MEDDAILY.INFO
медицинская энциклопедия
ГлавнаяКарта сайта Контакты
 

Старение внутриклеточных мембран

Изменения внутриклеточных органелл при старении в свете мембранной гипотезы исследовались на выделенных препаратах соответствующих мембран - эндоплазматического ретикулума (микросомальных) и митохондриальных.

Результаты работ по изучению влияния возраста на состояние микросомальных мембран противоречивы. Тем не менее возрастание их микровязкости отмечалось, в частности, в микросомах гепатоцитов крыс в возрастном интервале 2-6 месяцев.

Показано, что изменение содержания индивидуальных фосфолипидов в микросомальных мембранах печени крысы с возрастом тесно связано с фосфолипидтранспортной активностью цитозоля, другими словами, активностью белков, осуществляющих перенос фосфолипидов внутри клетки между мембранами. При этом наблюдается положительная корреляция активности белка-переносчика с содержанием фосфатидилхолина микросом и отрицательная с содержанием фосфатидилэтаноламина.

Другим фактором, влияющим на содержание фосфолипидов во внутриклеточных мембранах, является активность биосинтетических и гидролитических процессов, также меняющаяся с возрастом.


Есть данные о снижении в мозге крыс при старении активности фосфохолинци-тидилтрансферазы, ответственной за биосинтез фосфатидилхолина.

Основным фактором, влияющим на мембраны эндоплазматического ретикулума при старении, считают перекисное окисление липидов. Для гепатоцитов крысы показано связанное с возрастом окислительное повреждение микросомальных мембран. У крыс 17-месячного возраста с помощью высоко разрешающей жидкостной хроматографии обнаружено в 2,7 раза большее содержание перекисей в фосфатидилхолине и фосфатидилэтаноламине, чем у 2-месячных животных, что указывает на существенное окисление мембранных фосфолипидов, хоть и меньшее, чем плазматических мембран.

Сравнивался соотносительный вклад таких факторов, как перекисное окисление липидов и содержание холестерина в повышение микровязкости мембран при старении.


Оказалось, что мембраны в плане повышения микровязкости более чувствительны к окислению липидов, чем к нагрузке холестерином. Исходя из этого, предполагается, что изменения липидной структуры в результате окисления липидов вносят больший вклад в повышение мембранной микровязкости при старении, чем изменение в уровне холестерина. На наш взгляд, эта точка зрения применима только к мембранам эндоплазматического ретикулума, для которых холестерин как таковой вообще не является существенным компонентом, чем объясняется его плохое встраивание в мембрану и незначительное влияние на ее структуру.

Данных по изменению мембран митохондрий при старении больше и они более определенны. В митохондриях миокарда крыс обнаружено повышение с возрастом относительного содержания холестерина, сфингомиелина и насыщенных жирных кислот в фосфолипидах, в том числе в специфичном компоненте митохондриальных фосфолипидов кардиолипине. Эти результаты интерпретируются как указание на возрастное снижение жидкостности митохондриальных мембран старых животных. Предполагают, что такое изменение мембран митохондрий связано со снижением их энергетических функций и может быть частично ответственно за ослабление функции миокарда с возрастом. Снижение жидкостности мембран митохондрий при старении отмечено рядом авторов. Основную причину этого видят в окислении мембранных липидов вследствие ослабления эффективности защитных систем организма.

При старении митохондрии делаются более чувствительными к внешним воздействиям, в том числе к окислению липидов. Повышение с возрастом образования продуктов окисления липидов наблюдалось в митохондриях сердца крыс, причем они не просто оказывались «жертвами» перекисного окисления, подобно другим мембранам, но и сами становились продуцентами новых оксидантов. В митохондриях клеток домашней мухи, например, выявлено двукратное увеличение продукции Н2О2 при старении; в митохондриях гепатоцитов старых крыс - на 23%.

Чувствительность к оксидантам, в свою очередь, обусловлена изменениями в составе мембранных липидов, например снижением уровня линолевой кислоты. В митохондриях большая часть этой ненасыщенной кислоты этерифицирована в кардиолипине, играющем существенную роль в функционировании многих белков внутренней митохондриальной мембраны. Полиглицерофосфатидкардиоли-пин, будучи минорным компонентом других мембран, в митохондриях составляет 16-18%, являясь третьим по количеству фосфолипидом, после фосфатидилхолина и фосфатидилэтаноламина. Он играет существенную роль в поддержании активности многих ключевых ферментов внутренней мембраны митохондрий. Поэтому естественно ожидать, что увеличение доступности кардиолипина к окислению при старении, приводящее к появлению несвойственных ему насыщенных длинноцепочечных жирных кислот, может вызвать нарушение нормального функционирования митохондрий.

