Старение центральной нервной системы

1

Важнейшие проявления старения организма связаны с нарушением деятельности мозга. Изменения с возрас­том психики, высшей нервной деятельности, способнос­ти к анализу, сдвиги в поведенческих и эмоциональных реакциях, ухудшение памяти, снижение физической и умственной работоспособности, двигательной актив­ности, репродуктивной способности, нарушение регуля­ции внутренней среды — вот далеко не все последствия старения.
К старости происходит снижение веса головного мозга. Атрофия головного мозга в наибольшей мере затрагивает филогенетически молодые участки полушарий и в первую очередь лобные доли. При этом уменьшается ширина коры и ее слоев за счет снижения числа нейронов (с 30 лет) и ограничения их размеров, а также вследствие сокращения волоконного компонента коры. В разных ее полях интен­сивность изменений не одинакова: она снижается от 9-го к 19-му и далее 4-му и 1-му полям по Бродману. В I—III слоях это выражено в большей мере, чем в остальных.
Уменьшение количества нейронов происходит и в коре мозжечка. Для ядер стволовой части мозга возрас­тное снижение числа нейронов не характерно. И в коре полушарий гибель части клеток носит «компенсирован­ный» характер: расстояние между ними сохраняется от-
носительно неизменным, истончения коры не происхо­дит, плотность синапсов остается достаточно высокой. В результате гибели нервных клеток функция многих не­рвных центров нарушается. Вместе с тем деятельность от­дельных нервных центров страдает количественно мень­ше, чем наблюдающееся уменьшение числа нейронов. Это связано с развитием процессов витаукта: во-первых, структура нервных центров — множественность нейрон­ных цепей, дублирование нервных связей — ограждает центр от грубых нарушений при гибели части нейронов; во-вторых, оставшиеся нейроны работают с нагрузкой, и это тоже в какой-то мере компенсирует их убыль.
По мнению многих исследователей, при снижении числа нейронов нарастает количество глиальных клеток различных типов. На первых этапах феномен этот име­ет приспособительное значение, так как поддерживает обмен веществ нервных клеток. Однако в дальнейшем он способствует нарушению межклеточных взаимоотно­шений. Для старения характерно появление в нервных клетках липофусцина — «пигмента старости». Многие предполагают, что это настолько типично для старения, что может служить объективной мерой степени возраст­ных изменений нейронов.
При старении в мозге находятся практически неизме­ненные нервные клетки; нейроны с признаками деграда­ции, дистрофии; нейроны увеличенные, находящиеся в состоянии повышенной функции. Важно отметить, что для возрастных изменений нервных клеток характерны многие проявления витаукта: гипертрофия нейронов, по­явление нервных клеток с несколькими ядрами, увели­чение размера активных митохондрий, увеличение числа некоторых типов межклеточных контактов и др.
В процессе старения, еще когда клетка функциониру­ет, в ней наступают изменения обмена, которые сказыва­ются на ее деятельности. Особенно важно, что существен­ные сдвиги происходят в генетическом аппарате нервных клеток, в синтезе ряда белков. Изменяется структура хро­матина — регуляторного прибора, в котором находится
молекула ДНК и вся информация для построения белков, структур клетки. В старости в нейроне снижается число синтезируемых разновидностей РНК, а число генов, от­ветственных за синтез рибосомальной РНК уменьшается на 40—50%. В старости появляются новые виды РНК, не встречающиеся у молодых, в связи с чем могут синтези­роваться белки, не встречающиеся в другом возрасте и нарушающие функцию нервной клетки.
Снижается активность основных путей генерации энергии — дыхания и гликолиза, падает содержание ос­новного источника энергии — аденозинтрифосфорной кислоты. Эти сдвиги в энергетическом обеспечении, оче­видно, объясняют недостаточность клеток при напряже­нии их функции, более грубые изменения в мозге при кислородном голодании, нарушении кровоснабжения.
