Старение клеток является многофакторным процессом и с незапамятных времен волнует ученых. Этот процесс включает эндогенные молекулярные программы клеточного старения, а также экзогенные влияния, приводящие к прогрессирующему вторжению в процессы выживаемости клеток.

С возрастом прогрессивно страдает ряд функций клеток. Стареющие клетки обладают сниженной способностью к поглощению питательных веществ и восстановлению хромосомных повреждений. Морфологические изменения в стареющих клетках, в которых снижается активность окислительного фосфорилирования в митохондриях и их вакуолизация, уменьшается эндоплазматическая сеть, снижается активность синтеза ферментов и рецепторов клеток. Какие преобразования происходят с ядром клетки в процессе старения.

Ядро КЛЕТКИ является местом хранения и реализации генетического материала - планов построения и регуляции процессов белкового синтеза в клетке.

ГЛАВНЫМИ КОМПОНЕНТАМИ ЯДРА ЯВЛЯЮТСЯ:

• ядерная оболочка;
• хроматин;
• ядрышко;
• ядерный матрикс.

Ядро всегда локализуется в определенном месте клетки. Основными функциями, которые выполняет ядро клетки, являются хранение, использование и передача генетической информации. Кроме того, ядро отвечает за образование субъединиц рибосом.

Ядро в клетке может находиться в двух состояниях: митотическом (во время деления) и интерфазном (между делениями). Во время интерфазы под микроскопом в ядре живой клетки видно только ядрышко, и оно кажется оптически пустым. Структуры ядра в виде нитей, зерен можно наблюдать только при действии на клетку повреждающих факторов, когда она переходит в пограничное состояние между жизнью и смертью. Из этого состояния клетка может вернуться к нормальной жизни или погибнуть.

ЯДЕРНАЯ ОБОЛОЧКА - основная функция - барьерная. Она отвечает за отделение содержимого ядра от цитоплазмы, ограничение свободного транспорта макромолекул между ядром и цитоплазмой, а также за создание внутриядерного порядка - фиксацию хромосомного материала. Ядерная оболочка состоит из внешней и внутренней ядерной мембраны.

Внешняя мембрана ядерной оболочки, непосредственно контактирующая с цитоплазмой клетки, имеет целый ряд структурных особенностей, которые позволяют отнести ее к собственно мембранной системе эндоплазматической сети. В первую очередь к таким особенностям относится наличие на ней со стороны гиалоплазмы многочисленных полирибосом, а сама внешняя ядерная мембрана может прямо переходить в мембраны гранулярной эндоплазматической сети.

Внутренняя ядерная мембрана связана с хромосомным материалом ядра. Со стороны кариоплазмы к внутренней ядерной мембране прилегает так называемый фибриллярный слой, состоящий из фибрилл, но он характерен не для всех клеток.

Ядерная оболочка не является сплошной. В ней имеются ядерные поры, которые образуются в результате слияния двух ядерных мембран. При этом формируются округлые сквозные отверстия. Эти отверстия ядерной оболочки заполнены сложноорганизованными глобулярными и фибриллярными структурами. Количество ядерных пор зависит от метаболической активности клеток: чем интенсивнее синтетические процессы в клетке, тем больше пор на единицу поверхности клеточного ядра.

ХРОМАТИН (от греч. chroma - цвет, краска) - это основная структура интерфазного ядра. Химически он представляет собой комплекс белков и ДНК различной степени спирализации (закрученности). ДНК - это последовательность нуклеотидов, индивидуальная и неповторимая для каждого. Она представляет собой уникальный шифр или код, который обусловливает особенности строения, функционирования и развития (старения) организма. То есть особенности старения передаются по наследству.

Морфологически различают два вида хроматина: гетерохроматин и эухроматин. Гетерохроматин соответствует частично конденсированным в интерфазе участкам хромосом и является функционально неактивным. Эухроматин - это деконденсированные в интерфазе участки хромосом, функционально активный хроматин.

Во время митоза весь эухроматин максимально конденсируется и входит в состав хромосом. В этот период хромосомы не выполняют никаких синтетических функций. Иногда в отдельных случаях целая хромосома в период интерфазы может оставаться в конденсированном состоянии, при этом она имеет вид гладкого гетерохроматина. Например, одна из Х-хромосом соматических клеток женского организма подлежит гетерохроматизации на начальных стадиях эмбриогенеза (во время дробления) и не функционирует. Этот хроматин называется половым хроматином или тельцами Барра.

Белки хроматина составляют 60-70% от его сухой массы и представлены двумя группами:

• гистоновыми белками;
• негистоновыми белками.

Гистоновые белки (гистоны) - щелочные белки, содержащие основные аминокислоты (главным образом лизин, аргинин). Они располагаются неравномерно в виде блоков по длине молекулы ДНК. Один блок содержит 8 молекул гистонов, которые образуют нуклеосому. Нуклеосома образуется путем компактизации и сверхспирализации ДНК.

Негистоновые белки составляют 20% от количества гистонов и в интерфазных ядрах образуют внутри ядра структурную сеть, которая носит название ядерного белкового матрикса. Этот матрикс представляет основу, которая определяет морфологию и метаболизм ядра.

