит формирование рубцовой ткани, в процессе которого уменьшается количество клеток, почти полностью расщепляются липиды, неколлагеновые белки, протеогликаны, а также избыток коллагена и формируется рубец. Рубец - это плотная соединительная ткань, полностью воспроизводящая конфигурацию дефекта ткани, которую он заполняет. Сформировавшийся рубец состоит, главным образом, из коллагеновых волокон, структура которых не имеет регулярного строения, а также очень небольшого количества нерасщеплённых липидов, гликозаминогликанов, неколлагеновых белков. Коллаген вызывает адгезию и агрегацию тромбоцитов, что способствует образованию защитной плёнки на поверхности раны и её заживлению. Иногда могут формироваться гипертрофические обезображивающие рубцы келлоидного характера, содержащие в своём составе много липидов, ГАГ и продуктов их деградации при пониженном содержании коллагена. Кортикотропный гормон гипофиза, глюкокортикоиды, паратгормон, ионизирующее излучение, стресс, дефицит полноценного белка и витамина С в диете замедляют заживление ран. К гормонам, стимулирующим синтез коллагена и способствующим заживлению ран, относятся соматотропин, тироксин, инсулин, половые гормоны.

По Bürger, старение соединительной ткани сопровождается вторичным уплотнением цитоплазматических коллоидов. Огрубевшая «высыхающая» соединительная ткань характеризуется «брадитрофностью», падением обменных процессов с повышенной склонностью таких тканей к осаждению на них солей кальция.

С возрастом во внутренних органах увеличивается общее содержание соединительной ткани. Однако сама соединительная ткань претерпевает значительные изменения. Так же как и в других тканях, в ней уменьшается количество клеток, ухудшается кровообращение и иннервация. Первичным, вероятно, является ухудшение диффузии и питания вследствие уменьшения васкуляризации и развития артерио-капиллярного фиброза. Снижение выброса крови из сердца с возрастом составляет приблизительно 1% в год. Это, в частности, отражает возрастающее сопротивление периферии. Очень важно расшифровать факторы, обусловливающие это увеличение сопротивления, и проанализировать морфологические изменения в гистогематических барьерах с точки зрения физико-химических изменений мукополисахаридов, коллагена и эластина и в связи со свойствами клеток сосудов (Sinek, 1961; Ж. А. Медведев, 1963; А. В. Нагорный, 1950).

По мере старения происходит более быстрое нарастание волокнистых элементов по сравнению с аморфным веществом. Об этом, помимо морфологических наблюдений, свидетельствуют биохимические данные, которые показывают уменьшение в соединительной ткани соотношения гексозамины — гидроксипролин или гексуроновые кислоты — гидроксипролин (Asboe-Hansen и др., 1963; Sinex, 1961).

Параллельно морфологическому огрубению волокнистых структур наблюдается уменьшение гидрофильных, растворимых, лабильных фракций мукополисахаридов и коллагеновых белков и повышение содержания менее гидрофильных, метаболически инертных и нерастворимых фракций. Считают, что эти изменения обусловлены не только уменьшением клеточных элементов и снижением синтеза, но и снижением растворимости коллагенов вследствие естественного и необратимого укрупнения структур и образования внутри них прочих ковалентных связей (Altgelt и др., 1961; Milch, Murray, 1962).

Вес сосудов с возрастом увеличивается в основном за счет разрастания соединительной ткани, отложения липидов и минеральных веществ. Содержание эластина в противоположность коллагену уменьшается. Это сопровождается фрагментацией, пигментацией и кальцификацией эластиновых волокон.

«Руководство по патологической физиологии»,
И.Р.Петров, А.М.Чернух

Как уже говорилось, межклеточный матрикс представляет собой супрамолекулярный комплекс, образованный сложной сетью связанных между собой макромолекул. В организме человека межклеточный матрикс формирует такие высокоспециализированные структуры, как хрящ, сухожилия, базальные мембраны, а также (при вторичном отложении фосфата кальция) кости и зубы. Эти структуры различаются между собой как по молекулярному составу, так и по способам организации основных компонентов (белков и полисахаридов) в различных формах межклеточного матрикса.

Коллагенозы - группа заболеваний, при которых повреждаются все структурные компоненты соединительной ткани: клетки, волокна, основное вещество. К коллагенозам относятся ревматизм, ревматоидный артрит, системная красная волчанка, системная склеродермия, узелковый периартериит, дерматомиозит. Коллагенозы являются следствием не только генетических нарушений, но и могут иметь приобретённый характер.

