Кислородно-перекисная концепция старения

Жизнь на Земле, как принято считать, зарождалась в отсутствие в её первичной атмосфере кислорода. С течением времени в результате возникновения начальных анаэробных форм жизни состав атмосферы постепенно изменялся: в ней всё более возрастало содержание кислорода и она начала приобретать окислительные свойства. Позднее этот процесс значительно интенсифицировался, особенно в эпоху бурного развития фотосинтезирующих организмов. Между тем, свободный кислород (О₂) как вещество, вызывающее в избытке токсические последствия, похоже, изначально стал дестабилизирующим, деструктивным фактором по отношению к самым различным органическим и не-органическим образованиям на Земле. Причастен он и к процессу старения живых организмов (Gerschman et al., 1954; Обухова, 1986). Различные дегенеративные изменения в них, включая процесс старения, являются следствием аэробного существования (Kang et al., 1994).

1.1. Общие положения и основные принципы

1.1.1. Биологическая эволюция, начавшись с возникновения протобионтов и простейших клеток (протоклеток) со свойствами живого и сформировав в дальнейшем высшие организмы, в том числе человека, вынуждена была при этом учитывать указанное выше «кислородное» обстоятельство, постоянно адаптируя одно- и многоклеточные организмы к токсическому действию О₂. Адаптация происходила в нескольких направлениях, которые вместе привели к образованию в организме различных антиоксидантных систем.

В клетке, например, такая система представлена не менее чем 3 уровнями (ступенями) защиты (Лю, Ефимов, 1976). Первый и наиболее эффективный уровень, названный нами антикислородным, реализован в виде окислительно-го фосфорилирования в митохондриях клетки. Механизм этого удивительного «изобретения» природы приспособлен для выполнения сразу нескольких функций. Одна из них как раз и является антикислородной в смысле того, что, став основным потребителем О₂ в клетке, окислительное фосфорилирование создает в ней весьма низкий уровень парциального давления кислорода (рО₂) и тем самым ограничивает токсическое действие свободного О₂ (подробнее об этом см. п.2.1). Одновременно с появлением того же механизма стала реальной перспектива энергетического и субстратного обеспечения многих новых формирующихся физиологических функций — клеточных, органных и организменных (Барабой и др., 1992).

Действительно, используя О₂ в качестве терминального окислителя, аэробные клетки могли получать, по сравнению с анаэробными, значительно больше энергии при окислении, например, глюкозы. Субстрат в этом случае мог быть полностью окислен до СО₂:

Глюкоза + 6 О₂ → 6 СО₂ + 6 Н₂О + 686 ккал/моль глюкозы.

Такой результат привлекателен ещё и тем, что СО₂ оказался универсальным ингибитором генерации активных форм кислорода (АФК) различными клетками человека и животных (Коган А. Х. и др., 1997), и этот существенный факт зарегистрирован как открытие. Позднее были получены новые данные о физиологической роли СО₂ как естественного значительного по объёму неферментативного звена антиоксидантной защиты в организме (Баев и др., 1999). Однако сопряжённость потребления О₂ с фосфорилированием ADP в митохондриях клеток разных типов, например, в адипоцитах жировой ткани и скелетной мускулатуре, не является полной. Эффект несопряжённости названных двух процессов связан с присутствием на внутренней митохондриальной мембране специальных разобщающих белков, которые участвуют в термогенезе – регуляции энергобаланса (Ricquier, Buillaud, 2000). Таким образом, и здесь, на уровне исполнительного звена, природа нашла полезное для организма «терморегуляторное» решение.

Второй ступенью антиоксидантной системы защиты в клетке является антирадикальная, предназначенная для ингибирования свободнорадикальных процессов перекисного окисления (ПО), прежде всего липидов (ПОЛ). Определённая категория естественных соединений выполняет функцию инактивации различных АФК (свободных радикалов и нерадикальных форм реактивного О₂) и тем самым обрывает цепные пероксигеназные реакции. Третья ступень защиты — антиперекисная, на которой образовавшиеся перекиси разрушаются соответствующими ферментами или же в результате реакций их взаимодействия с определёнными соединениями. Наиболее известными антиоксидантными ферментами, действующими на этих уровнях, являются супероксиддисмутазы, каталаза и пероксидазы. Они катализируют соответственно реакции (Бохински, 1987):

О + О + 2 Н⁺ → Н₂О₂ + О₂;

2 Н₂О₂ → О₂ + 2 Н₂О;

Н₂О₂ + DН₂ → D + 2 Н₂О.

В последней реакции DН₂ – восстановленное органическое соединение в роли донора водорода.

В указанной антиоксидантной системе вклад отдельных механизмов защиты неодинаков. Решающую роль в ней играет антикислородная ступень, наиболее резко ограничивающая «мощность» пероксигеназных процессов и область их проявления. Исправное действие этой линии защиты предопределяет надёжную работу последующих более тонких ступеней, которые рассчитаны на нейтрализацию свободных радикалов и перекисей в достаточно узких пределах их изменения. Дефекты же в антикислородной линии защиты могут определять: гипероксию в клетке вследствие снижения потребления О₂ митохондриями при отсутствии серьёзных ограничений на его поступление, усиление процессов образования АФК и избыточную пероксигенацию при гипероксии, неэффективность второй и третьей ступеней защиты, которые в этом случае не справляются с большим потоком свободных радикалов и перекисей. Позднее это принципиально важное положение, сформулированное нами ещё в 70-х годах, или сходные с ним по сути представления нашли отражение и в публикациях ряда других исследователей, например, в работах крупного учёного-биоэнер-гетика Скулачева (Skulachev, 1996).

Очевидно, указанная пероксидативная ситуация неизбежно и постепенно складывается в стареющих и предопухолевых клетках. При этом необходимо специально отметить, что некоторые из названного выше круга процессов являются неферментативными. К числу последних, причём наиболее известных, относятся и свободнорадикальные процессы, а продукты модификации биомолекул свободными радикалами О₂ и оксидом азота признаются, как будет видно из последующего нашего изложения, непосредственно участвующими в старении организма и развитии возрастных патологий, включая канцерогенез. Это означает, что «химические свойства биомолекул не исчерпываются только тем, что нужно живым системам и реализуется в ферментативных процессах» (Голубев, 1996).