ЯДРЫШКО - самая плотная структура ядра, она является производным хромосомы, одним из ее локусов с наиболее высокой концентрацией и активным синтезом РНК в интерфазе, но не является самостоятельной структурой или органеллой.

Ядрышко имеет неоднородную структуру и состоит из двух основных компонентов - гранулярного и фибриллярного. Гранулярный компонент представлен гранулами (созревающие субъединицы рибосом) и локализуется по периферии. Фибриллярный компонент представляет собой рибонуклеопротеидные тяжи предшественников рибосом, которые сосредоточены в центральной части ядрышка.

Ультраструктура ядрышек зависит от активности синтеза РНК: при высоком уровне синтеза в ядрышке выявляется большое число гранул, при прекращении синтеза количество гранул снижается, и ядрышки превращаются в плотные фибриллярные тяжи базофильной природы.

ЯДЕРНЫЙ МАТРИКС (кариоплазма) - это жидкая часть ядра, которая заполняет пространство между хроматином и ядрышками.

Кариоплазма состоит главным образом из белков, метаболитов, ионов. Частью ядерного матрикса является фиброзная пластинка ядерной оболочки. Ядерный скелет, вероятно, способствует образованию белковой основы, к которой прикрепляются петли ДНК.

КЛЕТОЧНОЕ СТАРЕНИЕ

ФИЗИОЛОГИЧЕСКОЕ СТАРЕНИЕ КЛЕТОК - это состояние необратимого прекращения роста. В основе старения организма лежит клеточное старение. Которое, в свою очередь, вызвано реорганизацией генома, происходящей в результате укорочения теломер, дефектов систем репарации ДНК.

Доказано, что в стареющих клетках происходит активация специфических генов, повреждаются регуляторы и стимулируются ингибиторы роста, а также включаются и другие генетические механизмы. Ученые предполагают, что генные дефекты могут быть обусловлены теломерическим укорочением хромосом.

Теломеры играют важную роль в стабилизации терминальных порций хромосом и прикреплении их к ядерному матриксу. Длина теломеров уменьшается у клеток людей старческого возраста. Обнаружена связь между длиной теломера и активостью теломеразы, в результате деятельности которой длина теломерных участков хромосом клетки увеличивается или сохраняется на постоянном уровне.

Клетки в возрасте не похожи на молодые, и проявляется это в накоплении лишних фрагментов ДНК и неправильных клеточных белков, а также в появлении аномальных структур в ядрышке (кластере белков и нуклеиновых кислот, расположенном в ядре клетки). Также эти клетки подвержены репликативному старению, то есть они способны делиться определенное число раз (около 50).

Ученые также установили, что в некоторых случаях возможен сброс счетчика. При этом удалось узнать, как активируется специальный ген NDT80. Чтобы убедиться в предполагаемой роли данного гена, исследователи активировали его в старой и уже не размножающейся клетке. Включение NDT80 принесло двойной эффект - клетка прожила вдвое дольше обычной, и у нее оказались исправлены возрастные дефекты в ядрышке. Это указывает на то, что в аномалиях ядрышка кроется один из ключей к клеточному старению (второй ключ, теломерный, изучен намного лучше). К сожалению, пока непонятно, как работает механизм обнуления клеточных часов. Известно только, что белок, кодируемый геном NDT80, является фактором транскрипции, то есть служит спусковым крючком - активирует другие гены в клетке.

Последователи свободно-радикальной теории старения считают, что приобретенные повреждения клеток при старении возникают под действием свободных радикалов. Причинами этих повреждений может быть воздействие ионизирующей радиации или прогрессирующее снижение активности антиоксидантных механизмов защиты, например, витамина Е. Кроме того, свободные радикалы вызывают повреждение нуклеиновых кислот как в ядре, так и митохондриях. Мутации и уничтожение митохондриальной ДНК с возрастом становятся просто «драматическими». Свободные радикалы кислорода катализируют также образование модификаций белков, включая ферменты, делая их чувствительными к повреждающему действию нейтральных и щелочных протеаз, содержащихся в цитозоле, что ведет к дальнейшему нарушению функций клетки.

Посттрансляционные изменения внутриклеточных и внеклеточных белков также возникают с возрастом. Одна из разновидностей таких изменений - неферментное гликозилирование белков. Например, связанное с возрастом гликозилирование белков хрусталика лежит в основе старческой катаракты.

Таким образом, процесс клеточного старения многообразен. Он запускается различными факторами, идет через разные сигнальные пути. В разных клетках процесс старения различен, наступает в разные моменты времени, но в любом случае приводит к дисфункции и смерти клетки. Точка в обсуждении причин клеточного старения и его влияния на общее старение организма еще не поставлена, и ученым только предстоит найти ответы на многочисленные вопросы, важные для разработки средств борьбы со старением.

• КЛЕТОЧНАЯ КОСМЕТИКА CELLCOSMET & CELLMEN (ШВЕЙЦАРИЯ)
• КОСМЕТИКА «ДОКТОР ШПИЛЛЕР БИОКОСМЕТИК» (DR.SPILLER)
• ИНЪЕКЦИИ КРАСОТЫ БИОРЕВИТАЛИЗАЦИЯ