Основным проявлением старения нейронов является снижение их лабильности — нервные клетки в старости не могут воспроизводить столь высокие ритмы возбуждений, как молодые, то есть в старости они переходят на более низкий уровень восприятия и передачи информации. На­пример, мотонейроны спинного мозга могут воспроизвес­ти у молодых животных 300 имп./с., а у старых — в 3 раза меньше — только 80—100 имп./с. Подобное снижение ла­бильности, сокращение диапазона возможного восприятия информации характерны и для отдельных нервных цент­ров, и для всего мозга в целом.
Изменения в энергетических процессах, в активности некоторых ферментов приводят к тому, что при старении в ряде структур мозга начинает страдать синтез медиаторов. Например, активность ферментов, принимающих участие в синтезе норадреналина, в ряде подкорковых центров снижается на 30—70%, на 20—30% падает его обновление. На 20—40% в ряде структур мозга снижается активность ферментов, синтезирующих ацетилхолин и серотонин. Эти сдвиги неодинаково выражены в разных структурах мозга, в разных нервных клетках одной и той же структуры.
При старении возникает довольно пестрая картина из­менения рецепторов в нервных клетках мозга — количест- во рецепторов к одним медиаторам падает, к другим — не изменяется, неодинаково изменяется и сродство рецепто­ров к медиаторам. По данным О. А Мартыненко, чувстви­тельность старого нейрона к ацетилхолину, норадреналину, серотонину растет. Все это приводит к неодинаковому из­менению функции различных центров в процессе старе­ния, к перестройке деятельности мозга.
Сглаживается и различие возбудимости отдельных структур мозга, развивается изовозбудимость, то есть разница в возбудимости между наиболее и наименее воз­будимыми ядрами уменьшается. Это создает условия для более легкого распространения мозговых процессов, для нарушения поведенческих реакций, эмоций, для воз­никновения неадекватных ответов. Соотношение между эмоционально-поведенческими и вегетативными реакци­ями и условиями окружающей среды страдает. Особенно отчетливо это выявляется в климактерический период и может стать причиной климактерических неврозов.
Старение сопровождается изменением возбудимос­ти ядер экстрагшрамидной системы, которая принимает участие в регуляции сложных двигательных актов. Поэ­тому в старости возникают нарушения движения, разви­вается дрожание. Очень важны связи этих ядер с черным ядром мозга. От него по специальным путям к струк­турам экстрапирамидной системы направляется медиа­тор — дофамин. В старости страдает синтез и транспорт дофамина, и это приводит к нарушению функции экс­трапирамидной системы. Если эти нарушения глубоки, то развивается заболевание — паркинсонизм, проявляю­щийся в скованности движений, дрожании.
Сложные движения реализуются при наличии проти­воположных актов — сгибания и разгибания, приведения и отведения и др. Это достигается благодаря существова­нию в мозге, в частности, в спинном, реципрокных от­ношений между нервными центрами. Смысл их сводится к тому, что когда один центр возбужден (центр сгиба­ния), другой переходит в состояние торможения (центр разгибания). При старении нарушаются реципрокные
отношения, что сказывается на координации и быстроте смены движений, на лабильности нервного центра. Бо­лее того, падает и надежность нейронов, регулирующих двигательные акты.
Важное звено в системе регуляции движений — об­ратные связи от сухожилий и мышц. Здесь находится множество чувствительных нервных окончаний, и от них идет импульсация, информирующая нервные цент­ры о ходе двигательного акта. Наступают существенные сдвиги и на этом этапе саморегуляции движений. Итак, сдвиги в двигательной активности — результат измене­ний во всех звеньях регуляции. Эти изменения сказы­ваются на точности движений, на способности выпол­нять сложные двигательные комплексы, на мышечной работоспособности.