Системная антиоксидантная защита возникла и на уровне целого организма. Так, церулоплазмин, синтезируемый в печени в виде полипептида 132 кД с 6-7 атомами меди, выполняет функции «перехватчика» супероксидного ани-он-радикала (О ), внеклеточной супероксиддисмутазы (SOD), катализатора распада Н₂О₂ и ингибитора ПОЛ в системах лимфо- и кровообращения, во всех тканях, где он оказывается с потоком крови (Санина, Бердинских, 1986; Terada et al., 1995; Kim, Park, 1998; Васильев, 1999). Антиоксидантная функция церулоплазмина проявляется и в его феррооксидазной активности и способности выводить ионы Fe²⁺, что предупреждает или снижает образование различных АФК (Cha, Kim, 1999). Дистанционноое антиоксидантное действие оказывают также нейрогормональные системы, о чём свидетельствуют антиоксидантные свойства их продуктов: катехоламинов, глюкокортикоидов, стероидных гор-монов и др. (Барабой и др., 1992; Miura et al., 1996; Garcia et al., 1997; Малиновская, 1998; Галкина и др., 1999; Анисимов, 2000).

Другое направление адаптации, прямо противоположное по смыслу пре-дыдущему, заключалось в том, чтобы приспособить кислородно-перекисную ситуацию для осуществления каких-то новых нарождающихся функций в организме, в частности на клеточном уровне. Подтверждением этому служат такие известные процессы, базирующиеся на перекисном окислении, как окислительная детоксикация разнообразных ксенобиотиков в микросомах клеток, окислительная деструкция чужеродных и вредных веществ фагоцитами, разборка и обновление биомембран и др. Наиболее же «фундаментальное» применение пероксидативные процессы нашли в качестве одной из необходимых стадий в механизме такого биологического феномена как пролиферация клетки.

Прежде всего, имеются в виду липо- и циклооксигеназный сигнальные пути метаболизма полиненасыщенных жирных кислот с синтезом специфических биологически активных соединений, причастных к процессу пролиферации и к некоторым другим полезным эффектам. В частности, перекисные продукты арахидоновой кислоты являются мощными активаторами гуанилатциклазы и приводят к повышению внутриклеточного уровня циклического гуанозинмонофосфата (cGMP), необходимого для пролиферации. Синтез простагландинов, тромбоксанов, простациклинов и лейкотриенов и поддержание их на необходимом физиологическом уровне осуществляются в норме ферментативно че-рез стадии перекисных производных арахидоновой и эйкозатетраеновой кис-лот. В этих и других внутриклеточных процессах как нормальный метаболит обмена кислорода участвует О (Дубинина, 1989; Durko, Gondko, 1998; Иванов и др., 1999). К усилению продукции О , необходимого для митогенеза (см. ниже), причастна и NADPH-оксидаза, как, например, в случае гиперплазии интимы венозных шунтов вследствие прямого воздействия О на пролиферацию клеток гладкой мускулатуры (West et al., 2001). Указанные выше биологически активные вещества, выходя за пределы клетки, выполняют различные функции сигнальных молекул, поскольку обладают специфическими биологическими свойствами.

В 80-90-х годах АФК-зависимые эффекты были обнаружены и в ядре, и такие данные продолжают пополняться все новыми фактами. Оказалось, что в норме АФК индуцируют опосредованно на уровне транскрипции экспрессию различных генов, в том числе некоторых протоонкогенов, причастных к тран-скрипции, синтезу ДНК и митогенезу (Crawford et al., 1994; Tyrell, Basumodak, 1994; Chen, Zhou, 1995; Sen, Packer, 1996; Пескин, 1997; Flohe et al., 1997; Numa-zawa et al., 1997; Simon et al., 1998; Prosperi et al., 1998; Maziere et al., 1999; Al-len, Tresini, 2000; Бурлакова и др., 2001). Изменение экспрессии генов во время адаптивного стрессового ответа на АФК (Н₂О₂) обнаружено уже на уровне Saccharomyces cerevisiae. Как отмечают (Godon et al., 1998), у них Н₂О₂ стимулиру-ет синтез 115 и репрессирует синтез 52 белков, идентифицировано же соответ-ственно 71 и 44. На уровне целого генома D. melanogaster найдено изменение содержания транскриптов как функции старения у интактных мух и мух, обработанных паракватом – генератором свободных радикалов. Авторы этой работы (Zou S. et al., 2000) подтверждают важную роль накапливающихся с возрастом свободных радикалов в регуляции уровня транскриптов при старении.

Таким образом, существенная роль пострецепторной генерации АФК в клетках, не являющихся профессиональными фагоцитами, представляется оче-видной. После определённой стимуляции клеток разных типов образованные ими АФК фактически признаются как «молекулы, участвующие во внутри-клеточной передаче полученного клеткой внешнего стимула» (Гамалей и др., 1999). При этом О в роли вторичного посредника при передаче сигнала кинетически более эффективен и химически более специфичен, чем Н₂О₂ (Jim et al., 2000). Свободные радикалы и АФК участвуют в разнообразных процессах в клетках, включая нормальную их пролиферацию, старение, апоптоз, канцерогенез и некроз (Лю, Исмаилов, 2000; Лю, 2001). Основные эффекты АФК обус-ловлены их способностью перестраивать физико-химическую систему регуляции клеточного метаболизма мембранами, изменять состав, структуру и функционирование мембран клеток (Бурлакова и др., 2001), модифицировать воздействие протеинфосфатаз, протеинкиназ и факторов транскрипции на сигналь-ные пути в клетках (Maher, Schubert, 2000). Например, было сообщено (Гончар и др., 2002), что эпидермальный фактор роста, вызывающий временный, быстро проходящий подъем внутриклеточного уровня АФК, индуцировал в клетках карциномы человека А431 АФК-зависимую активацию транскрипционных фак-торов STAT1 и STAT3 путем фосфорилирования их по тирозину. Эти и другие вопросы, связанные с регуляцией АФК экспрессии генов подробно изложены в превосходном обзоре Турпаева (2002).

Садовникова (1986), обобщая данные о физиологической роли свободнорадикального окисления липидов в лимфоцитах, отмечает следующее. В норме при митогенезе лимфоцитов стимуляция липооксигеназного пути приводит к образованию радикала ОН^• и активации им гуанилатциклазы. Митогенез отменяется ловушками свободных радикалов, ингибиторами липооксигеназы и гуа-нилатциклазы. Радикалы являются истинными вторичными посредниками митогенеза Т-лимфоцитов. Основные системы метаболической активации у лимфоцитов — системы обмена липидов и активности мембраносвязанных ферментов, ионного транспорта, циклических нуклеотидов, энергопродуцирующих реакций и репликации ДНК — требуют определенной концентрации свободных радикалов и повреждаются их избытком.

