Читать книгу Лечение волос в косметологии - Юлия Дрибноход - Страница 18

Старение является очень сложным процессом, который протекает в каждой клетке организма, а появление изменений кожи и волос – лишь следствие проявлений этого процесса. В причинах старения пытаются разобраться ученые на протяжении длительного времени, предлагая различные теории. В настоящее время существует более десятка теорий старения (Рыжак Г. А., Королькова Т. Н., Войтон Е. В., 2006; Фефилова И., 2009; Данилов С. И. [и др.], 2004). Рассмотрим некоторые из них подробнее.

Свободнорадикальная теория

Свободнорадикальная теория объясняет процессы старения избыточным образованием свободных радикалов и их влиянием на процессы метаболизма клеток. Свободными радикалами называются молекулы, имеющие свободную валентность и поэтому стремящиеся ее использовать, вступив в химическую реакцию.

Валентность (от лат. valens — имеющий силу) – способность атомов химических элементов образовывать определенное число химических связей с атомами других элементов.

Свободный радикал – это атом или молекула, на внешней оболочке которых есть один или несколько неспаренных электронов. В органических молекулах (включая те, из которых состоит наш организм) электроны на внешней электронной оболочке располагаются парами: одна пара на каждой орбитали.

Радикалы химически активны. Активность объясняется тем, что радикал стремится либо вернуть себе недостающий электрон, отняв его от окружающих молекул, либо избавиться от «лишнего» электрона, отдавая его другим молекулам.

Радикалы, образующиеся в организме человека, можно разделить на природные и чужеродные. Природные радикалы, в свою очередь, делятся на первичные, вторичные и третичные. Первичными принято называть радикалы, образование которых происходит в организме человека при участии ферментов. Перекись водорода, гидроперекиси липидов образуются в реакциях, одним из участников которых является радикал, а иногда – кислород. Эти молекулы, в свою очередь, легко образуют радикалы в присутствии ионов металлов переменной валентности. Такие радикалы принято называть вторичными. Вторичные радикалы, в отличие от первичных, обладают разрушительным действием на клеточные структуры. Именно образование вторичных радикалов (а не радикалов вообще) приводит к развитию патологических состояний и лежит в основе фотостарения кожи, канцерогенеза, атеросклероза, хронических воспалений.

Для защиты от повреждающего действия вторичных радикалов в организме используется большая группа веществ, называемых антиоксидантами, к числу которых принадлежат ловушки или перехватчики свободных радикалов. Примером последних служат альфа-токоферол, тироксин и женские стероидные гормоны.

Реагируя с липидными радикалами, эти вещества сами превращаются в радикалы антиоксидантов, которые можно рассматривать как третичные радикалы. Они постоянно образуются в том или ином количестве в клетках и тканях. Ионизирующее излучение, ультрафиолетовое облучение или даже освещение интенсивным видимым светом, например светом лазера, приводит к образованию в организме человека свободных радикалов. Такие радикалы называют чужеродными. К ним относят также радикалы, образующиеся из попавших в организм посторонних соединений.

Свободнорадикальная теория старения практически одновременно была выдвинута Дэнхемом Харманом в 1956 г. (Harman D., 1956) и Н. М. Эмануэлем в 1958 г. (Emanuel N. M., 1985). Она объясняет не только механизм старения, но и широкий круг связанных с ним болезней. Согласно этой теории, образующиеся в митохондриях клеток молекулы супероксида, перекиси водорода – гидроксильного радикала и синглетного кислорода повреждают клеточные ДНК, белки, липиды.

Как правило, организм человека способен самостоятельно нейтрализовать образующиеся радикалы. Здоровая клетка организма может отразить около 10 000 атак свободных радикалов. Но если воздействие перечисленных выше факторов превосходит определенный критический предел, защитный барьер перестает справляться с внешними влияниями. Наиболее уязвимы для свободных радикалов клеточные мембраны, в частности мембранные липиды. Мембраны теряют способность сохранять содержимое клетки, не допуская в нее вредные вещества. В результате в клетке нарушаются обменные процессы, и она погибает.

Свободные радикалы высоко химически реактивны и способны вызывать повреждения ядерной ДНК, а это – путь к онкогенезу. Свободные радикалы также разрушают липиды и мембраны клеток, коллагеновые и эластические волокна дермы, связывают воду, что приводит к снижению тургора и эластичности кожи, ее истончению и появлению морщин. Свободные радикалы запускают механизмы множества заболеваний: ишемии, атеросклероза, рака, нарушений нервной и иммунной систем, и в результате – болезней кожи. Теряя воду, клетка становится склонной к преждевременному старению, развитию дерматозов. Поэтому накопление в коже свободных радикалов – едва ли не основная причина старения.

Борьба со свободными радикалами ведется с применением антиоксидантов – веществ, местно связывающих свободные радикалы и выводящих их из кожи, и витаминов A, E, C, K.