Производимые митохондриями при старении оксиданты оказываются главными источниками окислительных повреждений, накапливающихся с возрастом, способствуя дальнейшему окислительному расщеплению липидов и белков и изменению структуры ми-тохондриальных мембран. Это, в свою очередь, приводит к митохондриальной дисфункции, в которую вносит вклад также сниженная мембранная жидкостность.Тот же механизм, что ослабляет функционирование белков плазматической мембраны в результате замедления их латеральной диффузии, может лежать в основе изменения функций мембран митохондрий. При этом отмечают основную роль окислительного повреждения в возникновении митохондриальной дисфункции при старении. Существенный вклад в окислительное повреждение при старении вносит накопление поврежденных при окислении макромолекул.

С возрастом ослабляются многие митохон-дриальные функции. В частности, меняется скорость проникновения протонов через внутреннюю митохондриальную мембрану, что коррелирует с образованием оксидантов. Последнее сопряжено со снижением с возрастом митохондриального мембранного потенциала, наблюдаемого, в частности, на митохондриях сердца.

Изменения липидного состава мембран митохондрий при старении параллельны изменению гомеостаза клеточного кальция в миокарде. Это приводит к сдвигам в соотношении фосфолипидов, параллельно с изменением активности Са2+-зависимой пируватдегидрогеназы. Высказано предположение, что сдвиги в составе липидов митохондрий могут быть одной из причин изменений с возрастом тока Са2+ через митохондриальную мембрану и соответствующего нарушения внутримитохондриальных Са2+-зависимых процессов.

Нарушение при старении целостности структуры кардиолипина внутренних мембран митохондрий в результате окисления приводит к инактивации цитохром с оксидазы и других митохондриальных ферментов с соответствующим повышением проницаемости внутренней митохондриальной мембраны. Таким образом, окислительное повреждение кардиолипина при старении может влиять на доставку в эти органеллы митохондриальных белков, синтезированных в клеточном ядре. Предполагается, что постепенное увеличение митохондриальной недостаточности, вызванной окислительным повреждением митохондриальных мембран, вносит немалый вклад в старение клеток, тканей и организма. При этом изменения митохондрий могут оказаться ответственными за общую потерю воды, происходящую с возрастом во многих тканях, в которых повышается ригидность (микровязкость) клеточных мембран.Митохондриальная дисфункция при старении, обусловленная окислительным повреждением митохондриальных мембран, может быть в некоторой степени ответственна за дегенерацию и гибель части нейронов, ослабление иммунных свойств Т-лимфоцитов, снижение функциональных показателей клеток других цитотипов. В ней же видят одну из причин изменений при старении свойств наружной плазматической мембраны.



Новые статьи

» Стронгилоидоз
Стронгилоидоз
Стронгилоидоз - хронически протекающий геогельминтоз с преимущественным поражением ЖКТ и общими аллергическими проявлениями. Основной источник заражения стронгилоидозом - больной человек. Некоторые... перейти
» Трихинеллез
Трихинеллез
Трихинеллез у человека - это острый зооноз с природной очаговостью, протекающий с лихорадкой, мышечными болями, отеком лица, кожными высыпаниями, высокой эозинофилией, а при тяжелом т... перейти
» Энтеробиоз
Энтеробиоз
Энтеробиоз - кишечный гельминтоз, вызываемый мелкой нематодой Enterobius vermicularis, со стертым и невыраженным течением, наиболее распространенный признак которого - перианальный зуд, возникающий на... перейти
» Аскаридоз
Аскаридоз
Аскаридоз - кишечный гельминтоз, вызываемый нематодой Ascaris lumbricoides, протекающий с поражением ЖКТ, интоксикацией, аллергическими реакциями. Аскаридоз - один из самых распространенных гельмин... перейти
» Альвеококкоз
Альвеококкоз
Альвеококкоз (Alveococcosis) - зоонозный биогельминтоз, вызываемый личиночной стадией цепней Echinococcus multilocularis, с хроническим прогрессирующим течением, развитием в печени и других органах мн... перейти
» Эхинококкоз
Эхинококкоз
Эхинококкоз (Echinococcosis) - зоонозный биогельминтоз, вызываемый личиночной стадией цепня Echinococcus granulosus, характеризуемый хроническим течением и развитием преимущественно в печени, реже в л... перейти