Биохимия старения - [41]
Попытки повысить уровень определенных ферментов в мозгу старых крыс путем введения стероидных гормонов дали обнадеживающие результаты. Кастрация старых мужских и женских особей крыс понижает содержание в полушариях мозга двух жизненно важных ферментов, ответственных за проводимость нервов, — ацетилхолинэстеразы и холин-ацетилтрансферазы. Ацетилхолинэстераза катализирует гидролиз ацетилхолина, а холин-ацетилтрансфераза — его синтез. Введение 10 мкг тестостерона на 100 г веса повышает содержание того и другого фермента у старых крыс обоих полов приблизительно до уровня репродуктивного периода. В отношении индукции холин-ацетилтрансферазы тестостерон более эффективен, чем эстрадиол (рис. 5.9) [50]. Такие же результаты были получены для пируваткиназы мозга и сердца (рис. 5.8) [22, 23]. Поскольку в клетке есть ферменты, переводящие тестостерон в эстрадиол, неясно, происходит ли индукция благодаря тестостерону или эстрадиолу. Однако полученные результаты указывают путь управления уровнем специфических ферментов с помощью введения соответствующих количеств их индукторов.
Другим методом, который попытались применить для восстановления индукции ферментов у старых животных, был метод стимулирования регенерации ткани. Было показано, что активность митохондриальной малатдегидрогеназы понижается в печени молодых крыс после удаления надпочечника, но не меняется при этой же операции у старых животных [53]. Введение кортизона вызывает индукцию фермента у молодых крыс и не вызывает у старых. Однако если у старых крыс провести частичную гепатэктомию, дать печени возможность регенерировать в течение трех дней и затем ввести кортизон, то количество фермента увеличится. Таким образом, в отношении индукции митохондриальной малатдегидрогеназы регенерирующая печень старых крыс функционирует так же, как печень молодых. По-видимому, это нарушение индукции, связанное со старением, может быть ликвидировано. Наиболее значительным результатом этой работы является вывод о том, что молекулярные изменения, которые происходят в организме в процессе старения животного, могут быть обращены вспять. Однако клетки печени делятся на протяжении всей жизни, так как эти клетки являются премитотическими. Поэтому печень и способна к регенерации. Многие другие органы, такие, как мозг, сердце, скелетные мышцы, не могут регенерировать, так как их клетки теряют способность делиться на очень ранней стадии развития и становятся постмитотическими. Обратимы ли изменения, происходящие в старческом возрасте в этих органах?
В связи с упомянутыми исследованиями возникает еще один вопрос — обусловлено ли нарушение индукции малатдегидрогеназы в печени старых крыс уменьшением содержания специфических рецепторов кортизона или оно обусловлено репрессией гена малатдегидрогеназы? Поскольку активность малатдегидрогеназы в печени нормальных старых крыс высокая, появление репрессора в старческом возрасте, по-видимому, маловероятно. Чтобы ответить на поставленные вопросы, очевидно, важно измерить количество кортизон-специфического рецептора в печени старых крыс.
Описанные выше исследования показывают, что такие факторы, как гормоны и их рецепторы, важны для поддержания уровня и адаптивного ответа ферментов в различных возрастах. Изменения содержания этих факторов в старости могут вызывать изменения в транскрипции и трансляции и, таким образом, влиять на содержание ферментов. Это может в свою очередь приводить к функциональным сдвигам в органах и в организме в целом.
Измерения К>м, K>i, молекулярной массы, электрофоретической подвижности, антигенности и тепловой инактивации ферментов дают ценную информацию об их молекулярных свойствах. При исследовании ферментов, выделенных из органов молодых и старых животных, подобные измерения полезны при решении вопроса о том, одинакова ли структура ферментов, синтезированных в старых и молодых организмах. Если структурные различия не наблюдаются, то, по-видимому, в течение всей жизни фермент кодируется одним и тем же геном, не претерпевающим структурных изменений. Если же различия есть, то это означает, что на различных стадиях жизни функционируют разные гены или же происходят изменения в нуклеотидах, вызывающие изменения кодонов. Вместе с тем такие ошибки в строении молекул белка, как замена аминокислот, могут вноситься в ходе синтеза белка. Для соответствующих исследований требуются в высокой степени очищенные ферменты. Трудность этих исследований заключается в том, что если изучаемый фермент имеет изоферменты и доминирующей формой в одном возрасте является один изофермент, а в другом — другой, то кинетические параметры фермента могут быть различны. Поэтому прежде всего нужно установить, имеет ли изучаемый фермент изоферменты. Если суметь преодолеть трудности, в подобных исследованиях можно получить полезную информацию.