Для этого в косметологии используются препараты, действие которых направлено либо на уничтожение свободных радикалов, либо на защиту от ультрафиолетового облучения:

– вещества, взаимодействующие со свободными радикалами и уничтожающие их, – альфа-токоферол (витамин E), фермент супероксиддисмутаза и некоторые флавоноиды, в частности рутин;

– антиоксиданты, действующие на более поздних стадиях образования радикалов, – витамины A, E, C, K, а также селен, серосодержащие соединения – аминокислоты цистеин и глутадион; вытяжка из алоэ вера и бета-каротин из моркови, мумие;

– ультрафиолетовые фильтры – комплексы из липидорастворимых серосодержащих производных, которые добавляются в косметические и косметологические препараты. В сочетании с витаминами они эффективно защищают кожу от ультрафиолетовых лучей, а следовательно, от действия свободных радикалов и от старения;

– коллаген и гиалуроновая кислота, фруктовые кислоты – для поддержания активности клеток кожи.

Теория гликации

Другой важный механизм процесса старения – неферментативная реакция между моносахаридами и аминогруппой белков, названная теорией гликации Мэйларда. Ее суть заключается в том, что белки способны связываться с сахарами, в результате чего образуются так называемые коллагеновые сшивки. При этом скорость протекания этой реакции зависит от концентрации сахаров и времени. В свою очередь, свободные радикалы, воздействуя на белки клетки, делают их более беззащитными перед воздействием сахаров. Сегодня уже доказано участие сахаров в нарушении работы натрий-калиевого насоса клеток, развитии некоторых болезней, таких как атеросклероз, глаукома и др.

Для профилактики старения кожи, вызванной гликацией, используют анти-AGE-терапию (заместительную терапию при недостатке собственных эстрогенных гормонов). AGE (от англ. Advanced Glycosylation End-products) – продукты жизнедеятельности клеток, образующиеся в результате повреждающего действия моносахаридов по теории гликации. Для этого используют фитоэстрогены экстрактов трав и других растений, которые возбуждают специальные рецепторы на мембранах клеток, заставляя клетку активизировать свою деятельность, ускорять митоз, репродуктивную способность.

К анти-AGE-системе стали относить не только вещества, нейтрализующие повреждающее действие моносахаров, но и все биологически активные вещества, способствующие сохранению молодости и предотвращающие появление морщин. Это аминокислоты, экстракты водорослей, мочевина, протеины шелка, гиалуроновая кислота, коллаген, эластин, антиоксиданты и др.

Теория избыточного накопления

Согласно данной теории в организме накапливаются токсины, которые откладываются в тканях и влияют на старение кожи. Речь идет о терминальном токсине – липофусцине.

Липофусцин – пигмент, образующийся в клетках и являющийся прооксидантом. Была обнаружена связь между накоплением в клетках липофусцина и старением организма. Липофусцин избыточно образуется в организме при переедании ненасыщенных жиров, стрессах, УФ-излучении, избытке ионов алюминия, железа, избытке эстрогенов. При этом липофусцин при своем образовании нуждается в кислороде, что создает гипоксию в тканях, уменьшение образования АТФ и как следствие – деградацию тканей, мутации в генетическом аппарате клеток. Кроме того, липофусцин повреждает митохондрии, приводя к их преждевременному старению, а следовательно, и к старению клетки.

Таким образом, кислородная и энергетическая недостаточность, обезвоживание создают условия для дальнейшего накопления липофусцина, что в результате приводит к необратимым изменениям в клетках. Снижая потребление жирных ненасыщенных кислот, железа и экзогенных эстрогенов; увеличивая потребление витамина Е, можно замедлить образование липофусцина.

Теория соматических мутаций

Согласно этой теории старение – следствие накопления в генах соматических клеток мутаций, возникающих под влиянием повреждающих факторов, например ионизирующей радиации.

При этом клеточное старение является результатом генетической программы, с помощью которой специфические гены ограничивают клеточную пролиферацию. Повреждения ядерной и митохондриальной ДНК соматических клеток, такие как точечные мутации, приводят к активации специфических генов, вовлеченных в регуляцию клеточного цикла и контроль деления клеток. В результате повреждений и мутаций ДНК клетки либо самоликвидируются, либо прекращают делиться в качестве ответной реакции на повреждение ДНК. Накопление с возрастом таких мутаций в клетках различных органов и тканей приводит к появлению измененных (нефункционирующих) белков и является основным фактором, определяющим развитие возрастной патологии, например рака, и приводящим к ухудшению и утрате различных функций организма.

Теория сшивки макромолекул (теория поперечных связей)

Между различными молекулами организма, таких как ДНК, коллаген, эластин и другие, образуются мостики, вызывая нарушения их структуры и видоизменяя их свойства, что приводит к дегенеративным изменениям в тканях.

