Ферменты и возраст

Нарушения функций в своей основе имеют изменения на клеточно-молекулярном уровне, где и реализуют свое действие витамины. Как отмечалось выше, они действуют как катализаторы в составе ферментов или осуществляют регуляцию биосинтеза белков-ферментов на уровне генов. Изменения свойств белков и, в частности, каталитических, лежат в основе нарушений функциональных способностей организма при старении.

Мы отмечали значительные изменения качественного и количественного состава белков на ранних стадиях развития организма. И в дальнейшем идет снижение содержания одних и накопление других белков, ферментов, хотя некоторые из них в течение всей жизни не изменяют своего количества. Изменения белкового состава и ферментативной активности при старении представляет интерес не только в связи с каталитической функцией витаминов. Поскольку каждый фермент кодируется определенным геном (одним или двумя), функционирование ферментов отражает механизмы старения на генетическом уровне.

Какова направленность в изменении метаболических ферментативных путей при старении? Ответ на этот вопрос затруднен тем, что результаты многочисленных исследований трудно сопоставимы. В общем, следует отметить, что не существует строгой закономерности в возрастных изменениях ферментов определенной группы. Один и тот же фермент по-разному «ведет себя» в различных тканях при различных методах изучения.

По данным геронтолога-биохимика Уильсона, полученным в эксперименте на мышах и крысах, в ткани печени при старении несколько активируются окислительно-восстановительные, в частности НАД(Ф)-зависимые ферменты, в то время как активность гидролитических в основном не изменяются. По другим данным, с возрастом падает активность различных ферментов ткани мозга крыс - АТФаз, трансфераз. Наибольший интерес представляют данные сопоставления изменений активности различных ферментов тканей человека в процессе старения. В аорте человека снижаются окислительно-восстановительные процессы, в которых участвуют витамины РР и В2 (лактат-, малат-, глицерол-3-фосфат, глюкозо-6-фосфат-дегидрогеназа) и флавиновые ферменты - сукцинатдегидрогеназа, НАДН-дегидрогеназа. Данные по другим ферментам противоречивы.

Следует отметить, качественные изменения ферментов при старении - изменение их изоферментного состава, классическим примером чего обычно служит лактатдегидрогеназа, содержащая витамин РР. Если у зародыша в лактатдегидрогеназе преобладает М-субъединица (ЛДГ4 и ЛДГ5), то с возрастом постепенно увеличивается синтез Н-субъединиц, характерных для сердца, почек и других тканей, отличающихся высоким уровнем аэробного обмена.

В эксперименте показано, что у старых крыс увеличивается относительное содержание Н-субъединиц (ЛДГ1 и ЛДГ2), тогда как содержание М-субъединиц (ЛДГ4 и ЛДГ5) уменьшается в тканях сердца, скелетной мышцы, мозга. Очевидно, качественные изменения ферментов имеют определенные физиологические последствия и объясняют «поломки» в метаболизме, столь частые в старости.

Уменьшение изоферментов ЛДГ, направляющих метаболизм по пути анаэробного синтеза макроэргов АТФ, ставит клетку в большую зависимость от снабжения кислородом, снижает ее приспособляемость к анаэробным условиям, которые встречаются все чаще, вызывает повреждения ткани в результате недостатка энергии. Таким образом, окислительно-восстановительные процессы энергообразования, для которых витамины необходимы, в старости протекают на более низком уровне, и главное - значительно уменьшаются приспособительные возможности клеточного метаболизма к изменениям условий функционирования.

Интересные данные получены при изучении изменений при старении изоферментного состава фермента аланинаминотрансферазы (содержит витамин В6) из печени крысы. Из двух субъединиц А и В первая (А-тип) содержится у незрелых крыс, у старых - только В-тип. До настоящего времени не ясно, какие факторы репрессируют с возрастом ген синтеза одного изофермента и активируют другой, но очевидно, что в старости аминокислоты метаболизируются иначе.

Данные, полученные при изучении изменений индукции (генетически обусловленного синтеза) ферментов с возрастом, также свидетельствуют о снижении синтеза окислительно-восстановительных ферментов под влиянием химических индукторов, гормонов. Показано, что у старых животных значительно больше времени требуется для проявления индуктивного эффекта. Ослабление индукции ферментов определяет слабую, низкую адаптацию к ответу организма на различные воздействия.