Комплекс осуществлённой в ходе эволюции многоэтапной адаптации привел к снижению рО₂ и ПОЛ в клетках до вполне приемлемых (допустимых) пределов, не столь опасных уже для их оксидеструктивного действия. На низком же стационарном уровне, как отмечалось выше, свободнорадикальные реакции пероксигенации и кислородные радикалы стали непременными участниками ряда нормальных метаболических процессов (Кондрашова, 1999; Hochi, Heinemann, 2001 и др.), они оказались адаптированными для выполнения многих регуляторных функций, а сами свободные радикалы в небольшом количестве признаны теперь сигнальными молекулами. Открытым здесь остается вопрос: когда низкоуровневые АФК и ПОЛ были приспособлены для нужд развивающейся клетки — в начале биологической эволюции при ещё малом содержании свободного О₂ в атмосфере или позднее в условиях уже сложившегося митохондриального дыхания, заметно снизившего внутриклеточное рО₂ и тем самым ограничившего токсическое действие избыточного кислорода.

Логично считать, что адаптация к глобальному процессу постепенного возрастания рО₂ в атмосфере Земли также происходила постепенно и носила, скорее всего, непрерывно-дискретный характер. Очевидно, всякий раз на определённое заметное (значимое) приращение рО₂ живые организмы отвечали нейтрализацией избыточных (по сравнению с действовавшими в предыдущем эволюционном периоде) окислительных процессов и одновременно приспосабливанием возросшей концентрации О₂ для реализации новых функций во всё усложнявшихся организмах. В результате такой многоэтапной разносторонней адаптации на всех уровнях построения живого организма, прежде всего на клеточном, сложилась многоцелевая адаптивная система, каждая подсистема которой использует свободный О₂ и продукты его метаболизма для выполнения конкретных специальных функций, ставших теперь необходимыми и обязательными в норме. Несколько повторяясь, отметим, что в клетке такими О₂-обусловленными и О₂-зависимыми стали подсистемы: многоуровневая антиоксидантная, митохондриальная, микросомальная, липо- и циклооксигеназные; модификации и физиологической регуляции структуры и функции мембран; регуляции активности мембраносвязанных и зависимых от легкоокисляемых фосфолипидов энзимов; индукции экспрессии генов на уровне транскрипции; О₂-депонирующая, АФК-продуцирующая в эффекторных и неэффекторных клетках; АФК-зависимой регуляции нормального воспалительного процесса и ряд других.

Таким образом, адаптация к возраставшим концентрациям активного О₂ происходила не только путём снижения его уровня, но и через вовлечение АФК в механизм протекания фундаментальных внутриклеточных процессов в качестве одного из непременных их участников. Все указанные выше условные подсистемы так или иначе привлечены в соответствующих главах данной монографии для обсуждения и лучшего понимания затронутых там проблем.

Судя по многим фактам, полной нейтрализации отрицательного (вредного) влияния О₂ и его активных форм в процессе длительной адаптации к ним живых организмов всё же не произошло и, по-видимому, невозможно было в принципе. Между глобальным непрерывно действующим токсическим фактором, с одной стороны, и степенью вынужденного приспособления к нему живых организмов, с другой, существует некоторый «зазор», который, казалось бы, должен постепенно уменьшаться в ходе эволюции. Ведь адаптация к кис-лородному воздействию была, продолжается сейчас и будет, вероятно, происходить бесконечно подобно асимптотически затухающему процессу. Наличие указанного «зазора» может рассматриваться как постоянное действие объективно существующего повреждающего окислительного фактора, который, с нашей точки зрения, определяет практически все возрастные изменения и болезни, а также старение живых организмов в целом. Постулируемый нами дисбаланс  (ПО – АО) между про (ПО)- и антиоксидантными (АО) процессами в сторону преобладания первых представляет, по существу, заложенное природой и развивающееся в самом организме главное противоречие, проявляющееся на всех этапах онтогенеза. Величина  (ПО – АО) представляет некоторую условную количественную меру, введённую нами пока в основном для теоретических построений. Этот дисбаланс определяется также многообразием инициаторов перекисного окисления и запаздыванием в эволюционном плане в формировании и совершенствовании адаптивных «решений». Последнее обстоятельство связано с длительностью процессов естественного отбора и наследственного закрепления отобранных антиоксидантных механизмов.

При старении организма большую роль играет пероксидация не только липидов, но и белков (Дубинина, Шугалей,1993; Дубiнiна, 2001). Установлена, например, связь процессов старения с окислительной модификацией белков в эритроцитах, фибробластах и гепатоцитах человека. На фибробластах доноров 10 - 80 лет четко отмечен рост скорости такой модификации белков в зависимости от возраста (Stadman, Oliver, 1991). Степень окислительной модификации белков мозга и печени у старых крыс Fischer существенно выше, чем у молодых. В большинстве тканей снижалась также активность антиоксидантных фер-ментов по мере старения животных (Tian et al., 1998). Реакции окисления белков зависят от содержания О₂ и опосредуются алкоксильными и другими свобо-дными радикалами, а перекиси белков как одни из реактивных продуктов этих реакций являются источниками последующего потока свободных радикалов.

У окисленных белков нарушается пространственная структура, они утрачивают свою активность, становятся высокочувствительными к протеолизу. При различных болезнях старения (атеросклерозе, диабете пожилых, нейродегенеративных патологиях и др.) такие белки могут оказывать цитотоксическое действие (Dean et al., 1997). В большинстве клеток окисленные in vivo белки, являясь естественным следствием жизни в аэробных условиях, расщепляются протеасомами 20S. Последние, как считают (Grune et al., 1997), «играют ключевую роль в общей антиоксидантной защите, которая уменьшает разрушительное действие старения и болезней». Однако снижение активности протеасом, например, в стареющих фибробластах человека способствует накоплению в них окисленных белков (Sitte et al., 2000). Значительное место в старении отводится также возрастному накоплению повреждений яДНК, вызванных, прежде всего, окислением (см. п.1.4.1 –.1.4.4).