Большое значение в регуляции деятельности орга­низма имеет лимбическая система мозга. К ней отно­сятся образования старой и древней коры: гигшокамп, препириформная кора, периамигдалярная кора, энтори-альная область, обонятельная луковица, обонятельный бугорок, лимбическая кора, часть лобно-теменной коры, миндалевидный комплекс, перегородка, передние ядра таламуса. Лимбическая система принимает участие в ре­гуляции внутренних органов, эндокринных желез, в осу­ществлении многих эмоционально-поведенческих актов (пищевое, половое поведение, ярость, гнев, страх, удо­вольствие). Кроме того, гиппокамп играет большую роль в формировании кратковременной и долговременной па­мяти. В этих структурах лимбической системы наблюда­ется снижение количества нейронов на 10-20%, гибель многих нервных отростков, накопление липофусцина. В них существенно нарушается синтез норадреналина и серотонина, и это изменяет межнейронные взаимо­отношения. Сдвиги обмена медиаторов в лимбической системе более выражены, чем в новой коре, хотя лим­бическая система — эволюционно более древнее обра­зование. Имеются связи структур лимбической системы между собой и с другими отделами мозга. Влияния одних
структур мозга на другие изменяются разнонаправленно: нарастают, ослабевают, не изменяются. Все это и создает количественно и качественно новый уровень внутрицен-тральных связей в процессе старения. В целом возраст­ные сдвиги в лимбической системе приводят к измене­ниям памяти, соотношения различных эмоциональных реакций, к сдвигам регуляции эндокринных желез в со­стоянии внутренней среды организма.
В нервных клетках продолговатого мозга отмечаются различные структурные изменения, в частности, отложе­ние возрастного пигмента — липофусцина. Изменяется также обмен медиаторов, в результате чего нарушаются функции дыхательного и гемодинамического центров. Падает их лабильность, что выражается в замедлении ритма дыхания, затяжном характере реакций сердеч­но-сосудистой системы. Центры продолговатого мозга становятся менее восприимчивыми к обратной инфор­мации, поступающей к ним с органов дыхания, сердца, сосудов. Более того, некоторые изменения периодичнос­ти дыхания, которые у молодых людей — ненормальное явление, у пожилых встречаются в обычных условиях.
Итак, старение мозга — не просто угасание его де­ятельности, а сложная перестройка функции, не просто «количество», но и «качество». Изменение функции моз­га — не только следствие, но и причина старения. Еще X. Гуфеланд около 200 лет назад писал: «Среди влияний, укорачивающих жизнь, преимущественное место зани­мают страх, печаль, уныние, тоска, малодушие, зависть, ненависть» (X. Гуфеланд. Искусство продлить человечес­кую жизнь. СПб., 1853. С. 184).
Нервная деятельность — не только поведение, пси­хика, движение, но и совершенная регуляция обмена и функции внутренних органов, обеспечивающих их при­способление к потребностям организма. Деятельность внутренних органов, как известно, регулируется вегета­тивной нервной системой. Она может не только стиму­лировать или угнетать работу внутренних органов, но и прямо регулировать метаболизмы в клетке. Высшие ве-
гетативные нервные центры через гипоталамус регулиру­ют состояние эндокринной системы, и по мере эволю­ционного развития организмов этот нейрогуморальный контроль за деятельностью органов и клеток возрастает. Вот почему важнейшие механизмы старения могут быть раскрыты на пути изучения возрастных особенностей ве­гетативной регуляции функций.
Важнейший механизм старения — ослабление не­рвного контроля над деятельностью внутренних органов. Этот эффект ослабления нервного контроля при старе­нии — общебиологическая закономерность, так как он обнаружен у разных видов животных — крыс, кроликов, собак, а также у человека.
Механизм ослабления нервного контроля связан в этих случаях с тем, что при старении снижается синтез медиаторов, гибнет часть нервных окончаний. Это ос­лабление нервного контроля не только изменяет реакции внутренних органов, но и вызывает в них нарушение об­менных процессов. Путь от центров к периферии обяза­тельно прерывается в вегетативных ганглиях — симпати­ческих и парасимпатических. Вегетативные ганглии не просто передаточное звено, здесь может перерабатывать­ся поступающая информация.
При старении наступают структурные нарушения в клетках вегетативных ганглиев, уменьшается их возмож­ность пропускать информацию, растет чувствительность к ряду физиологически активных веществ. Все это спо­собствует возрастному изменению регуляторных влияний вегетативной нервной системы на органы и ткани.
Особое значение в регуляции внутренней среды ор­ганизма придается сейчас так называемому висцераль­ному мозгу, лимбической системе и важнейшему отделу мозга — гипоталамусу, который объединяет нервную и гуморальную регуляцию внутренней среды организма.
