Теория накопления отходов

В процессе жизнедеятельности и обмена веществ клетки организма постоянно производят отходы. Большая часть из них удаляется из организма с выдыхаемым воздухом, мочой, калом и потом. Чтобы отходы были удалены этими путями, их молекулы должны быть достаточно маты по размеру, как, например, молекулы воды, углекислого газа, мочевины, электролитов и т. д.

Большие молекулы в норме не могут удаляться указанными выше путями из-за своих «огромных» размеров. Предварительно такие молекулы, как молекулы белков или нуклеиновых кислот, должны быть разбиты на более мелкие фрагменты и составные части, прежде чем они будут выделены из клетки или сожжены в ней. Для этих преобразований в клетках имеются специальные вещества — ферменты, которые расщепляют ненужные клетке или поврежденные крупные молекулы.

Ферменты являются достаточно высокоактивными химическими соединениями. Во избежание их повреждающего действия на нормальные молекулы белков и нуклеиновых кислот они содержатся внутри клетки в специальных емкостях лизосомах, из которых и выделяются, когда возникает необходимость разобрать ту или иную крупную молекулу. Однако не все крупные молекулы достаточно легко разобрать на составные части. Большинство деформированных, дефектных, «сшитых» между собой под воздействием свободных радикалов молекул с большим трудом и далеко не всегда поддаются качественной разборке до простых составных частей.

Чаще всего они образуют скопления или сгустки, довольно большие по размерам, плохо растворимые и трудно разлагаемые ферментами. Чем ниже активность внутриклеточных ферментов, тем больше скоплений этого «мусора» внутри клетки. Характерно, что больше всего таких скоплений находится в тех клетках, которые в процессе жизни не подвержены делению: нейронах (клетки нервной ткани, мозга), клетках сердечной мышцы и клетках скелетных мышц. При микроскопическом исследовании клеток этих тканей у старых животных было обнаружено скопление желтоватого вещества, которого не было отмечено у молодых особей. Это оказался липофусцин — пигмент (окрашенное вещество), плохо разлагаемый, малорастворимый, слабоактивный в химическом отношении.

Постепенно, с возрастом, его количество в клетке начинает увеличиваться, оно занимает все больше и больше внутриклеточного пространства и в итоге начинает мешать нормальному функционированию клетки. Чем выше активность обменных процессов в клетке, тем больше в ней накапливается внутриклеточных «шлаков», и когда липофусцин занимает половину объема клетки, се нормальная жизнедеятельность прекращается.

Липофусцин — не единственный продукт «шлакообразования» в клетке. Аналогичны механизмы в появлении и накоплении внутри клеток сероида и амилоида (один из видов которого играет ключевую роль при развитии болезни Альцгеймера).

Таким образом, полученные исследователями данные о механизмах возникновения и накопления отходов внутри клеток позволили считать наличие определенного количества такого пигмента, как, например, липофусцин, одним из маркеров клеточного старения и, естественно, заняться поисками путей решения проблемы накопления отходов жизнедеятельности внутри клеток.