Общим возрастным изменением, которое свойственно всем видам соединительной ткани, является уменьшение содержания воды и отношения основное вещество/волокна. Показатель этого соотношения уменьшается как за счет нарастания содержания коллагена, так и в результате снижения концентрации гликозаминогликанов. В первую очередь значительно снижается содержание гиалуроновой кислоты. Однако не только уменьшается общее количество кислых гликозаминогликанов, но изменяется и количественное соотношение отдельных гликанов. Одновременно происходит также изменение физико-химических свойств коллагена (увеличение числа и прочности внутри- и межмолекулярных поперечных связей, снижение эластичности и способности к набуханию, развитие резистентности к коллагеназе и т.д.), повышается структурная стабильность коллагеновых волокон (прогрессирование процесса «созревания» фибриллярных структур соединительной ткани). Следует помнить, что старение коллагена in vivo неравнозначно износу. Оно является своеобразным итогом протекающих в организме метаболических процессов, влияющих на молекулярную структуру коллагена.

Известны 2 типа коллагеназ:

Тканевая коллагеназа присутствует у человека в различных органах и тканях. В норме она синтезируется клетками соединительной ткани, прежде всего, фибробластами и макрофагами. Тканевая коллагеназа - металлозависимый фермент, который содержит Zn 2+ в активном центре. Нарушение катаболизма коллагена ведёт к фиброзу органов и тканей (в основном печени и лёгких). А усиление распада коллагена происходит при аутоиммунных заболеваниях (ревматоидном артрите и системной красной волчанке) в результате избыточного синтеза коллагеназы при иммунном ответе. Она способствует восстановлению целостней кожных покровов, образуя на месте ранения рубец...

Бактериальная коллагеназа синтезируется некоторыми микроорганизмами. Например,Clostridium histolyticum (возбудитель газовой гангрены) выделяет коллагеназу, расщепляющую пептидную цепь коллагена более чем в 200 местах. Этот фермент гидролизует следующую связь -X-Гли-Про-У- между звеньями X и Гли. Таким образом разрушаются соединительнотканные барьеры в организме человека, что обеспечивает проникновение (или инвазию) этого микроорганизма и способствует возникновению и развитию газовой гангрены. Сам возбудитель не содержит коллагена и поэтому не подвержен действию коллагеназы.

Оксипролинурия - оксипролин в моче? Как часто об этом знаете? Вообще оксипролин необычная аминокислота и в форме её ОЧЕНЬ мало в крови и моче. Теперь представьте... обнаружили её в моче? Что значит? Значит идут активные дегенеративные процессы в межклеточном матриксе, разрушается коллаген и оксипролин освобождается от работы!

160. Важнейшие белки миофибрилл: миозин, актин, актомиозин, тропомиозин, тропонин, актинин. Молекулярная структура миофибрилл.

Миозин составляет 50–55% от сухой массы миофибрилл. Миозин обладает АТФазной активностью, т.е. способностью катализировать расщепление АТФ на АДФ и Н3РО4. Химическая энергия АТФ, освобождающаяся в ходе данной ферментативной реакции, превращается в механическую энергию сокращающейся мышцы. Молекулярная масса миозина скелетных мышц около 500000 (для миозина кролика 470000). Молекула миозина имеет сильно вытянутую форму, длину 150 нм. Она может быть расщеплена без разрыва ковалентных связей на субъединицы: две тяжелые полипептидные цепи с мол. массой 205000–210000 и несколько коротких легких цепей, мол. масса которых около 20000. Тяжелые цепи образуют длинную закрученную α-спираль («хвост» молекулы), конец каждой тяжелой цепи совместно с легкими цепями создает глобулу («головка» молекулы), способную соединяться с актином. Эти «головки» выдаются из основного стержня молекулы.

Легкие цепи, находящиеся в «головке» миозиновой молекулы и принимающие участие в проявлении АТФазной активности миозина, гетерогенны по своему составу. Количество легких цепей в молекуле миозина у различных видов животных и в разных типах мышц неодинаково.

Толстые нити (толстые миофиламенты) в саркомере надо понимать как образование, полученное путем соединения большого числа определенным образом ориентированных в пространстве молекул миозина.

Актин , составляющий 20% от сухой массы миофибрилл, был открыт Ф. Штраубом в 1942 г. Известны две формы актина: глобулярный актин (G-актин) и фибриллярный актин (F-актин). Молекула G-актина с мол. массой 42000 состоит из одной полипептидной цепочки (глобула), в образовании которой принимают участие 374 аминокислотных остатка. При повышении ионной силы до физиологического уровня G-актин полимеризуется в F-актин (фибриллярная форма). На электронных микрофотографиях волокна F-актина выглядят как две нити бус, закрученных одна вокруг другой (рис. 20.5).