1.1.2. По указанным выше причинам неглубокая окислительная модификация биологических структур должна, казалось бы, начинаться уже с момента рождения животного организма. Однако, на наш взгляд, следует говорить не об изначальности старения, постулируемой в большинстве теорий, а о наличии объективных природных факторов (гипероксии, радиации, тепла и др.), которые наряду с позитивной ролью в некоторых адаптировавшихся к ним про-цессах оказывают непрерывное «давление» и противодействие реализации программы развития организма с момента его рождения. Сначала это действие со стороны, скажем, дисбаланса  (ПО – АО) незначительно ввиду малости его значения, и все ткани, органы и системы регуляции растут и функционируют относительно нормально в соответствии с программой развития, заложенной природой. Однако со временем во всех клетках и тканях организма величина  (ПО – АО) по разным причинам постепенно возрастает (см. выше), оказывая уже более значимое и, в конечном счёте, необратимое цитотоксическое действие на все биологические структуры.

В данной постановке вопроса логичнее было бы считать, что в начальный период развития старение как таковое ещё отсутствует, и негативная составляющая указанных выше физических факторов, своего рода «помеха», достаточно успешно нейтрализуется пока что не дестабилизированными на этом этапе системами защиты (антиоксидантной, микросомальной, репарационной, иммунологической и др.). Действительно к моменту рождения организма активность антиоксидантных ферментов, как, например, у крыс, максимальна (Дубинина, 1989), и это обеспечивает новорожденным животным высокую устойчивость к токсическому действию 0₂ и его радикалов. В таких защищённых условиях у них поддерживается высокая активность «пролиферативных» ферментов (РНК- и ДНК-полимераз, ДНК-метилтрансферазы и др.), с чем, очевидно, связана максимальная интенсивность пролиферации клеток большинства органов и тканей в пренатальный период и на первом этапе постнатального онтогенеза (Srivastava et al., 1993; Mizuuchi et al., 1994  cм. Романенко и др., 1998). При такой интерпретации событий фактически отпадает замечание Аршавского (1995) о том, что «если бы развитие организмов началось со старения, то не только филогенетическая эволюция была бы невозможна, но и сама жизнь».

Таким образом, существенно то, что в последующие месяцы и годы жизни ввиду постоянного присутствия фактора  (ПО – АО) отдельные звенья защитных систем организма, в том числе антиоксидантной, постепенно истощаются, а указанный дисбаланс, как уже отмечалось, также постепенно возрастает от некоторого начального (базового) его значения _Б (ПО – АО) до, в конечном счёте, «цитолизного» _Ц (ПО – АО), проходя через промежуточные ведущие к старению значения _С (ПО – АО). В результате с возрастом интенсивность ПОЛ и окислительная модификация различных макромолекул в клетках усиливаются, приводя ко многим негативным последствиям. Одним из примеров, подтверждающих указанные положения, служат результаты определения у дол-гожителей (возраст 100–105 лет) антиоксидантной активности в общей сыворотке крови и в депротеинизированной её фракции путём измерения хемилюминесценции. У долгожителей эта активность по сравнению с таковой у лиц в возрасте от 18 лет до 91 года значительно снижена, свидетельствуя о зависимости этого показателя от возраста. Наличие такого дисбаланса как фактора, инициирующего окислительный стресс, признаётся характерным для процесса старения (Pinzani et al., 1996). Снижение активности антиоксидантных соеди-инений ферментативной и неферментативной природы обнаруживается также в большинстве тканей стареющих животных (Tian et al., 1998; Паранич, 1999).

Постулируемый нами возрастзависимый характер изменения параметра  (ПО – АО) не совпадает точно с указываемым в отдельных работах. Например, в одной из статей авторы (Costantini et al., 1995), подтверждая «системный оксидантный стресс» при старении, отмечают, что у лиц пожилого возраста (80-90 лет) формируется (?) антиоксидантно–прооксидантный дисбаланс. В действительности же такой дисбаланс определяется значительно раньше (см. выше). Со временем он просто возрастает, активно участвуя в развитии процесса старения на всех его этапах. Сведения о повышении, в частности, уровней АФК и ПОЛ при старении и связанных с ним патологиях достаточно полно отражены в ряде обзоров последних лет (см. Benzi, Moretti, 1995; Gutteridge, 1995; Knight, 1995; Гусев, Панченко, 1997; Ozawa, 1997; Papa, Skulachev, 1997; Johnson et al., 1999; Allen, Tresini, 2000; Knapowski, 2000 и др.).

По некоторым данным, динамика изменения соотношения про- и антиоксидантной активностей в ходе онтогенеза может отличаться от указанного выше, особенно в начальный его период. Так, используя метод оценки интенсивности окислительной модификации белков в тканях, установили, что уровень такой модификации у новорожденных детей выше, чем у взрослых (Хамiд, 1999). В первые дни жизни новорожденные очень чувствительны к окислительному повреждению. Защитный эффект в этот период в какой-то мере оказывает рост в организме уровня антиокстданта билирубина (Bottini et al., 2000). Ткани скелетных мышц, сердца, лёгких и семенников 1-дневных поросят характеризуются высоким содержанием продуктов ПОЛ (MDA, гидроперекисей липидов) и высокой активностью SOD при низкой активности глутатионпероксидазы (GPX) и глутатионредуктазы. Однако в период с 1- до 10-дневного возраста содержание продуктов ПОЛ в указанных тканях уменьшается (Снiтинський и др., 1998). Эти данные показывают, что в первые часы и дни после рождения организм новорожденных попадает, по сути, скачкообразно под возмущающее воздействие новой, теперь воздушной среды. Поэтому, несмотря на относительно высокую у них эффективность антиоксидантной системы (см. выше), в самом раннем постнатальном периоде отмечается усиление окислительной модификации липидов и белков. Несколько позже оно ослабляетя в связи с быстрой адаптацией организма новорожденных к гипероксическим условиям земной атмосферы.

К числу таких адаптивных процессов можно отнести, очевидно, увели-чение содержания и активности митохондриальных цитохромов в начальный постнатальный период, показанное в некоторых работах, например, при изучении постнатального онтогенеза энергетического обмена в тканях головного мозга крыс (Kalous et al., 2001). Как оказалось, активность большинства цитохромов возрастала в период от 5 до 30 дней, в дальнейшем к 6 мес. она постепенно уменьшалась и в период 6-12 мес. не изменялась. Содержание цитохромов увеличивалось от низких оценок у 5-дневных крыс до высоких величин в возрасте одного месаца.

