Исследовательская работа: Жизнь клеток и проблемы сохранения «вечной молодости»

Казанский государственный технологический университет

В оргкомитет конкурса « НОБЕЛЕВСКИЕ НАДЕЖДЫ КГТУ -2011»

Работа  в номинации «Биотехнология»

на тему:

«Жизнь клеток и проблемы сохранения

«вечной молодости»»

Выполнила:  Шарипова Ильнара

Ученица 10 класса

Уруссинской средней общеобразовательной школы № 3

Ютазинского муниципального района Республики Татарстан

проживающий по адресу: 423950  п.г.т.Уруссу,

Ютазинского муниципального района РТ,

 ул. Шарипова д.24,

контактный телефон 88559327093

u-scool3@mail.ru

Аннотация

Предмет исследования: секреты сохранения молодости организма.

Цели и задачи исследования:  1.Изучить проблемы сохранения молодости клеток. 2.Рассмотреть механизмы и причины вызывающие старение. 3.Проанализировать возможности замедлить процесс старения.

Методы исследования: в процессе исследования в соответствии с его целями использовались  теоретические методы (изучение печатных и электронных изданий по проблеме «сохранение молодости клеток»).

Актуальность исследования: открытия последних лет позволили постичь тайну жизни клеток и на основе этих знаний разработать методы борьбы со старением.

Гипотеза исследования: разрабатывая технологии антивозрастной медицины, важно не только устранить внешние признаки старения, но и максимально затормозить сам процесс, то есть подойти к решению реставрации структур волокон и клеток комплексно.

Практическая значимость: возможность выглядеть моложе своих лет перестала быть фантастикой и перешла в разряд реальных достижений эстетической терапии, косметологии и пластической хирургии.

Основные выводы и программа действий. Геронтологи уверены‚ что при желании человек может запросто прожить до 120 лет. Однако средняя продолжительность жизни в разных странах не превышает 70 лет. Мы стареем намного раньше положенного срок. На протяжении веков ученые мечтали создать эликсир молодости для продления жизни человека. Некоторые из них нашли свое применение и на практике, но самым действенным и по сей день считаются здоровый образ жизни и правильное питание. Увы, мы пока не можем остановить процесс старения, но мы можем продлить свою молодость, если будем упорно работать над ним. Как в природе происходит смена времен года, так и в жизни человека. Человек проходит через разные возрастные рубежи: здоровая, беззаботная юность готовит деятельную зрелость, с годами уступающую место разумной, неспешной, благородной старости.

Жизнь клеток механизмы и причины старения

    Всякому многоклеточному существу отмерен срок, который называется видовой продолжительностью жизни; для человека он составляет 120 лет. Представить себе эликсир, который обеспечит каждому достижение такого возраста - можно. А вот как победить старость и перешагнуть её, не имеет представления никто. Одна из главных тайн, которую не одно тысячелетие безуспешно пытаются разгадать геронтологи, то есть учёные, напрямую занятые поисками рецепта вечной молодости, состоит в том, что у старения нет никаких видимых причин.

      В многоклеточном организме действуют отличные системы ремонта повреждений. Их резервы колоссальны: вредоносные молекулы улавливаются, специальные ферменты чинят ДНК, на смену состарившейся клетке идёт новая, и по-другому быть не может, иначе организм не сможет выполнять свои функции. Если системы ремонта справляются со своей работой в течение весьма длительного, по меркам внутриклеточного масштаба, срока, скажем первые 30-70 лет жизни, совершенно непонятно, с какой стати они вдруг отказывают и организм начинает медленно, но верно разрушаться в последующие 30-50 лет.

Процесс старения затрагивает весь организм и в целом характеризуется снижением функций отдельных органов и систем. Старение разрушительный процесс, ведущий к снижению физиологических функций организма и их недостаточности, ограничению адаптационных возможностей организма, развитию возрастной патологии и в конечном итоге к увеличению вероятности смерти. Процесс старения у каждого человека протекает с индивидуальной скоростью, которая зависит от генетических факторов, пола, образа предшествующей жизни, факторов окружающей среды, социально-психологических факторов и многих других причин. Старение развивается под влиянием комплекса экзо- и эндогенных факторов. Предложено множество теорий и гипотез развития дегенеративных процессов, характеризующих старение организма.