При старении наступают существенные молекуляр­ные, структурные, функциональные сдвиги в отдельных структурах лимбической системы. Неравномерно изме­няются их возбудимость, чувствительность к гормонам и медиаторам, количество клеток, обмен в них белка и др. Это все приводит k разрегулированию функции лимби-ческой системы, к изменению оборонительных, ориен­тировочных, половых реакций, к изменению поведения, эмоций, памяти, надежности, регенерации внутренней среды. Очень важно, что в процессе старения изменя­ются влияния со структур лимбической системы на ядра гипоталамуса. Это нарушает интегративную деятельность мозга, регуляцию гомеостаза.
Старение лимбической системы, гипоталамуса — пус­ковой механизм многих возрастных сдвигов в организ­ме. Некоторые исследователи помещают биологические часы, считывающие ритм и ход возрастных изменений целостного организма, в гипоталамус.
Структура гипоталамуса сложна и неоднородна. Он представляет собой скопление 32 пар ядер, которые можно разделить на передние, средние и задние. Ядра гипоталамуса множественными путями связаны с други­ми отделами центральной нервной системы. Обширные нервные и сосудистые связи существуют между гипота­ламусом и гипофизом. Через гормоны гипофиза гипота­ламус регулирует функции желез внутренней секреции. Эта связь настолько существенна, что их объединяют в единую гипоталамо-гипофизарную систему.
Установлено, что при раздражении передних ядер ги­поталамуса происходят изменения в деятельности сер­дечно-сосудистой  и дыхательной  систем,   увеличение секреции желудочных желез, усиление моторной деятель­ности желудочно-кишечного тракта, сдвиги в выделении гормонов поджелудочной железы, щитовидной,  поло­вых желез, коры надпочечников и др.; при раздражении группы задних ядер — учащение ритма сердечных сокра­щений, сужение сосудов, торможение моторики кишеч­ника, увеличение содержания катехоламинов в крови, сахара в крови и др. При разрушении гипоталамуса или его отделов отмечены нарушения основных видов обме­на веществ, теплорегуляции, репродуктивной функции, многих поведенческих реакций и др.
Гипоталамус через гормональные и нервные механиз­мы может оказывать влияние на генетический аппарат, биосинтез белка в клетках. При старении этот важный механизм ослабляется, что существенно влияет на со­стояние обмена веществ в клетках. Нарушение функции гипоталамуса играет большую роль в механизме развития вегетативных неврозов, артериальной гипертонии, ате­росклероза. От состояния гипоталамуса зависит харак­тер развития климактерического периода — его плавное, нормальное, физиологическое течение или же патоло­гическое, сопровождающееся сдвигами во всей системе нейрогуморальных влияний, развитием патологии.
В процессе старения возбудимость различных отделов гипоталамуса изменяется неодинаково. Возбудимость зад­него и переднего гипоталамуса растет, среднего — падает. При этом как бы выравнивается возбудимость различных ядер. Неравномерно изменяется и структура отдельных ядер гипоталамуса. В одних ядрах количество нервных клеток к старости существенно падает, в других — не из­меняется. Чрезвычайно важно, что любая системная реак­ция осуществляется обычно при участии не одного ядра гипоталамуса, а как минимум нескольких. Отсюда первый вывод: из-за разнонаправленных изменений отдельных ядер гипоталамуса наступает его разрегулирование и в результате этого нарушение приспособительных реакций организма.
Одна и та же реакция — рост артериального давле­ния — может возникать у животных разного возраста за счет неодинакового соотношения работы сердца и тону­са сосудов. У старых животных стимуляция гипоталамуса чаще ведет к росту сердечного выброса, чем у взрослых. Отсюда второй вывод: при старении качественно меня­ются реакции, вызываемые гипоталамусом. Эти качест­венные особенности гипоталамической регуляции опре­деляют важные механизмы старения организма.
По данным В.М. Дильмана, в процессе старения сни­жается чувствительность гипоталамуса к ряду гормонов. Чувствительность одного и того же ядра гипоталамуса к разным гормонам и разных ядер к одному гормону может изменяться неодинаково. Более того, в старости извращается реакция гипоталамуса на гормональные воздействия. В.Н. Никитин показал, что гормон коры надпочечников — кортикостерон — в старости может не угнетать выделение адренокортикотропного гормона (АКТГ), стимулирующего эту железу, а усиливать его образование. Отсюда третий вывод: при старении раз­вивается гипоталамическая дезинформация. Из-за изме­нения чувствительности гипоталамус получает неверную информацию о состоянии внутренней среды организма, что ведет к нарушению гипоталамической регуляции.
В эксперименте у старых животных при напряжен­ной деятельности гипоталамуса, вызванной повторны­ми стрессами, эмоциональным перенапряжением, в нем возникают более грубые нарушения, чем у молодых. В деятельности сердечно-сосудистой системы развивается артериальная гипертония, возникают инфаркты миокар­да. Отсюда четвертый вывод: при старении снижается надежность гипоталамической регуляции.
Гипоталамус — это как бы выходные ворота для пос­тупления регуляторных влияний с мозга на эндокринную систему и вегетативную нервную систему. При старении изменяются влияния с коры головного мозга, с ряда об­разований лимбической системы на гипоталамус. Отсю­да пятый вывод: возрастные изменения гипоталамичес­кой регуляции в ряде ситуаций могут быть связаны не с изменением в самом гипоталамусе, а в других структурах мозга, реализующих свое влияние через гипоталамус.
В старости прогрессируют изменения в гипотала­мусе, которые ведут к сдвигу в пищевом поведении, к нарастающему несоответствию между аппетитом и пот­ребностью организма в пище, что становится нередко причиной дисбаланса в питании. Эти изменения свя­заны с тем, что в старости снижается функция вент-ромедиального ядра — центра насыщения — и растет возбудимость латерального гипоталамуса — центра ап­петита, в результате чего увеличивается потребление пищи, изменяется гипоталамическая регуляция функ­ций эндокринных желез, в частности, поджелудочной. Таким образом, ослабление тормозного влияния центра насыщения на центр аппетита во многом определяет особенности нейрогуморальной регуляции пищевого поведения и липидного обмена в пожилом возрасте.
Возрастные изменения потребления пищи, массы тела всегда были в центре внимания геронтологов и, в частности, широко используются для предсказания предстоящей продолжительности жизни. По оценкам от­ношения массы тела (т, кг) к квадрату роста (h2) — m/h2, самая низкая смертность у мужчин соответствует значе­ниям 22,4-25,2 (Vandenbroucke et al., 1982).
Стойкое повышение надлежащего веса есть движение по пути увеличения биологического возраста и накопле­ния возрастной патологии. Жир должен составлять не более 15% веса мужчин и 25% веса женщин.
У женщин ожирение чаще начинается в возрасте поз­дней зрелости и ранней старости, у мужчин — несколько раньше — в возрасте ранней зрелости (после 34—35 лет). Заболевания, связанные с ожирением, у женщин выра­жены более резко, чем у мужчин. Исследования, прово­димые в последние годы в Японии и Германии, показа­ли, что при ожирении биологический возраст превышает календарный на 2 года, при сахарном диабете — на 6 лет, при артериальной гипертензии — на 7 лет.
Следует отказаться от ложного по сути и вредного по действию представления о том, что неизбежно и безо­пасно плавное, постепенное увеличение веса тела с воз­растом. Необходимо добиваться обратного — медленной потери веса с возрастом — это был бы естественный про­цесс. Необходимо помнить, что от 25 до 75 лет общий вес мускулатуры уменьшается в среднем на 10—15 кг, идет постепенная потеря воды тканями, снижается минерали­зация скелета — все это естественные факторы падения веса в старости.
Итак, возникающие с возрастом адаптационно-регу-ляторные сдвиги, способствующие сохранению гомеос- тазиса, процессы витаукга связаны с возрастной динами­кой лимбической системы и гипоталамуса. Однако когда в гипоталамусе нарастают возрастные сдвиги, это стано­вится важным механизмом старения всего организма.