Барабой и соавт. (1988), исследуя возрастную кинетику спонтанной хемилюминесценции сыворотки крови у лабораторных крыс и у здоровых людей, установили: «У крыс-самцов наиболее низкие стабильные значения свечения отмечены в возрасте от 2–3 до 18–19 мес.; у более молодых и более старых животных интенсивность хемилюминесценции существенно выше, снижаясь от 1 к 2–3 мес. и вновь возрастая от 18–19 к 24–34 мес. Аналогичная закономерность выявлена и у доноров: минимальные значения свечения отмечены у мужчин и женщин 31–40 лет; в более молодом и более пожилом возрасте интенсивность спонтанной хемилюминесции сыворотки крови существенно выше». Значит, повышенные уровни пероксидации и, следовательно,  (ПО – АО) в крови характерны как для молодого растущего, так и стареющего организмов. Между прочим, с такого рода закономерностью хорошо коррелирует вы-раженная возрастная зависимость некоторых заболеваний, особенно лейкоза. Последний имеет 2 диапазона такой зависимости: «ранний – до 35 лет, когда смертность после быстрого подъёма опять снижается, и поздний – когда смертность с возрастом растёт экспоненциально» (Мамаев и др., 1994). По разным поводам феномен бимодального распределения частоты спонтанного лейкоза и биоэнергетические его аспекты обсуждаются нами и в других разделах (см. п. 1.6.2, 2.5 и 3.6.6).

Таким образом, в живых организмах действует эволюционно заложенный кислородно-перекисный механизм не очень глубоких повреждений, обусловленный появлением и возрастанием в атмосфере Земли свободного О₂. Данный причинный фактор представляется первичным, главным и определяющим старение как биологическое явление. От значений дисбаланса  (ПО – АО), отражающих в основном пероксидативную часть метаболизма и обмена веществ, зависит количество и качество действующих в клетках и тканях повреждающих пероксигеназных факторов, устойчивость к ним структур организма и, следовательно, темп его разрушения, старения. (Gutteridge, 1995). В этом смысле, действительно, генетически запрограммировано не старение, а тип обмена веществ (Фролькис, 1986).

Другие факторы окружающей среды усугубляют пероксидативное состояние в клетках и тканях, усиливая процесс старения. Это касается, прежде всего, интенсивной естественной радиации (солнечного излучения) и, особенно, вызванной искусственно. Негативное воздействие их в присутствии О₂ в организме может существенно возрастать, поскольку в этом случае проявляется известный в радиобиологии кислородный эффект. А возникновение и развитие в течение последних нескольких веков промышленности, особенно нефтехимической, металлургической, энергетической и ракетно-ядерной, резко ухудшило среду обитания животного и растительного мира, значительно увеличило в ней содержание токсических и канцерогенных веществ с прооксидантными свойствами, что также должно отразиться на старении и проявлении возрастных патологий. В частности, на основании исторического и географического анализа сделан вывод о прямой связи распространения раковых заболеваний с разви-тием общества и его индустриализацией (Goldsmith, 1998).

Кстати, высокие окислительные свойства земной атмосферы и другие факторы окружающей среды вызывают и в неживой природе многие нежелательные явления, также называемые процессами старения. Например, в химии это процессы старения полимеров и других материалов, порча пищевых продуктов и лекарственных препаратов (Эмануэль, 1982).

Для последующего изложения кислородно-перекисной концепции старения и канцерогенеза остановимся ещё на наших представлениях о возможности установления в клетке различных уровней  (ПО – АО), с каждым из которых связываются принципиально разные её состояния. Как отмечалось выше, при низких значениях  (ПО – АО) протекают нормальные синтетические процессы, обеспечивающие дифференцировку клеток и выполнение ими специальных функций. Значения  (ПО – АО), соответствующие этому нормальному невозбуждённому (интерфазному) состоянию, включая временный выход из цикла (состояние покоя) обозначим через _И (ПО – АО). Иная ситуация складывается в стимулированной к пролиферации клетке, в которой существенно изменяются уровень и характер протекания биоэнергетических процессов. Так, согласно уже давним сведениям, в период деления клетки происходит резкое ослабление дыхания и потребление ничтожного количества О₂ (Rose et al., 1981), а перед делением, во время митоза и вообще при митогенной стимуляции уменьшается содержание АТР (Мэзия, 1963; Lynne et al., 1981).

Приведённые факты соответствуют тому, что интенсивность митохон-дриального дыхания во время роста отдельных органов, тканей и организма в целом значительно снижается (Озернюк, 1978). Падение уровня АТР и соотношения ATP/ADP при переходе клеток из фазы G₁ в фазу S служит, как считают (Дмитренко, 1984), необходимым регуляторным моментом для начала и облегчения репликации ДНК, поскольку известно, что, например, повышение уровня АТР в ядерном компартменте угнетает репликацию ДНК и клеточную пролиферацию (Rapoport E. et al., 1979). Кстати, иммортализованные клетки, как показано на примере фибробластов человека (линия KMST-6) при воздействии ATP (0.4 ммоль/л), тоже заметно снижают скорость пролиферации, а синтез их ДНК супрессируется (Li J.-W). С этими материалами согласуются также известные данные о низком содержании митохондрий в эмбриональных и стволовых клетках (см. Von Wagenheim, Peterson, 1998), которые как раз и характеризуются повышенной пролиферативной активностью.

Кроме того, в периодах S и М клеточного цикла снижается концентрация циклического аденозинмонофосфата (сАМР), а уровень cGMP, напротив, возрастает (см. Лю, Ефимов, 1978). Включаются механизмы регуляции деления с участием О и других АФК (Оberley et al., 1980; Jang et al., 1987; Burdon, 1992, 1995; McCord, 1995; Burdon et al., 1996; Bhunia et al., 1997; Maher, Schubert, 2000), в том числе липо- и циклооксигеназный пути метаболизма арахидоновой кислоты, причём ловушки свободных радикалов, SОD, каталаза, ингибиторы липооксигеназы и гуанилатциклазы отменяют митогенез (Burdon, 1992; Camberini, Leite,1997 др.). А недавно необходимость АФК для фазы синтеза ДНК подтверждена на примере эбриональных фибробластов крысы и полученных из них введением разных пар комплементирующих онкогенов трансформантов. Удаление ростовых факторов (сыворотки) из среды культивирования коррелировало со снижением концентрации АФК в клетках, а при обратном введении сывортки – с повышением внутриклеточного уровня АФК, который максимален был при переходе клеток в S-фазу (Гамалей и др., 2001). Кстати, лактоферрин человека, как Fe-связывающий гликопротеин и ингибитор свободнорадикальных процессов, тоже подавляет пролиферацию клеток, блокирует их клеточный цикл (Damiens et al., 1998). Индуцировать пролиферацию клеток в эксперименте можно, умеренно повышая тем или иным способом образование перекисей липидов, например, скармливанием подопытным животным в избытке того же железа (Whittaker et al., 1992).