Актомиозин образуется при соединении миозина с F-актином. Актомиозин, как естественный, так и искусственный, т.е. полученный путем соединения in vitro высокоочищенных препаратов миозина и F-актина, обладает АТФазной активностью, которая отличается от таковой миозина, АТФазная активность миозина значительно возрастает в присутствии стехиометрических количеств F-актина. Фермент актомиозин активируется ионами Mg2+ и ингибируется этилендиаминтетраацетатом (ЭДТА) и высокой концентрацией АТФ, тогда как миозиновая АТФаза ингибируется ионами Mg2+, активируется ЭДТА и не ингибируется высокой концентрацией АТФ. Оптимальные значения рН для обоих ферментов также различны.

Как отмечалось, кроме рассмотренных основных белков, в миофибриллах содержатся также тропомиозин, тропонин и некоторые другие регуляторные белки.

Тропомиозин .
Молекула тропомиозина состоит из двух α-спиралей и имеет вид стержня длиной 40 нм; его мол. масса 65000. На долю тропомиозина приходится около 4–7% всех белков миофибрилл.

Тропонин – глобулярный белок; его мол. масса 80000. В скелетных мышцах взрослых животных и человека тропонин (Тн) составляет лишь около 2% от всех миофибриллярных белков. В его состав входят три субъединицы (Тн-I, Тн-С, Тн-Т). Тн-I (ингибирующий) может ингибировать АТФазную активность, ТН-С (кальцийсвязывающий) обладает значительным сродством к ионам кальция, Тн-Т (тропомиозин-связывающий) обеспечивает связь с тропомиозином. Тропонин, соединяясь с тропомиозином, образует комплекс, названный нативным тропомиозином. Этот комплекс прикрепляется к актиновым филаментам и придаетактомиозину скелетных мышц позвоночных чувствительность к ионамСа2+.

Установлено, что тропонин (его субъединицы Тн-Т и Тн-I) способенфосфорилироваться при участии цАМФ-зависимых протеинкиназ. Вопрос о том, имеет ли отношение фосфорилирование тропонина in vitro к регуляции мышечного сокращения, остается пока открытым.

Альфа-актинин - один из мышечных белков.

В клетках поперечнополосатой мышечной ткани (скелетной и сердечной) α-актинин входит в структуру Z-дисков саркомеров миофибрилл (см. рис. миофибрилла: схема). К белковым молекулам α-актинина присоединяются концы тонких нитей саркомера, построенных из F-актина. Z-диски объединяют в виде упорядоченных пучков актиновые нити каждой пары саркомеров.

Этот белок также присутствует в цитоплазме клеток гладкой мышечной ткани. Он образует плотные аморфные тела, скрепляющие вместе актиновые нити, а также актиновые нити и внешнюю мембрану клетки. При взаимодействии актиновых и миозиновых нитей сила сокращения от актиновых нитей через плотные тела передается к внешней мембране клетки.

Согласно наиболее общей оценке морфологические симптомы старости, так же как и клинико-физиологические, по времени, по месту и по степени их развития «не допускают строгой регламентации и не поддаются предвидению». Сказанное отражает одну из принципиальных характеристик старения - его «ассиметричность» относительно различных систем, соответствие принципам гетерохронии (разновременность), гетеротопии (разноместность) и гетерометрии (разномерность). Вместе с тем, если брать организм как таковой, остается справедливым представление о синхронности появления разнообразных признаков старения (оформление фенотипа пожилого и старого человека), что отражает закономерность и целостность соответствующего процесса, его связь с определенным возрастным периодом онтогенеза. Все это было отмечено еще классической геронтологией, в основе формирования представлений которой лидирующая роль принадлежала морфологии.

При анализе морфологических изменений в стареющем организме обнаруживаются признаки практически всех общепатологических процессов, причем на разных структурных уровнях - в макромолекулах и их комплексах, мембранах, органеллах, клетках, тканях, органах и системах.

Наиболее заметны из них атрофические, инволютивные изменения («физиологическая атрофия» - специфический геронтологический термин), альтеративные изменения - разного рода повреждения (дегенеративные и дистрофические изменения, гибель клеток, разрушение и уменьшение количества структурно-функциональных единиц и межклеточных структур), а также адаптивные изменения (регенераторные, гипертрофические, компенсаторные).