Программная теория старения основывается на признании конечного количества клеточных делений, которое запрограммировано в генетическом аппарате. Теория накопления ошибок предполагает, что под воздействием факторов окружающей среды происходит повреждение молекул ДНК, что приводит к нарушению генетической программы биосинтеза нормальных макромолекул, в первую очередь белков. Теория изнашивания клеточных структур основана на допущении, что факторы окружающей среды вызывают накопление дегенеративных изменений в клеточных компонентах с образованием перекрестных связей между макромолекулами белков и повреждением ДНК, нарушением функции клеточных мембран. Вместе с тем, нарушение механизмов клеточного старения приводит к бесконтрольному размножению клеток, то есть к раковым заболеваниям.

Существует динамическая петля обратной связи, которая запускается реакцией на повреждение ДНК, и спустя несколько дней приводит клетку в состояние «глубокой» клеточной старости. Механизм «самораскручивающейся спирали старения» запускается повреждением ДНК, что ведет к расстройству функций митохондрий – структур клетки, которые перерабатывают питательные вещества и кислород в молекулы аденозинтрифосфата (АТФ), служащие источником энергии для большинства биохимических реакций.

Пораженные митохондрии выбрасывают большое количество свободных радикалов – химически активных частиц, которые, в свою очередь, тоже приводят к повреждению ДНК. Эти повреждения вызывают появление новых свободных радикалов. Процесс идет по нарастающей, так что клетка очень быстро лишается способности к делению. Согласно свободнорадикальной теории, причиной возрастных изменений и повреждений мембран, макромолекул и генетического аппарата клеток являются свободные радикалы, возникающие под действием кислорода, фоновой радиации, чужеродных химических веществ и других факторов окружающей среды. В связи с этой теорией велись поиски геропротекторов среди антиоксидантов. Однако дополнительное назначение экспериментальным животным природных антиоксидантов не увеличивало значительно продолжительность жизни по сравнению с нормальной обеспеченностью антиоксидантами.

 Представление о процессах изнашивания клеточных систем подкрепляется тем, что максимальная продолжительность жизни биологических видов находится в обратной зависимости от скорости метаболических процессов и продолжительности периода до достижения репродуктивной зрелости. Например, у насекомых и землероек очень высокая скорость основного обмена и короткая продолжительность жизни.

Несмотря на многочисленные попытки показать в экспериментальных условиях на животных роль отдельных факторов питания как факторов, задерживающих процессы старения (геропротекторное действие), убедительные и признанные результаты получены только при ограничении калорийности пищи. Ограничение калорийности пищи (на 40-50% от калорийности при свободном кормлении) на протяжении значительной части жизни увеличивает продолжительность жизни крыс, мышей, хомячков. При этом задерживаются физиологические дегенеративные изменения, характерные для процесса старения. Но существенное ограничение потребления энергии на определенных этапах онтогенеза может оказаться небезопасным для человека.

С возрастом выходит из строя вилочковая железа. Тимус, находящийся в области груди, выполняет как гормональную, так и иммунную роль. В тимусе начинаются катаболические процессы уже при завершении пубертатного периода. В возрасте 50-60 лет его функциональность падает в несколько раз. Старческая избыточная концентрация клюкокортикостероидов в крови обусловливает преобладание катаболизма над анаболизмом; в первую очередь катаболизму подвергаются органы иммунной системы. По мере инволюции вилочковой железы слабеет вся иммунная система. При этом ослабевает как антибактериальная, так и противораковая защита организма.

Старение организма - следствие сбоев ремонтной системы из-за накопления продуктов обмена веществ. На фотографиях гистологических срезов мозга, хорошо видно, что наше “серое вещество” неоднородно: его “главные действующие лица” — нервные клетки (нейроны), которые и обеспечивают функционирование мозга, окружены “наполнителем” — соединительными глиальными клетками (глией). С возрастом в этой субстанции происходят необратимые изменения: нейроны гибнут, а клетки глии, наоборот, размножаются. Именно в результате гибели нейронов и развиваются столь характерные признаки старости — ухудшение памяти, нарушение координации движений, снижение быстроты реакции. По мере взросления живого существа в его мозгу появляется что-то такое, что провоцирует все более ускоряющийся рост наполнительной ткани — глии, которая, в свою очередь, и провоцирует гибель нейронов.

  Секрет «вечной молодости» и способы победить старение

          А стареть никому не хочется, и люди всеми способами пытаются сохранить свою молодость и красоту. Мечта найти средство для сохранения молодости будоражила людские умы во все времена. Чудовищные фантазии лекарей и колдунов не знали границ. Так, в одном из древнеперсидских манускриптов рекомендовалось найти рыжего и веснушчатого ребёнка, кормить его всевозможными плодами до 30 лет, затем опустить в каменный сосуд с мёдом и герметически закупорить. И через 120 лет снадобье, гарантирующее красоту и бессмертие, будет готово. С тех пор минуло немало веков, но эликсир вечной молодости до сих пор так и не найден. Однако современные косметологи научились творить «чудеса» и противостоять законам старения иными способами.

       Открытия последних лет позволили постичь тайну жизни клеток и на основе этих знаний разработать методы борьбы со старением. А это означает, что возможность выглядеть моложе своих лет перестала быть фантастикой и перешла в разряд реальных достижений эстетической терапии, косметологии и пластической хирургии.

Первый способ победить старение - молодильные клетки

        Абсолютно все ткани человеческого организма с возрастом претерпевают морфологические изменения. Поэтому, разрабатывая технологии антивозрастной медицины, для специалистов важно не только устранить внешние признаки увядания кожи, но и максимально затормозить сам процесс, то есть подойти к решению реставрации структур волокон и клеток комплексно.

         Одной из прогрессивных методик, направленных на внешнее и внутреннее омоложение организма, стала терапия стволовыми клетками, которые являются идеальным строительным материалом для различных тканей и органов и обладают огромным биологическим потенциалом, позволяют активизировать механизмы регенерации организма. В частности, в лечебно-косметических клиниках используется российский медицинский иммунобиологический препарат «Культуры диплоидных клеток человека для заместительной терапии», изготовленный Институтом вирусологии Екатеринбурга. Введение этого препарата не только восстанавливает структуру кожи, подкожно-жировой клетчатки и мышц, но и оказывает благотворное действие на весь организм в целом.

Собственные «биологические часы»

           По мнению ученых, в каждом организме «биологические часы» отсчитывают время по-своему. Во многом это зависит от программы, заложенной в самом геноме. Различные патологии, к которым у человека есть врождённая предрасположенность, могут в значительной степени ускорить их ход. Как продлить активный период жизни человека и сохранить биологическую регуляцию физиологических процессов в норме? Решить этот вопрос можно с помощью биорегулирующей медицины. Эта новая медицинская концепция была разработана в Санкт-Петербургском институте биорегуляции и геронтологии СЗО РАМН. Суть её заключается в восполнении дефицита регуляторных пептидов, участвующих в поддержании структурного и функционального гомеостаза клеточных структур.

            Для коррекции выявленных нарушений пациентам назначаются препараты, на создание которых у специалистов института ушло без малого 30 лет. Ими являются природные пептидные биорегуляторы, способствующие восстановлению функций организма в пределах физиологической нормы и продлению активной жизни на 30-40%. Различные пептиды регулируют активность определенных генов, отвечающих за длительность жизни, и это позволяет влиять на её продолжительность, которая у человека составляет примерно 110-120 лет.

Второй способ победить старение - пластическая операция

         Одной из самых распространённых омолаживающих операций является блефаропластика, то есть коррекция век, устраняющая нависание кожи, жировые грыжи и очевидные морщины. При пластике нижних век, считающейся более сложной операцией, чаще применяют так называемую трансконъюнктивальную блефаропластику, при которой грыжевые мешочки удаляются без наружного разреза через небольшие проколы со стороны конъюнктивы века.

         Не менее востребована ритиэктомия, или подтяжка лица. С её помощью можно полностью убрать морщины, устранить опущение тканей, вернуть чёткий контур овалу лица. При надлежащем уходе за собой эффект от такой операции сохраняется на долгие годы.

Золотые нити

         Те, кто не желает подвергать себя операции, могут воспользоваться другими предложениями эстетической медицины. Одна из них – имплантация золотых нитей под кожу. «Прошить» золотом можно не только лицо и шею, но и буквально всё тело. Для армирования используются нити из чистого золота высшей пробы – 24 карата, диаметром меньше 0,1мм, в оболочке из полигликолевой кислоты, которая впоследствии рассасывается. Оно приводит к усилению микроциркуляции в окружающих тканях, увеличивая снабжение клеток кислородом и питательными веществами, при этом золото, являясь биоинертным металлом, не вызывает отрицательной реакции организма. Золотые нити вводят под кожу с помощью специального проводника, который, проходя на небольшой глубине – 3-5мм, исключает опасность повреждения крупных сосудов и нервов, не прокалывает ткани, а только раздвигает их. Через 2-6 недель вокруг каждой нити формируется эластичная коллагеновая ткань, которая и служит надёжным каркасом для кожи.

Третий способ победить старение - коктейль для кожи

        Мезотерапия, обеспечивая питание клеток кожи, помогает восстанавливать их способность к регенерации, которая теряется с возрастом. Суть этого метода в том, что лечебный коктейль с биологически активными веществами натурального происхождения и витаминами микроскопическими дозами вводится в проблемные зоны на уровень мезодермы, то есть на глубину 3-4мм.

        Эффект лечения мезотерапии обеспечивается возможностью воздействовать на место локализации дефекта. При этом концентрация питательных веществ на участках инъекции сохраняется довольно долго, что стимулирует процессы обновления, улучшает микроциркуляцию крови. Если соединить мезотерапию с фотоомоложением, получится абсолютно безболезненная фотомезотерапия: полезные вещества не вводятся подкожно, а доставляются прямо к клеткам с помощью световых импульсов.

           В основе эксклюзивного рецепта такие жизненно важные для кожи компоненты, как гиалуроновая кислота, коллаген, эластан, комплекс витаминов и олигоэлементов. После курса процедур достигается действительно впечатляющий эффект: исчезают мелкие и уменьшаются глубокие морщины, разглаживаются складки, заметно выравнивается рельеф кожи. Фотомезотерапия превосходно подходит для устранения возрастных изменений таких деликатных зон, как лицо, шея, декольте и руки.

Прививка красоты

          Мгновенный эффект устранения морщин и складок на лице и шее дают инъекции Ботокса – препарата, содержащего яд ботулина, вызывающего пищевые отравления. Несмотря на высокую токсичность, он обладает абсолютной биоразлагаемостью, что гарантирует отсутствие аллергической реакции. При введении Ботокса в мышцу лица он парализует её, тем самым разглаживая или «подтягивая» кожу. Но, с другой стороны, когда мимические мышцы «заморожены», они не могут двигаться и лицо становится словно «неживым». Случается также, что при неправильной дозировке или месте введения распространившийся под кожей препарат парализует соседнюю мышцу, что может привести, например, к опущению брови, века или уголка рта. Одно утешение - действует Ботокс недолговременно, не более полугода.

Четвёртый способ – правильное питание

              Но всё же самый безопасный и полезный способ – правильно питаться. В природе всё словно специально создано для человека, нужно только уметь этим правильно пользоваться. Известная шутливая фраза «Что бы такого съесть, чтобы похудеть?», как выясняется, не так уж далека от истины. Оказывается, для того, чтобы выглядеть стройнее и быть моложе своих лет, достаточно включить в свой рацион определенные продукты (таблица1)

Пятый способ победить старение - активный образ жизни.

 Даже ежедневная зарядка существенно влияет на организм. Если в день хотя бы 20 минут делать различные упражнения, то уже через месяц почувствуешь себя другим человеком. Из-за сидячего образа жизни всё тело словно «затекает», начинают болеть суставы, и только активный образ жизни может спасти человека.

              Вот главные преимущества активного образа жизни:

1. Снижение риска преждевременной смерти.

2. Снижение риска смерти по причине сердечно-сосудистых заболеваний.

3. Понижение относительного содержания липидов.

4. Уменьшение риска диабета и помощь больным диабетом в контроле за заболеванием.

5. Снижение риска развития гипертонии.

6. Снижение кровяного давления у людей с диагнозом гипертония.

7. Снижение риска рака груди и рака толстой кишки.

8. Улучшение эмоционального состояния, включая снижение депрессивных тенденций.

9. Помощь в снижении избыточного веса (уменьшение жировой прослойки и увеличение мышечной массы).

10. Позитивное влияние на развитие здоровых мышц и костей.

11. Увеличение силы и выносливости у пожилых людей; повышение мобильности при падениях.

12. Повышение психологической стабильности.

Увы, мы пока не можем остановить процесс старения, но мы можем продлить свою молодость, если будем упорно работать над ним. Как в природе происходит смена времен года, так и в жизни человека. Человек проходит через разные возрастные рубежи: здоровая, беззаботная юность готовит деятельную зрелость, с годами уступающую место разумной, неспешной, благородной старости.

Использованные источники

 журналы - «Вокруг света», «Химия и жизнь ХХI век», «Molecular Systems Biology».

сайты - www. beauty.passion.ru , www.rosbalt.ru, www.weekjournal.ru, www.galatreya.ru.. Нанотехнологии России