Врéменные процессы активации и пролиферации клетки для своей реализации требуют, по-видимому, циклического возникновения умеренной гипероксии, повышенного на этот период пероксидативного напряжения и соответственно возрастания дисбаланса между ПО и АО частями его до значений, укладывающихся в диапазон _П (ПО – АО) и названных нами условно «пролиферативными». Данное представление в принципе отражает суть используемого в литературе термина «окислительный митогенез». Фактически это подтверждают и материалы обзора, авторы которого (Меньшикова, Зенков, 1997) после анализа многих публикаций последних лет пришли к заключению: «окислительный стресс средней интенсивности приводит к индукции клеточной пролиферации». Кроме того, представляется весьма вероятным, что такой стресс вообще распространён в биологическом мире и характерен в норме для совершенно далёких эволюционно видов. Например, показано: у спор N. crassa вскоре после поглощения ими О₂, т.е. в начале их прорастания, развивается даже гипероксидантное состояние. На это указывало образование АФК, установленное путём анализа зависимой от О₂ хемилюминесценции, окисления белков и некоторых других проявлений (Lledias et al., 1998).

Особенно наглядно временный характер окислительного митогенеза проявляется при регенерационных процессах. Так, после частичной гепатэктомии в процессе печёночной регенерации увеличиваются уровни липопероксидазы и ПОЛ, а содержание арахидоновой и других полиненасыщенных жирных кислот уменьшается. Для подавления ПОЛ в ранней фазе регенерации может быть использован витамин А. ПОЛ, таким образом, признаётся одним из сущест-венных факторов инициации регенерации печени (Kishino, 1998). В эмбрио-нальных же и стволовых клетках интенсивная пролиферация происходит вообще непрерывно. Ключевую роль в создании условий для такого окисли-тельного митогенеза играет, вероятнее всего, особенность митохондриальной базы указанных клеток: малое число митохондрий и относительно низкая сте-пень их дифференцированности. Впоследствии, по мере развития, содержание митохондрий увеличивается за каждый клеточный цикл. С тех же «мито-хондриальных» позиций обсуждаются и некоторые более общие вопросы взаимоотношения пролиферации и дифференцировки клетки (Von Wagenheim, Peterson, 1998).

В дальнейшем события могут развиваться по-разному в зависимости от складывающегося антиоксидантно-прооксидантного соотношения и его устойчивости в конкретной клетке. При некоторых превышающих _П (ПО – АО) значениях дисбаланса усиливаются процессы неферментативного образования АФК и обеспечивается более высокий уровень пероксидативного стресса. В случае длительного и непрерывного дестабилизирующего действия их на все компоненты клетки последняя может трансформироваться в злокачественную, т.е. в бесконтрольно размножающуюся с проявлением характерных для опухолевых клеток свойств. Происходящие при этом изменения в клетке должны быть сходны и в то же время более выражены по сравнению с теми, что имеют место при ее старении. Поэтому приуроченность онкологических заболеваний в большинстве случаев к позднему онтогенезу (Анисимов, 1986) неслучайна и может быть научно объяснена. Значения _К (ПО – АО), при которых нормальная клетка перерождается в опухолевую, будем считать «канцерогенными». К такому исходу в различных тканях организма приходит, по-видимому, лишь небольшой процент клеток, а установлению подходящих для трансформации условий способствует заметное к этому времени истощение в них эндогенной антиоксидантной системы и соответствующая «корректировка» комплекса метаболических и регуляторных процессов (см. главу 2). Для большинства же клеток и тканей возрастные изменения их направлены в сторону снижения пролиферативных потенций, затухания жизненного процесса. При этом возможны различные варианты регрессивного развития.

В одних клетках относительно быстрое возрастание значений параметра  (ПО – АО) приводит к превышению некоторого предельно допустимого уровня пероксидации и достижению значений _Ц (ПО – АО), ответственных за необратимую окислительную деградацию клетки, ее цитолиз. При этом варианте в постулируемой достаточно условной градации дисбалансы связаны между собой неравенствами

_И (ПО – АО) < _П (ПО – АО) < _К (ПО – АО) < _Ц (ПО – АО).

Однако в действительности немалое количество клеток оказывается в состоянии гипоксии, вызванного известными при старении нарушениями в сосудистой системе и внешнем дыхании организма (Нагорный и др., 1963; Фролькис, 1984). При дефиците О₂ в клетках деградируют митохондрии в соответствии с принципом: нефункционирование живой структуры есть способ её саморазрушения (Муханкин, 1989). Вместе с тем сокращение общей «мощности» митохондрий в клетке можно рассматривать как адаптивную реакцию на гипоксию и аноксию. Если степень сокращения митохондриальной базы слишком велика и энергообеспеченность серьёзно нарушена, то такая клетка, скорее всего, погибнет. Это крайний случай. Для многих же клеток более вероятна ситуация, когда утрата части митохондрий ведёт к некоторому снижению потребления О₂, причём даже при слабых поступлении и утилизации О₂ в зависимости от их соотношения в клетке могут устанавливаться разные уровни рО₂ и, следовательно,  (ПО – АО), от низких и вплоть до ведущих к избыточной пероксидации. Значит, эта категория клеток, хотя и с замедленной скоростью, также будет проходить через все указанные выше состояния.

Что касается параметра _С (ПО – АО), связанного со старением, то он проявляет своё действие в широком интервале значений

_{Б (t-τ)} (ПО – АО) < _С (ПО – АО) <

Данное неравенство подтверждает уже упомянутое выше: старение клеток, тканей и организма в целом начинается через какой-то временной интервал τ после рождения и затем продолжается до наступления канцерогенеза или естественной их смерти. Индекс (t-τ) при _Б означает как раз, что по времени t начало старения сдвинуто от базового дисбаланса _Б (ПО – АО) на величину τ – период постепенного возрастания этого дисбаланса до определённого поро-гового значения, с превышения которого начинается фактически заметный процесс старения. В любом случае этот процесс связан с возникновением в клетках окислительного стресса и образованием в них реактивных соединений О₂ (Lundberg et al., 2000).