Изначально коллагеновые белки имеют немного поперечных связей между собой – коллаген остается мягким и пластичным, но с возрастом число поперечных связей нарастает. Поперечные связи мешают прохождению питательных веществ между клетками и удалению отходов клеточной жизнедеятельности. Образование поперечных связей происходит, когда в организме зрелого человека снижается способность метаболизировать молекулы глюкозы. Под воздействием избыточной глюкозы белковые молекулы склеиваются друг с другом и теряют способность к выполнению своих функций. Люди, ведущие активный образ жизни и правильно питающиеся, сдерживают процесс образования поперечных связей.

Лизосомальная теория старения Дедюва

Повреждение лизосомальных мембран различными физическими, химическими и биологическими факторами приводит к нарушению стабильности мембран и выходу гидролитических ферментов лизосом в цитоплазму клетки, что приводит к ее гибели.

Теория биологических часов (теория генетического контроля)

Согласно этой теории продолжительность жизни запрограммирована генетически, при которой внутренние биологические часы отсчитывают время и запускают разрушительный механизм, вызывающий старение и в итоге приводящий к смерти. Однако этот механизм, по мнению ученых, рассчитан на 250–300 лет. До этого возраста никто не доживает из-за утраты клетками своих функций в результате катастрофы ошибок.

Теория катастрофы ошибок

В 1963 г. Лесли Оргель предположил, что старение является результатом накопления ошибок на клеточном уровне. Согласно этой теории различные внешние и внутренние причины провоцируют появление ошибок в генетической программе и постепенно функции клетки нарушаются. Прогрессивное накопление этих ошибок с течением времени приводит к постепенному полному прекращению функционирования клетки, что и вызывает сначала старение, а в дальнейшем – смерть организма.

Иммунологическая теория старения (аутоиммунная теория)

Связь широкого круга связанных с возрастом патологических процессов с дефектами иммунной системы привела к предположению, что старение иммунной системы может ограничивать продолжительность жизни. Иммунная система четко отличает свои ткани от чужих. С возрастом этот контроль ослабевает, организм начинает вырабатывать антитела к собственным тканям, тем самым вызывая их повреждение.

Ослабление иммунной системы способствует также уменьшению веса тимуса (вилочковой железы) с 250 г при рождении человека до3гк 60 годам, что ведет к нарастанию процессов старения, так как гормоны тимуса являются важнейшими регуляторами нейроэндокринной и иммунной систем.

В последние годы было установлено, что некоторые иммуномодуляторы, в частности пептидные препараты тимуса, могут восстанавливать компетентность иммунных клеток в старом организме и увеличивать продолжительность жизни животных.

Элевационная теория старения (нейроэндокринная теория)

Согласно этой теории старение представляет собой системный процесс, базирующийся на взаимодействии стареющих клеточных ансамблей, из которых состоит организм. Каждый из этих ансамблей может отличаться по темпам и признакам старения. Старение организма человека в значительной степени связано с возрастными изменениями нейроэндокринных функций головного мозга, и особенно – с повышением порога чувствительности гипоталамуса к гомеостатическим сигналам. По мере старения организм вырабатывает все меньше гормонов, что оказывает пагубное воздействие на функционирование всего организма. Снижение выработки одного гормона влечет за собой команду всему организму к снижению выработки других гормонов. Именно этот процесс приводит к возрастному включению и выключению функции репродуктивной системы в женском организме, к возрастным изменениям в гипоталамо-гипофизарно-надпочечниковой системе. Следствием аналогичных возрастных изменений в системе метаболического гомеостаза, регулирующего аппетит и энергетическое обеспечение функций организма, является нарастание с возрастом содержания жира в теле, снижение чувствительности тканей к инсулину (преддиабет) и развитие атеросклероза.

Теория предела делений Хейфлика

Клетки человеческого организма могут делиться ограниченное число раз. Это явление получило название лимит Хейфлика. После 50–70 делений клетки переходят в неделимое состояние. Иногда при этом они становятся нечувствительными к сигналам, которые заставляют ненужную клетку самоликвидироваться. Старые клетки накапливаются, достигается некий пороговый уровень, когда утрачивается прежнее здоровье тканей.

Теория деградации теломеров

На продолжительность жизни делящихся клеток влияют также теломеры – последовательность аминокислот, которые обеспечивают сохранность хромосом человека. Каждый раз, когда клетки делятся, теломеры укорачиваются. Когда они исчезают, клетка погибает. Ключевым элементом в восстановлении исчезающих теломеров является фермент теломераза, которая восстанавливает и замещает теломеры.

Таким образом, объяснение процесса старения не может быть сведено к какой-то одной теории. Во многом эти теории перекликаются между собой, поэтому в попытках продлить период активного долголетия и молодости необходимо использовать знания всех механизмов старения, элементы всех теорий, четко представлять все возможные причины, провоцирующие старение.