Наличие во внешнем облике старых пациентов атрофических изменений, квалифицируемых относительно «старческого комплекса признаков» как ведущих, обращает на себя внимание в определенном возрасте уже при жизни. Они же доминируют в общей картине макроскопических изменений на секции умерших пожилых людей и долгожителей. Атрофические процессы, распространяясь в той или иной мере на все органы и структуры, охватывают кожу и ее придатки, подкожную жировую клетчатку, молочные железы, слизистые оболочки (желудок, кишечник, мочевыводящие пути), костно-суставной аппарат, половые органы, лимфатические узлы, костный мозг, экзокринные и эндокринные железы, нервные образования и др.

Одна из составляющих процесса сенильной (старческой) атрофии - общее уменьшение количества клеток паренхимы органов.

В отличие от несенильной атрофии, наступающей, например, вследствие голодания, при возрастной атрофии на фоне суммарного обеднения клеточными элементами нередко отмечается неравномерный рост объемов клеток. При типичной старческой атрофии не происходит увеличения массы соединительной ткани.

При морфологическом анализе органов и тканей стареющих людей выявляются варианты сочетания инволютивных, деструктивных и адаптивных изменений. При этом за счет последних, как правило, достаточно длительное время обеспечивается уровень адаптации, требуемый для поддержания гомеостаза и осуществления всего комплекса процессов жизнедеятельности, сохраняющего жизнь. Конечно, с возрастом полнота компенсации утрачиваемых функций снижается. Тем не менее продолжительное время морфологическое обеспечение такой компенсации в целом соответствует объему функций, выполняемых органами стареющего живущего человека, особенно при физиологическом течении возрастного процесса.

Функционально (и клинически) это проявляется в прогрессивно нарастающей «старческой недужности» (одряхление организма или «frailty»). Темпы одряхления подвержены индивидуальной вариабильности, что находит отражение в различии морфологических картин, выявляемых в органах и тканях в сравнительных исследованиях. Один из «парадоксов» процесса старения заключается в том, что, с одной стороны, наблюдается разнообразие, в частности, от особи к особи, от индивидуума к индивидууму возрастных морфологических изменений, а с другой - развертывается достаточно стереотипная унифицированная картина финала возрастной перестройки в виде генерализованной атрофии, которая сопровождается потерей структур и дряхлостью.

Современные методы исследования выявляют сложный, многоаспектный, нередко противоречивый по своему конкретному выражению морфологический субстрат возрастной динамики количества (интенсивности) функций на субклеточном, клеточном, тканевом и органном уровнях.

Отношение геронтологов к вкладу в возрастной процесс событий на клеточном уровне морфофункциональной организации до сих пор неоднозначно. Одна группа исследователей ведущую роль отводит изменениям в популяциях пролиферирующих клеток, тогда как другая - изменениям в так называемых постмитотических непролиферирующих клетках, длительность жизни которых сопоставима с продолжительностью жизни организма - для человека десятки и даже более сотни лет. Именно в долгоживущих клетках обнаруживаются признанные цитоморфологические корреляты старения. Что касается изменений со стороны клеток, пролиферирующих в зрелом организме, то старение организма ассоциируют с замедлением темпов и/или прекращением клеточного размножения, а также с исходом в малигнизацию.

В непролиферирующих стареющих клетках накапливаются изменения, которые патологи квалифицируют нередко как сублетальные, что в итоге приводит либо к клеточной гибели, либо к снижению способности клеток адекватно отвечать на функциональные запросы и/или действие повреждающих агентов. В упомянутые выше изменения вовлекаются механизмы, обеспечивающие пластические и энергетические процессы, а также специфические относительно повреждающего внутриклеточные структуры агента (антиоксидантные системы) или более общие (белки теплового шока или, что более точно отражает их функциональный профиль, белки клеточного стресса) цитопротекторные эффекты. С возрастом растет вероятность онкотрансформации клеток, что может иметь в своей основе разные причины - нестабильность клеточных геномов в связи, например, с дисфункцией теломер хромосом, мутациями в супрессорных генах или онкогенах и др.

Возрастным изменениям в той или иной степени подвержено большинство внутриклеточных структур долгоживущих клеток. Известно, что длительность существования некоторых из таких структур меньше продолжительности жизни клетки. Предполагается, что средняя продолжительность жизни митохондрий в печеночных клетках составляет 10 дней. Таким образом, можно говорить, с одной стороны, о старении соответствующих внутриклеточных структур как таковых, а с другой - о состоянии конкретного класса органелл в связи со старением клеток, особенно долгоживущих, например нервных, в стареющем организме.Старение клетки, и это убедительно демонстрирует метод электронной микроскопии, нередко сопровождается изменением ее контуров за счет образования выростов.

Из общеклеточных органелл к категории стареющих относятся митохондрии. Морфологически в старых митохондриях отмечаются набухание, просветление матрикса, различные варианты вакуолизации, разрушение крист. В последнее время обращается внимание на мутации в митохондриальной ДНК, типичным итогом которых является большая или меньшая биоэнергетическая недостаточность клеток, а следовательно, и дефицит функции органов. Так, описана возрастзависимая делеция фрагмента между 8470 и 13549 п. н. (парами нуклеотидов), где расположены гены субъединиц аденозинтрифосфатазы, оксидазного и коэнзим-0-редуктазного комплексов. В целом структура митохондрий становится лабильной, снижается их устойчивость к гипоксическим воздействиям, функционально падает эффективность окислительного фосфорилирования. Изменения со стороны клеточных ядер морфологически часто проявляются в виде их дольчатости. Нередко они становятся гиперхромными.

Функциональный смысл этого до сих пор - предмет дискуссии. Цитогенетический анализ указывает на рост числа хромосомных аб-бераций. По крайней мере для некоторых типов клеток (гепатоциты) характерна возрастная по-липлоидизация. Одним из проявлений старения долгоживущих клеток является обеднение цитоплазмы мембранными структурами. Так, выполненное нами электронномикроскопическое исследование симпатических нейронов старых мышей и крыс выявляет сокращение объемов гранулярного эндоплазматического ретикулума. Соответственно, преобладающей в этих клетках становится субпопуляция свободных полисом. Последнее может свидетельствовать о смещении приоритетов в сторону синтеза так называемых белков «домашнего хозяйства», т. е. предназначенных для внутриклеточного использования и поддержания жизнеспособности собственно клетки.

Уменьшается также ошосительныгй объем структур пластинчатого комплекса Гольджи, который выглядит как совокупность отдельных диктиосом, разбросанных по цитоплазме. Частой находкой при электронномикроскопических наблюдениях являются скопления фибриллярного материала, особенно в некоторых типах долгоживущих клеток, например в нейронах. Одновременно происходит накопление продуктов деградации внутриклеточных структур - остаточных телец. Специфическим признаком старения долго-живущих клеток являются внутрицитоплазматические отложения липофусцина (пигмент изнашивания или старения в терминах классической морфологии). Гранулы липофусцина в цитоплазме гепатоцитов, кардиомиоцитов, нейронов пожилых и старых индивидуумов образуют скопления, приводящие к функционально значимому сокращению рабочего объема клеток. При массивных скоплениях пигмента клетка гибнет. Благодаря тому, что липофус-циновые гранулы имеют желто-коричневую окраску, а их конгломераты объемны, изменяется цвет органов старых людей: бурая атрофия сердца, бурая атрофия печени.

Расположение липофусцина в клетке в основном соответствует очагам внутриклеточного лизиса или локализации аутофагосом. Следовательно, оправдано мнение, что отложения липофусцина - это признак имевших место внутриклеточных альтеративных процессов, протекающих с участием лизосом или непосредственно в цитозоле. Известна точка зрения, согласно которой образование с возрастом внутриклеточных отложений липофусцина следует рассматривать как один из факторов морфогенеза (патоморфоза) клеточного старения. Во всяком случае, эти отложения, как уже отмечалось, существенно сокращают рабочий объем клеток. Липофусцин обычно появляется в тех участках клетки, где имеется непереваренный мембранный материал или липидный детрит, оказавшиеся устойчивыми к ферментативной деградации при воздействии лизосомальных гидролаз. Накопление липофусцина закономерно наблюдается при свободно-радикальных повреждениях клеточных структур. Однако сам по себе пигмент для клеток не токсичен.

Вплоть до настоящего времени нет полной ясности не только относительно происхождения липофусциновых гранул, но и того, не решаются ли с участием липофусцина в специфических условиях, характеризующих стареющие постми-тотические клетки (нейроны, кардиомиоциты), какие-либо позитивные функциональные или цитокомпенсаторные задачи. Замечено, что липофусциногенез усиливается при стрессе и особенно при дистрессе, когда нарушаются корреляции между внутриклеточными, прежде всего окислительно-восстановительными, процессами и образованием аутофагосом. Фокальная аутофагия - частая и типичная реакция клеток на сублетальные повреждения. Предполагается, что она служит одним из механизмов поддержания клеточного гомеостаза в неблагоприятных для жизнедеятельности клеток условиях.
Несколько особняком стоят данные о бесспорно позитивном значении накопления с возрастом (для людей - 50 лет и далее) липофусцина в хрусталике глаза. Известно, что свет, проникающий в глаз, с одной стороны, вызывает формирование зрительных образов и, таким образом, обеспечивает важнейшую функцию - зрение. С другой - он же, особенно в синей и фиолетовой областях спектра, оказывает деструктивное действие на структуры зрительного анализатора. «Возрастное пожелтение» в связи с отложениями в хрусталике липофусцина, выполняющего роль светофильтра, снижает неблагоприятные эффекты света. Отмеченное обстоятельство учитывается в производстве очковой оптики для пожилых.

Выше говорилось, что возрастному процессу присущи явления диспротеиноза, связанного, в частности, с аутоиммунными механизмами. В качестве примера приводился амилоидоз с формированием отложений амилоида внутри клеток. Более частыми находками в цитоплазме стареющих долгоживущих клеток являются отложения липидов.

Высшая степень повреждения клеток, в том числе при старении, - клеточная смерть, в соответствие с современными представлениями, может быть представлена двумя морфологическими вариантами - некрозом и апоптозом. При некрозе наблюдается сочетание дезинтеграционных процессов в ядре и цитоплазме клеток. Одновременно обращают внимание на набухание (онкоз) и дегенерацию плазматической мембраны и внутриклеточных ультраструктур. Если некроз возникает при повреждающих воздействиях, в том числе под влиянием свободных радикалов, то апоптоз типичен для инволютивных процессов. В частности, при старении организма возникают атрофические процессы в органах, функционирование которых регулируется гормонами (предстательная железа, молочная железа).

В условиях возрастного ослабления эндокринного стимулирования развивается атрофия органов с характерными признаками апоптоза. Апоптоз начинается, по-видимому, с изменений ядра: происходят конденсация хроматина, фрагментация внутриядерной ДНК, активация или инактивация специфических функций генетического аппарата клетки. Сами клетки уменьшаются в объеме, сморщиваются, образуются выпячивания, содержащие фрагменты цитоплазмы. Далее ядро и цитоплазма фрагментируются, образуются апоптозные тельца. Важным признаком апоптоза является интактность (сохранность) лизосом и других внутриклеточных органелл. Апоптозные тельца захватываются макрофагами, где происходит их переваривание. По-видимому, роль апоптоза в потере клеток при старении не ограничивается его участием только в процессах физиологической атрофии. Иммуногистохимическими методами установлено, что важную роль апоптоз играет в развитии повреждений при умеренной ишемии, а также при действии неблагоприятных физических и химических факторов. Отличительные черты некроза и апоптоза подробно рассмотрены Т.П. Денисовой и Л.И. Малининой.

По-видимому, старение все же не следует отождествлять с программируемой смертью клеток (апоптозом), поскольку значительное число стареющих клеток долго сохраняют жизнеспособность, теряя лишь способность к репродукции ДНК. Важно другое: при старении наряду с пролиферативной активностью снижается и синтетическая функция клеток, что существенно ограничивает процессы самообновления клеток и тканей, репаративные процессы при повреждениях, адекватную реакцию на стресс. Нарушается регуляция содержания макромоле-кулярных соединений в клетке, особенно это относится к быстрому разрушению дефектных макромолекул и их удалению из клетки.

Важная роль в процессе старения принадлежит стволовым клеткам. Стволовые мезенхимальные клетки костного мозга, например, характеризуются плюрипотентностью. В соответствующих случаях они покидают костный мозг и концентрируются в патологически измененных областях организма (зоны воспаления, инсульта), где выполняют заместительную, организационно-индуцирующую, трофическую (в широком смысле) функции. Допускается, что именно стволовые клетки разного продуктивного потенциала и разной локализации в организме составляют основу физиологической и в ряде ситуаций репаративной регенерации тканей и органов. Есть мнение, что с возрастом количество стволовых клеток уменьшается, что может быть важным звеном морфогенеза инволютивных изменений. Сокращение популяции стволовых клеток следует рассматривать как морфологическую основу ослабления регенераторных процессов у лиц пожилого и старческого возраста.В процессе старения существенно изменяются структурная организация и свойства внеклеточного матрикса, в том числе вследствие посттрансляционной модификации белков и накопления деградированных молекул.

Указанные изменения распространяются на соединительную ткань. Так, в коллагене с возрастом происходит образование межмакромолекулярных ковалент-ных сшивок. В связи с этим он становится менее растворимым, менее доступным для действия коллагеназы, приобретает большую термостабильность, а соединительная ткань теряет присущие ей плотность и элластичность. Продукты неферментативного гликозилирования могут стимулировать макрофаги и другие клетки к выработке протеаз и некоторых цитокинов, играющих важную роль в деструкции тканей. В эксперименте показано, что подавление реакций гликозилирования уменьшает возрастные дегенеративные изменения в соединительной ткани, в частности в стенках сосудов. У больных сахарным диабетом подобные изменения особенно выражены и приводят к микроангиопатиям с нарушениями кровоснабжения тканей в микроциркуляторном звене.

Накопление во внеклеточном матриксе протеогликанов связано с нарушениями протеолитических процессов и с ослаблением кровоснабжения в микроциркуляторном русле органов и тканей стареющих людей. Происходит прогрессирующая дегенерация коллагеновых волокон. Деградированные макромолекулы ухудшают метаболическую ситуацию, пластические процессы и качественные характеристики матрикса. Накопление продуктов неферментативного гликозилирования белков хрусталика и деградация белковых молекул его матрикса лежат в основе развития старческой катаракты.

Представленные выше сведения относятся к общепатологическим процессам, выявляемым при старении организма. Их следует дополнить данными о тканевых и органных изменениях. Кроме того, полезно остановиться на некоторых общих вопросах, важных для полноценной прижизненной и посмертной клинико-анатомической оценки старения, состояния старости, болезней и недугов соответствующего возрастного периода у конкретных людей.

Бесспорно, все органы и системы определенным образом изменяются с возрастом у всех людей, включая и тех, кто дожил без болезней до старческой дряхлости. Столь же очевидно (и это отмечалось выше), что возрастные атрофические изменения различаются по времени возникновения, темпам развития, выраженности в разных органах одного и того же человка, индивидуальным особенностям (влияние возраста, пола, наследственности на регенераторные и инволютивные процессы). Недоучет этого положения может стать причиной заблуждений или даже ошибок в умах и действиях практикующих врачей. В частности, речь идет о достаточно типичной гипердиагностике болезней у пожилых и старых людей, громоздких клинических диагнозах с перечислением впечатляющего списка нозологических единиц.

С другой стороны, существует тенденция объяснять жалобы пожилых пациентов их возрастом, причем с оттенком неизбежности и, следовательно, неподконтрольности этих жалоб. По мере старения у пожилого человека как бы «ожидается» все большее число хронических расстройств и болезней. В такой ситуации при догматическом отношении специалист может априорно отнестись к любому стареющему человеку как к старому, а к любому старому человеку как к заведомо больному. Как показывают клинико-патологоанатомические разборы, отмеченное действительно нередко дезориентирует врача, вследствие чего больной обследуется недостаточно, а основное заболевание или его серьезные осложнения остаются нераспознанными.Старость действительно сопровождается повышенной частотой болезней, но не является их причиной.

Вместе с тем необходимо учитывать влияние ряда хронических болезней на прогрессирова-ние возрастных изменений у лиц молодого и среднего возраста, что в качестве одной из ведущих причин имеет, по-видимому, длительные гипоксические состояния.

Клинико-патологоанатомический анализ убеждает в необходимости дифференцированного отношения к болезням, которые часто обнаруживаются у лиц пожилого и старческого возраста. Перечень «недугов старости», приведенный, в частности, в известной монографии И.В. Давыдовского и отражающий классические представления, включает в себя расстройства памяти и поведения, слабоумие, атонические, паретические, невротические состояния, старческий катар бронхов и другие нарушения. Автор считает специфическим для старости недугом общего значения одряхление (старческий маразм в классической терминологии) - закономерный финал старения.

Таким старым людям, которые не могут существовать без посторонней помощи, присущи пять «гериатрических гигантов»: спутанное сознание, травмы в связи с падениями, малоподвижность или неподвижность, недержание мочи, пролежни. В наше время однако есть основания оценивать состояние старости более оптимистично. Современная медицина выработала подходы и располагает фармакологическими и иными средствами более или менее эффективной коррекции составляющих комплекса «недугов старости». Перед фундаментальной наукой и практической медициной сегодняшнего дня поставлена задача найти средства снижения скорости (темпов) старения.В экономически развитых странах наиболее частыми причинами смерти старых людей, обусловленными патологией, являются болезни сердца и сосудов, злокачественные новообразования, цереброваскулярная патология, в том числе инсульты, грипп, пневмонии.

В настоящее время осознана проблема риска развития патологических проявлений в связи с приемом пожилыми и старыми пациентами лекарств. Клинико-патологоанатомические сопоставления убеждают в необходимости учитывать все многообразие и вариабильность, прежде всего индивидуальную, морфофункциональных возрастных изменений (возрастной фон) при проведении лекарственной терапии. Задача, которую приходится решать, сложна, поскольку она требует комплексной оценки состояния организма пожилого и старого человека. Одновременно должны быть учтены и возможные «нетипичные» клинические проявления (бессимптомное течение, маски болезней). Прогресс в диагностике и лечении болезней у пожилых и старых людей и в уменьшении числа расхождений клинического и патолого-анатомического диагнозов возможен на основе комплексного анализа морфофункциональных особенностей стареющего и старого организма и клинико-морфологических вариантов течения болезней у пожилых и старых пациентов.

Костная ткань

Биохимические изменения соединительной ткани при старении и некоторых патологических процессах

Общим возрастным изменением, которое свойственно всем видам соединительной ткани, является уменьшение содержания воды и отношения основное вещество/волокна. Показатель этого соотношения уменьшается как за счет нарастания содержания коллагена, так и в результате снижения концентрации гликозаминогликанов. В первую очередь значительно снижается содержание гиалуроновой кислоты. Однако не только уменьшается общее количество кислых гликозаминогликанов, но изменяется и количественное соотношение отдельных гликанов. Одновременно происходит также изменение физико-химических свойств коллагена (увеличение числа и прочности внутри- и межмолекулярных поперечных связей, снижение эластичности и способности к набуханию, развитие резистентности к кол-лагеназе и т.д.), повышается структурная стабильность коллагеновых волокон (прогрессирование процесса «созревания» фибриллярных структур соединительной ткани). Следует помнить, что старение коллагена in vivo неравнозначно износу. Оно является своеобразным итогом протекающих в организме метаболических процессов, влияющих на молекулярную структуру коллагена.

Среди многих поражений соединительной ткани особое место занимают коллагенозы. Для них характерно повреждение всех структурных составных частей соединительной ткани: волокон, клеток и межклеточного основного вещества. К коллагенозам обычно относят ревматизм, ревматоидный артрит, системную красную волчанку, системную склеродермию, дерма-томиозит и узелковый периартериит. Каждое из этих заболеваний имеет своеобразное течение и сугубо индивидуальные проявления. Среди многочисленных теорий развития коллагенозов наибольшее признание получила теория инфекционно-аллергического происхождения.

Наконец, необходимо отметить, что нарушение процесса гидроксили-рования коллагена – один из биохимических дефектов при цинге. Коллаген, синтезированный в отсутствие или при дефиците аскорбиновой кислоты, оказывается недогидроксилированным и, следовательно, имеет пониженную температуру плавления. Такой коллаген не может образовать нормальные по структуре волокна, что и приводит к поражению кожи и ломкости сосудов, столь четко выраженных при цинге.

Костная ткань – особый вид соединительной ткани. Необходимо различать понятия «кость как орган» и «костная ткань».

Кость как орган – это сложное структурное образование, в которое наряду со специфической костной тканью входят надкостница, костный мозг, кровеносные и лимфатические сосуды, нервы и в ряде случаев хрящевая ткань.

Костная ткань является главной составной частью кости. Она образует костные пластинки. В зависимости от плотности и расположения пластинок различают компактное и губчатое костное вещество. В телах длинных (трубчатых) костей в основном содержится компактное костное вещество. В эпифизах длинных костей, а также в коротких и широких костях преобладает губчатое костное вещество.

Клеточными элементами костной ткани являются остеобласты, остео-циты и остеокласты.

Остеобласт – клетка костной ткани, участвующая в образовании межклеточного вещества. Отличительной чертой остеобластов является наличие сильно развитого эндоплазматического ретикулума и мощного аппарата белкового синтеза. В остеобластах синтезируется проколлаген, который затем перемещается из эндоплазматического ретикулума в комплекс Гольджи, включается в секретируемые гранулы (везикулы). В результате действия группы специальных пептидаз от проколлагена отщепляются сначала N-концевой, а затем С-концевой домены и формируется тропо-коллаген. Последний в межклеточном пространстве образует фибриллы. В дальнейшем после образования поперечных сшивок формируется зрелый коллаген (см. гл. 21).

В остеобластах синтезируются также гликозаминогликаны, белковые компоненты протеогликанов, ферменты и другие соединения, многие из которых затем быстро переходят в межклеточное вещество.

Остеоцит (костная клетка) – зрелая отростчатая клетка костной ткани, вырабатывающая компоненты межклеточного вещества и обычно замурованная в нем.

Как известно, остеоциты образуются из остеобластов при формировании костной ткани.

Остеокласт – гигантская многоядерная клетка костной ткани, способная резорбировать обызвествленный хрящ и межклеточное вещество костной ткани в процессе развития и перестройки кости. Это основная функция остеокласта. Следует отметить, что остеокласты, так же как и остеобласты, синтезируют РНК, белки. Однако в остеокластах этот процесс протекает

менее интенсивно, так как у них слабо развит эндоплазматический ре-тикулум и имеется небольшое число рибосом, но содержится много лизосом и митохондрий.