Следует подчеркнуть, что каждый из рассмотренных дисбалансов представляет определённый диапазон изменений, а не одну какую-то величину. Кроме того, для каждой ткани и даже клетки все эти переменные параметры индивидуальны по величинам и диапазону своего проявления. Искусственная коррекция каждого из указанных дисбалансов путем усиления антиоксидантной их части будет, очевидно, снижать эффективность необходимых в норме метаболических процессов в нестимулированной клетке, а также её активацию и пролиферацию. Действительно, некоторые антиоксиданты способны ингибировать митогенез и могут считаться антимитогенами (Садовникова, 1989). На процессы же старения и канцерогенеза усиление АО-составляющей должно оказывать тормозящее действие. Напротив, любой фактор, искусственно повышающий ПО-составляющую и уровень свободнорадикальных реакций (гипероксия, облучение, тепловое воздействие, обогащение пищи легкоокисляемыми жирами и др.), должен ускорять старение и увеличивать онколо-гический риск. Подтверждений на этот счёт получено много (см. п. 1.2 и 1.8; Лю, Шайхутдинов, 1991).

Различные аспекты приведённых выше общих положений развиваются и обосновываются нами на протяжении данной и всех последующих глав с привлечением фактических материалов из экспериментальной и клинической геронтологии и онкологии, физико-химической и молекулярной биологии.

1.1.3. Кислородно-перекисная концепция старения охватывает достаточно широкий круг вопросов и аккумулирует в себе после критической оценки многие известные теории онто- и геронтогенеза. Некоторые из них, хотя и интересные для своего времени, признаны всё же неполноценными: их отличают односторонность и даже чрезмерная узость трактовки фактов, отсутствие выра-женного эволюционного подхода и указания главных природных факторов, производными которых являются все существенные возрастные изменения организма (Нагорный и др., 1963).

Из содержания п.1.1.1 и 1.1.2 уже видно, что к кислородно-перекисной модели старения наиболее близка свободнорадикальная теория Хармана (Harman, 1960, 1962), однако, несмотря на наличие у них многих общих моментов, они всё же различаются. Термин «свободнорадикальная» в названии сводится в основном к констатации того, что процессы пероксигенации и окислительной модификации биополимеров, ведущие к старению организма, протекают по свободнорадикальному механизму, т.е. с участием свободных радикалов. Этой констатации без раскрытия диалектики причин и следствий, очевидно, недостаточно, чтобы претендовать на ответственную роль теории. Не объяснено, например, почему в старом организме свободные радикалы образуются в большем количестве, чем в молодом; каковы первопричины данного эффекта и как они соотносятся с биологической эволюцией на Земле.

В последующие годы Харман (Harman, 1981, 1988, 1995) внес в свою теорию важное дополнение, указав на митохондрии, как на внутриклеточные орга-неллы, играющие большую роль в старении при их повреждении. Митохондрии наиболее подвержены воздействию кислородных радикалов, а повреждение их приводит к резкому возрастанию количества свободных радикалов в организме. Выделив первичное принципиально уязвимое звено, причастное, как и по нашей концепции, к запуску и поддержанию процесса старения, Харман, однако, не вышел на главный причинный фактор, предопределяющий этот процесс, и на его осмысление в аспекте биологической эволюции.

В нашем представлении, понятным уже по п.1.1.1 и 1.1.2, таким фактором является сама окружающая гипероксическая среда, токсическое действие её на живые организмы. Сложившиеся системы адаптации к гипероксии ослабляют, но не устраняют полностью условия для протекания разрушающих пероксигеназных процессов, которые рассматриваются как своеобразная «плата за жизнь» (Обухова, 1986). Более того, в этой ситуации антиоксидантная система клетки и, в первую очередь, её основная антикислородная ступень защиты, т.е. митохондрии и митохондриальное дыхание, также постепенно трансформируются и деградируют. В результате возникает необратимая тенденция к медленному, но неуклонному снижению потребления ими О₂, что, естественно, ведёт к соответствующему повышению внутриклеточного уровня рО₂, усилению процессов неферментативного образования различных АФК, ПО липидов и других биологических структур в клетках и одновременно к падению в них эффективности остальных ступеней антиоксидантной системы. Эти объективные неотвратимые преобразования со временем нарастают и накапливаются, вызывая возрастные изменения в живом организме, непрерывно «работая» на его старение. По изложенным причинам представлялось целесообразным подчеркнуть в предложенном нами названии «Кислородно-перекисная концепция старения» первостепенную определяющую роль избыточного содержания свободного О₂ и постепенно нарастающего пероксидантного стресса в возрастном развитии организма.

В пользу изложенных выше представлений можно привести и ряд других убедительных фактов, среди которых отметим, прежде всего, следующие. В институте цитологии и генетики СО РАН была создана линия крыс W/SSM с наследственной гиперпродукцией свободных радикалов. У животных этой ли-нии увеличена активность переносчика гексоз плазматической мембраны клеток. Главное же, в их тканях обнаружена сохраняющаяся на протяжении всей жизни повышенная способность генерировать радикалы ОН˙. С этой способностью авторы данной экспериментальной модели животных (Салганик и др., 1997) связывают преждевременное старение, повышенную частоту возникновения неоплазм и развитие других хронических болезней, низкую продолжительность жизни крыс линии W/SSM. Что касается причин гиперпродукции АФК в условиях постоянно высокого содержания в клетках моносахаридов, то они, как мы полагаем, объясняются действием эффекта Крэбтри – подавлением дыхания интенсивным гликолизом и соответственно поддержанием состояния внутриклеточной гипероксии и пероксидации.

Линия мышей с ускоренным процессом старения (SAM) также рассматривается как удобная модель для изучения процесса старения, происходящего в результате повышенной продукции АФК в тканях. На животных линии SAM проанализированы повреждающее действие избыточного уровня АФК на ткани и использование природных антиоксидантов в качестве геропротекторов (Юне-ва и др., 2000). А по насекомым накоплен значительный экспериментальный материал, допускающий корректное обобщение в форме математической мо-дели старения этих беспозвоночных животных. Старение последних представ-лено как результат оксидативных повреждений, скорость которых определяется темпом потребления О₂ и эффективностью антиоксидантной защиты (Ново-сельцев и др., 2000).

Свободнорадикальная теория старения имеет немало своих сторонников в научном мире. В России, например, активные исследования в этом направлении проводили Эмануэль (1982) и Обухова (1986) или же они совместно (Эмануэль, Обухова, 1983, 1984). В частности, Обухова (1986) обобщила известные факты о свободнорадикальном механизме процессов старения в виде прямых и косвенных критериев. В числе прямых – возрастные увеличение концентрации продуктов перекисного окисления в клетках и тканях, уменьшение активности антиоксидантных ферментов и содержания природных антиоксидантов (витамина Е, GSH и др.). В качестве косвенных критериев указаны увеличение продолжительности жизни и скорости пролиферации клеточных культур под влия-нием различных антиоксидантов, уменьшение содержания продуктов перекисного окисления в органах и клетках в присутствии различных геропротекторов. Примечательно, что эти «свободнорадикальные» критерии старения действительны не только для высших многоклеточных животных, но и для одиночных клеток простейших, в частности Stylonychia mytilus (Qiu et al., 1999).

Весьма содержательны публикации Садовниковой (1986, 1989) и обзоры ряда других исследователей (см. выше; Shinegaga et al, 1994; Luft, 1995 и др.). Однако большинство работ, связанных со свободнорадикальной концепцией, носит прикладной характер и посвящено главным образом обоснованию применения различных антиоксидантов в качестве геропротекторов.

Представляется возможным сейчас по-новому взглянуть и на давнюю «фагоцитарную» теорию старения Мечникова (1908) как на особую разновидность теории аутоинтоксикации (самоотравления). По этой теории (цит. по Нагорному и др., 1963) в старости во всех органах происходит гистологически подтверждаемое скопление макрофагов вокруг клеток «благородных» (специализированных) тканей и разрушение последних первыми. Усиление фагоцитарной активности объясняется тем, что в старости под влиянием самоотравления микробным ядом жизнестойкость благородных элементов постепенно ослабляется, они начинают разрушаться макрофагами и заменяться гипертрофированной соединительной тканью. При этом старение тканей происходит гетерохронно. С точки же зрения нашей концепции, роль и механизм участия макрофагов в старческом вырождении несколько иные.

Как известно, одним из эффективных способов устранения чужеродных веществ в организме является окислительная деструкция их с помощью различных АФК (О , ОН^•, Н₂О₂), секретируемых макрофагами. В свете кислородно-перекисной концепции эта, казалось бы, полезная функция макрофагов имеет, по-видимому, и негативный эффект. Макрофаги нацелены в первую очередь на макромолекулы и дефектные клетки, подвергшиеся окислительной модификации в условиях нарастающей внутриклеточной гипероксии при старении. Однако макрофаговые АФК воздействуют и на пока ещё нормальные, неизменённые клетки, прежде всего находящиеся вблизи уже атакуемых макрофагами дефектных клеток. Подобная длительная и непрерывная «деятельность» макрофагов будет, очевидно, усиливать пероксидативный стресс в клетках и усугублять процесс старения тканей и организма, к запуску которого они не причастны. Похоже, здесь формируется замкнутая система постепенного самоускорения процессов деградации: макрофаги, пытаясь лизировать антигены и изменённые клетки, продуцируют АФК; последние повышают уровень пероксидации и ускоряют переход нормальных клеток в разряд стареющих; в ответ усиливается фагоцитарная активность, и так повторяется многократно с постепенно возрастающим коэффициентом усиления до выхода на некоторый предельный цикл. Участие клеток иммунной системы, в частности моноцитов, в старении организма путём избыточной продукции ими АФК и повреждения белков, липидов и ДНК различных клеток отмечается и в других работах (см., например, Семенков, Артемьева, 1999).

Фагоцитарная теория старения позволяет, между прочим, понять причины возрастного повышения в плазме крови уровня фактора некроза опухолей α (TNF-α), который, как известно (см. п. 5.1.1), активно продуцируется стимулированными макрофагами. Например, факты высокого содержания TNF-α в плазме получены при обследовании 130 чел. в возрасте 81 года, но не людей 19-31 года, причём у первых чаще наблюдались клинические проявления атеросклероза (Bruunsgaard et al., 2000). Механизм связи этой возрастной патологии с повышением уровня TNF-α в плазме крови при старении пока неясен. Возможно, определённую роль здесь играют такие эффекты TNF-α, как индукция АФК в митохондриях (Goossens et al., 1995), активация PLA₂ и липооксигеназного пути метаболизма арахидоновой кислоты (Liochev, Fridovich, 1997), которые при избыточности могут создать патологическую ситуацию для клеток сосудистого эндотелия.

По мере старения организма в макрофагах, как и во всех других типах клеток, должен возрастать дисбаланс Δ (ПО – АО), ведущий к избыточному образованию свободных радикалов О₂. Это характерное для старения состояние оксидативного стресса ответственно, по-видимому, за возрастное ослабление или утрату киллерной активности макрофагами (Wallace et al., 1995; Ferrandez et al., 1999). Последние, однако, могут продолжать участвовать в кислородно-перекисном механизме старения других клеток организма за счёт неферментативно продуцируемых АФК при окислительном стрессе. Интересно, что такая обратная зависимость сходных эффектов показана для полиморфноядерных лейкоцитов. У людей старше 60 лет отмечено повышение активности данных лейкоцитов в образовании свободных радикалов О₂ и снижение их киллерной активности. Антиоксиданты же подавляли первый из этих эффектов и усили-вали второй (Chan et al., 1998).

Скорость развития процесса старения не может быть одинаковой для разных тканей хотя бы из-за их различного молекулярного состава и гистологи-ческого строения, и это должно, очевидно, отражаться на гетерохронности возрастных изменений в системах целостного организма. В этом аспекте справедлива и теория дисгармонии между целым и его частями, поскольку гетерохронность старения разных тканей приводит к дисгармониям в обменных процессах организма, возникновению слабых звеньев (Нагорный и др., 1963), что, в свою очередь, вносит дополнительный вклад в индивидуальную эволюцию организма.

Дисгармония между различными системами организма и самими звеньями внутри этих систем, между центром и периферией могут определяться также исходно разной у них степенью адаптивной антиоксидантной защиты и соответственно разными значениями дисбалансов _J (ПО – АО), где переменный индекс ј = 1, 2, …, n  это условные порядковые номера различных тканей, органов, участков организма. Действительно, исследование в различных тканях крыс соотношения между величинами активности ферментов SOD, каталазы и GPX показало, что оно определяется тканевыми особенностями и отражает вклад каждого из них в антиоксидантную систему (Левадная и др., 1998). Величина _J (ПО – АО) как объективное отражение внутреннего противоречия представляется одной из главных движущих сил процесса старения ј-ой ткани (органа, участка) организма, а интенсивность старения (Iст)_J есть некоторая возрастающая функция преимущественно от указанного дисбаланса

(Iст)_ј = f [_ј (ПО – АО)].

Таким образом, феномены дисгармонии и гетерохронности оказываются взаимосвязанными и взаимообусловливающими через различные тканевые показатели (Iст)_ј: