Старение нервной системы

Видео: Как замедлить старение? Доклад специалиста GLMED Шуляковского В.В

Гармоничное метаболическое обеспечение физиологических процессов взаимодействия организма с внешней средой — деятельность скелетной мускулатуры, органов чувств, эмоционально-психические реакции — осуществляется соответственными изменениями кровообращения, дыхания, пищеварения, обмена веществ и других процессов, происходящих во внутренних органах, которые регулируются вегетативным отделом нервной системы.

Деятельность вегетативной нервной системы (ВНС) тесно связана с цереброспинальной нервной системой.

Висцеросоматические и соматовисцеральные рефлексы, центральная регуляция вегетативного компонента соматических реакций, сложные гипоталамо-гипофизарные взаимоотношения формируют совокупность нейрогуморальных влияний, определяющих регуляцию метаболизма и функций целостного организма.

ВНС состоит из двух отделов — парасимпатической и симпатической нервной системы, которые функционально находятся в сложных взаимоотношениях, что является основой механизма поддержания гомеостаза организма.

Циркулирование информации в вегетативной нервной системе обеспечивается эфферентными и афферентными путями и высшими вегетативными нервными центрами, такими как гипоталамус, структуры лимбической системы, в которых происходит переработка информации, поступающей как с периферии, так и из вышележащих отделов ЦНС.

Морфологические изменения

С возрастом происходят существенные морфологические изменения в различных отделах вегетативной нервной системы.

По данным Бадаевой и Кульчицкого (1969), в сердце стариков наблюдаются некоторое уменьшение количества нервных элементов, образующих сердечные сплетения, разрежение нервных стволов, истончение отдельных волокон, гипертрофия шванновских клеток.

Часть волокон находится в состоянии дисхромии и вакуолизации. В периневральных влагалищах отмечается набухание и разжижение нейроплазмы с образованием вакуолей по ходу волокон, отдельные нервные волокна распадаются на аргирофильные фрагменты, не связанные между собой. Однако наряду с измененными нервными структурами наблюдается значительное количество интактных нервных волокон. Это явление авторы расценивают как доказательство пластичности нервной системы в старости.

При старении происходят существенные морфологические изменения вегетативных ганглиев, описанные многими авторами (Могильницкий, 1939- Жаботинский, 1953- Botar, 1966- Andrew, 1971). Отмечается неравномерное изменение размеров ганглионарных клеток — одни из них сморщиваются, тогда как другие увеличиваются.

В цитоплазме нервных клеток увеличиваются отложения пигмента (Nandy, 1970), нарушается равномерность распределения нисслевского вещества. В ряде клеток глыбки тигроида располагаются по периферии, тогда как в околоядерной зоне определяются пылевидные мелкие зернышки, что приводит к снижению базофилии цитоплазмы.

Электронно-микроскопически в этих участках уменьшено количество свободных и связанных с эндоплазматическим ретикулумом рибосом. Ядерная мембрана имеет многочисленные инвагинации, перинуклеарное пространство часто расширено.

С возрастом увеличивается количество соединительнотканных элементов, которые разделяют нервные клетки.

По ходу нейронов образуются варикозные утолщения. Нервные волокна могут сливаться друг с другом, образуя конгломераты. По мнению Догеля (1922), возрастные изменения в симпатических экстрамуральных ганглиях происходят раньше, чем в парасимпатических интрамуральных.

Морфометрические исследования нейронов сердец людей от новорожденных до 90 лет (180 человек) показали (Углова, Шляпников, 1976), что на протяжении всей жизни происходит неуклонный рост объема нейронов (от 1625±339 мкм3 до 27313±3442 мкм3), хотя скорость увеличения объема нейронов обратно пропорциональна возрасту. Подразделив все нейроны по их размерам на крупные, средние и мелкие, авторы отмечают, что в старости происходит гипертрофия крупных (более 30000 мкм3) и атрофия мелких (менее 3000 мкм3) нейронов.

В этих нейронах отмечаются огрубение базофильного вещества с образованием конгломератов, уменьшение концентрации РНК, вакуолизация митохондрий, их слипание. Внутриклеточный сетчатый аппарат в отдельных нейронах подвергается фрагментации, нейрофилы утолщаются и огрубевают. Самой стойкой субклеточной структурой оказалось ядрышко, которое продолжает увеличиваться в объеме даже в глубокой старости. Наряду с уменьшением числа дендритов их диаметр и количество ответвлений увеличиваются.

На фоне выраженных инволюционных изменений в крупных и мелких нейронах средние по величине нейроны, составляющие наибольшую группу клеток в интрамуральных ганглиях сердца, в старческом возрасте сохраняют прежние объемы тел и ядер, ядерно-цитоплазматические отношения при возрастании объема ядрышек. Среди этих нейронов 11% в группе 75—90 лет сохраняют неизменным базофильное вещество.

В средних нейронах сердца в старческом возрасте незначительно падает концентрация РНК. Во многих клетках остаются неизменными митохондрии, растет активность сукцинатдегидрогеназы. Описанные морфологические изменения должны несомненно оказывать влияние на характер регулирования вегетативных функций.

Вегетативные рефлексы

Представление о состоянии ВНС может быть дано при оценке вегетативных рефлексов. Обычно с этой целью используются рефлекторные изменения кровообращения, дыхания, изменения содержания катехоламинов, сахара крови и жирных кислот. Несмотря на специфику различных вегетативных рефлексов, можно отметить общую направленность их изменений при старении организма.

В большинстве случаев при старении увеличивается люмбальная пункция (ЛП) реакции, тогда как диапазон сдвигов вегетативных функций при этом суживается (Чеботарев, Фролькис, 1967- Gamier, 1972). Рефлекторные изменения вегетативных функций становятся более ригидными и сопровождаются более затянутым восстановительным периодом.

В исследованиях на практически здоровых людях в возрасте 20—35 и 60—94 лет Маньковский и Минц (1972) для характеристики вегетативных рефлексов определяли местный дермографизм, глазо-сердечный рефлекс Ашнера, изменение артериального давления при местном действии холода или тепла. Во всех случаях авторы отмечают удлинение как латентного, так и восстановительного периода реакции.

Так, местный дермографизм возникал при нанесении на кожу раздражения с силой давления 100 г у молодых испытуемых через 6.8±0.39 с, а у лиц 60—69 лет через 8.88±0.47 с, 70—79 лет — 9.77±0.48 с, 80 лет и старше — 12.5±0.51 с.

С возрастом отчетливо уменьшалась интенсивность реакции и увеличивалась ее длительность.



Глазо-сердечный рефлекс у лиц старшей возрастной группы наблюдался только в 19.8% случаев. Изменение артериального давление (АД) после охлаждения кисти (опускание в воду ±4° на 20 с) имело инертный характер у лиц старшей возрастной группы. Рефлексы с желудочно-кишечного тракта также ослабляются в старости. Нейрогенная фаза желудочной секреции и рефлекторные изменения перистальтики ослаблены (Якименко и др., 1972). Описанные изменения вегетативных рефлексов особенно четко проявляются в условиях физических нагрузок, когда в реакцию включается весь комплекс регуляторных механизмов вегетативных функций.

Исследования, проведенные на людях многими авторами, показывают, что у пожилых испытуемых при физических нагрузках растягивается период врабатывания, сокращается диапазон изменений функций сердечно-сосудистой и дыхательной систем, быстрее развивается мышечное утомление, затянут восстановительный период.

При использовании нарастающих физических нагрузок было показано, что при нагрузке малой интенсивности сдвиги гемодинамики и газообмена более выражены у испытуемых старшей возрастной группы, тогда как при большой нагрузке эти изменения более выражены у молодых (Головченко, Грабина, 1963). Обращает на себя внимание тот факт, что лица пожилого и старческого возраста уже на малую нагрузку реагируют неадекватно высокой реакцией. Работами И. П. Павлова было показано, что можно получить условнорефлекторные сдвиги функции внутренних органов.

При старении условные рефлексы на сердечно-сосудистую, дыхательную системы, желудочную секрецию образуются у старых людей после большего числа сочетаний и имеют более низкие величины, чем у молодых. Так, для образования условного сосудистого рефлекса с использованием холода как безусловного раздражителя молодым испытуемым необходимо 3—4 сочетания, тогда как пожилым 9—12. У старых испытуемых условнорефлекторные изменения часто носят затяжной характер.

Условнорефлекторные влияния поддерживают наиболее подвижный и гибкий уровень адаптации вегетативных функций, подготавливая их к предстоящей деятельности. Ослабление условнорефлекторной регуляции вегетативных функций в старости снижает приспособительные возможности целостного организма: вегетативные функции достигают своего оптимального уровня более медленно, и тем самым готовность организма к предстоящей деятельности снижается.

Это нарушение вегетативных условных рефлексов в старости связано со снижением силы и подвижности нервных процессов, с изменениями в гипоталамической области, а также со сдвигами в различных структурах вегетативной нервной системы (вегетативные ганглии, реакция органов на нервные и гуморальные влияния).

Клинико-физиологические и экспериментальные исследования на старых людях и животных показали, что существенные сдвиги в ЦНС (электрическая активность, возбудимость), возникающие в ходе различных реакций, не обязательно сопровождаются адекватными изменениями вегетативных функций (Shmavonian et al., 1965- Фролькис, 1970).

Эфферентные влияния

Экспериментальные и клинико-физиологические данные показывают, что при старении ослабляются эфферентные влияния ВНС на органы и ткани. У старых животных функциональные сдвиги органа развиваются при раздражении соответствующих нервов большими силами тока.

Так, по данным Фролькиса и сотр. (1977), напряжение электрического тока, вызывающего пороговую брадикардию (урежение ЧСС на 10%) при раздражении перевязанного правого блуждающего нерва, было у старых крыс 0.52±0.05 В (молодые — 0.31±0.03 В), у старых кроликов 0.96±0.03 В (молодые — 0.42±0.01 В), у старых кошек 1.15±0.20 В (молодые — 0.52±0.12 В). Исследования Духовичного (1965) на 320 испытуемых в возрасте 18—25 и 60—75 лет дают основание полагать, что подобные изменения холинергических влияний на сердце в старости наблюдаются и у человека.

Как известно, атропин, блокируя холинорецепторы сердца, ослабляет влияние блуждающего нерва на сердце. Чем выше тонус блуждающего нерва, тем более выражено учащение ритма сердечных сокращений после его выключения. У молодых испытуемых введение атропина вызывало повышение частоты сердечных сокращений на 39±2.8 уд./мин, а у старых — на 19.7±1.8 уд./мин.



Менее выраженное учащение ритма сердца у старых людей может указывать, что с возрастом снижается тоническое влияние блуждающего нерва на сердце. Желудочная секреция возникает у старых собак при стимуляции блуждающего нерва также большей силой тока, чем у молодых (Якименко и др., 1972). В старости отмечается ослабление и симпатических эфферентных влияний.

При раздражении звездчатого ганглия током напряжением 2 В минутным объемом крови (МОК) повышался у взрослых крыс на 11.0±1.4 мл/мин и не изменялся у старых. При увеличении напряжения до 4 В повышение МОК у взрослых животных составляло 24.0±10.2 мл/мин, а у старых лишь 7.6±3.5 мл/мин (Фролькис и др., 1977). Пороговое сокращение мигательной перепонки возникало при раздражении симпатического нерва у молодых кошек током напряжением 0.11±0.4 В, а у старых — 0.30±0.04 В (Дупленко, 1963).

Изменение симпатических влияний во многом связано с иннервируемым органом. Так, пороги симпатических влияний на сосуды конечности старых крыс растут, на сосуды тонкого кишечника — падают, а на сосуды почки не изменяются (Фролькис и др., 1967).

На фоне ослабления нервных влияний при старении наблюдается повышение чувствительности органов и тканей к гуморальным факторам. Так, пороговое изменение кровяного давления у старых кроликов отмечалось при внутривенном введении адреналина в дозе 33.8±3 нг/кг, или 184.5±16.4 пмоль/кг (у взрослых — 183.3±23.6 нг/кг, или 1000.5±128.8 пмоль/кг), норадреналина (НА) — 16±1.6 нг/кг, или 94.6±9.5 пмоль/кг (у взрослых — 114.3±14.3 нг/кг, или 675.5±84.5 пмоль/кг), ацетилхолина (АХ) — 1.4±0.5 нг/кг, или 9.6±3.4 пмоль/кг (у взрослых — 9.4±2.7 нг/кг, или 64.4±18.5 пмоль/кг).

Пороговые дозы АХ, вызывающие достоверные изменения гемодинамики и сократительной способности миокарда, у взрослых кроликов составляли 100±1 нг/кг (684.9±6.8 пмоль кг), у старых — 50±20 нг/кг (342.5±137 пмоль/кг).

Доза НА, вызывающая пороговые сдвиги гемодинамики у кроликов обеих возрастных групп, была одинаковой (50 нг/кг, или 295.5 пмоль/кг), но она приводила к разнонаправленным изменениям у взрослых и старых животных: у взрослых кроликов при этом падает минутным объемом крови и растет обратное поляризационное сопротивление (ОПС), тогда как у старых — наблюдается повышение МОК и падение ОПС (Фролькис и др., 1977).

Определение чувствительности сосудов различных областей (задняя конечность, тонкий кишечник, почка) к адреналину и ацетилхолину в опытах на крысах разного возраста методом резистографии показало, что у старых животных достоверно повышается чувствительность сосудов почки к адреналину, но не изменяется к ацетилхолину.

Сосуды задней конечности старых крыс по сравнению с сосудами взрослых более чувствительны к АХ, тогда как при введении А этих различий не обнаружено. Чувствительность сосудов кишечника с возрастом к гуморальным факторам не изменяется (Фролькис и др., 1967). Повышение чувствительности сосудов было получено также на изолированном ухе кролика.

Пороговая реакция сосудов уха старых кроликов возникала при перфузии растворами адреналина в концентрации 1—2мкг/л (5.5—11 нмоль/л), а молодых —10 — 1000 мкг/л (55—5458 нмоль/л) (Верхратский, 1962). Пороговое сокращение мигательной перепонки глаза у старых кошек возникало при внутривенном введении норадреналина в дозе 2.7±1 мкг/кг (16±6.5 нмоль/кг), у взрослых — 26.2±5.3 мкг/кг (155±31.3 нмоль/кг), адреналин — соответственно 0.2±0.17 мкг/кг (1.1±0.9 нмоль/кг) и 1.9±0.2 мкг/кг (10.4±1.1 нмоль/кг) (Фролькис, Верхратский, 1963).

Повышение чувствительности в старости к действию многих физиологически активных веществ было показано также и на людях. По данным Коркушко (1968), введение малых доз адреналина, ацетилхолина, гистамина вызывает более выраженные сдвиги кровяного давления, деятельности сердца, гемодинамики у старых людей по сравнению с таковыми у молодых.

Так, после введения 0.5 мл 0.1%-ного раствора адреналина (А) у молодых испытуемых 20—29 лет не отмечается достоверных сдвигов гемодинамики, тогда как у лиц в возрасте 80—89 лет происходят повышение АД (с 117.9±3.5 до 138.8±6.3 мм рт. ст.), рост сердечного выброса (с 2.21±0.15 до 3.62±0.41 л/мин), падение обратного поляризационного сопротивления (с 2108±294 до 1677±180.5 дин*с*см-5) и повышение ЧСС (с 66.5±3.22 до 82.2±5 уд./мин).

В исследованиях на 2—3-, 18—34- и 57—75-летних испытуемых, которым в течение 1 ч вводили НА (625 нг*мин-1*кг-1, или 363 пмоль*мин-1*кг-1), адреналин (25 нг*мин-1*кг-1 или 137 пмоль*мин-1*кг-1), изадрин (142 нг*мин-1*кг-1, или 576 пмоль*мин-1*кг-1), Хофман и сотр. (Hoffman et al., 1975) также отметили повышение чувствительности сердца старых людей к катехоламинам.

У молодых испытумых спазм сосудов кожи предплечья развивается после электрофоретического введения А в концентрации 1—10 мг/л (5.5—54.5 мкмоль/л), а у старых — 1—2 мкг/л (5.5—11 нмоль/л) (Верхратский, 1962). Ослабление симпатических и парасимпатических нервных влияний и рост чувствительности органов и тканей к ряду гуморальных факторов во многом определяют сдвиги вегетативных реакций при старении.

Вегетативные ганглии являются важными образованиями вегетативной нервной системы, которые трансформируют импульсацию, поступающую с преганглионарного нейрона, и передают ее на постганглионарный нейрон. Функциональное состояние вегетативных ганглиев характеризуется их лабильностью — величиной частоты стимулирующего тока, которую ганглий способен трансформировать и передать на постганглионарный нейрон.

В старости снижается лабильность как симпатических, так и парасимпатических ганглиев. Так, по данным Дупленко (1968), пессимум в верхнем шейном симпатическом ганглии возникал у 10—12-летних кошек при частоте раздражения 108.5±11.4 Гц, а у 1—2-летних — 226.7±47.7 Гц. У старых кошек ускользание сердца из-под влияния блуждающего нерва происходило при частоте 138.8±15.3 Гц, а у взрослых — 225.0±27.1 Гц.

Сопоставление возбудимости и лабильности ганглионарной передачи на одном и том же животном позволило Дупленко прийти к заключению, что изменения лабильности с возрастом наступают раньше, чем возбудимости. Снижение уровня проводимых частот вегетативными ганглиями в старости играет определенную роль в механизме формирования инертных вегетативных реакций, характерных для этого возрастного периода, т. е. реакций с удлиненным латентным и растянутым восстановительным периодами.

Развитие пессимального торможения при более низких частотах предохраняет эффекторные органы от чрезмерных нагрузок. Наряду со снижением возбудимости и лабильности вегетативных ганглиев в старости повышается их чувствительность к веществам, стимулирующим и угнетающим ганглионарную передачу. В качестве ганглиостимулирующего средства Дупленко (1968) использовал 1.1-диметил-4-фенил-пиперазин (ДМФП), который обладает выраженной фазой возбуждения ганглионарных структур (Ling, 1959).

В опытах на ваготомированных крысах пороговая брадикардия возникала при введении ДМФП 8—12-месячным животным в дозе 107.5±13 мкг/кг (575±69 нмоль/кг), а 26—32-месячным — 76.1±5.6 мкг/кг (407±30 нмоль/кг). Сокращение мигательной перепонки у взрослых кошек происходило при введении ДМФП в дозе 16.8±2 мкг/кг (90±11 нмоль/кг), а у старых — 8.1±0.8 мкг/кг (43±4 нмоль/кг).

В качестве ганглиоблокатора был использован бензогексоний. Пороговые дозы бензогексония, вызывающие угнетение проведения через парасимпатические ганглии сердца, были у взрослых кошек 270.8±24.2 мкг/кг (527±47 нмоль/кг), а у старых — 72.2±7.7 мкг/кг (140±15 нмоль/кг), а через верхний шейный симпатический ганглий — у взрослых кошек 241.7±24.5 мкг/кг (567±48 нмоль/кг), у старых — 86.5±7.8 мкг/кг (168±15 нмоль/кг).

Как известно, ВНС регулирует трофические процессы в органах и тканях. Регуляторные трофические влияния осуществляются как прямым влиянием медиаторов на определенные звенья обменных циклов, так и опосредованно изменяя тонус сосудов.

При старении происходят существенные сдвиги в регуляции трофики.

Они хорошо описаны клиницистами — сухость кожи, выпадение и поседение волос, трофические язвы. Одним из классических феноменов трофического влияния симпатической нервной системы является феномен Орбели—Гинецинского — повышение высот сокращений утомленной скелетной мышцы при раздражении симпатического нерва или введении катехоламинов.

При старении ослабляются адренергические влияния на скелетные мышцы, но растет их чувствительность к катехоламинам. По данным Замостьяна (1963), феномен Орбели—Гинецинского развивается у взрослых крыс при стимуляции симпатической цепочки током напряжением 0.59±0.06 В, а у старых — 1.48±0.16 В.

Введение А в дозе 330 мкг/кг (1.8 мкмоль/кг) вызывало увеличение высот сокращений мышцы у взрослых крыс на 12.6±0.9%, а у старых на 22.0±1.9%. Изменения адаптационных симпатических влияний в старости может быть одним из факторов, влияющих на сдвиги работоспособности. В литературе имеется большое количество работ о роли холин- и адренергических механизмов в регуляции различных звеньев обмена веществ.

С развитием представлений о регулировании процессов биосинтеза белка появились данные о стимуляции АХ процессов репликации, транскрипции и трансляции (Peakall, 1967- MacManus et al., 1975). Катехоламины могут как стимулировать биосинтез белка (сердце — Mallov, 1973- околоушная слюнная железа — Grand, Gross, 1969), так и угнетать его (диафрагма — Wool, 1960- печень — Pryor, Berthet, 1960).

В опытах in vitro было показано, что ацетилхолин стимулирует синтез белка в отделах сердца крыс разного возраста, причем максимальный прирост отмечен в предсердиях 2-месячных крыс при концентрации АХ в инкубационной среде 0.25 ммоль/л, 8—10-месячных — 1 ммоль/л, 26—28-месячных — 0.5 ммоль/л. В правом желудочке максимальная стимуляция синтеза белка во всех возрастных группах происходит при концентрации ацетилхолина 10 мкмоль/л, в левом желудочке не обнаружено достоверных сдвигов (Верхратский, 1977а).

Возрастные особенности влияния норадреналина на биосинтез белка исследовались в опытах на 8—10- и 24—26-месячных крысах. Через 30 мин после внутрибрюшинного введения НА (300 мкг/кг, или 1.7 мкмоль/кг) интенсивность биосинтеза белка существенно снижается у животных обеих возрастных групп: в предсердиях и правом желудочке — более выраженно у взрослых, в скелетной мышце — у старых, в левом желудочке и слюнной железе не отмечено возрастных различий.

В печени норадреналин вызывает угнетение биосинтеза белка у взрослых животных и стимуляцию этого процесса у старых (Верхратский, 1977б). Приведенные данные свидетельствуют о неравномерном изменении регуляции пластического обеспечения функций в старости.

С возрастом изменяется также регулирование энергетического обмена.

У старых животных меньшие дозы катехоламинов приводят к интенсификации тканевого дыхания, гликолиза, гликогенолиза, активации фосфорилазы, снижению уровня АТФ, КФ росту уровня АДФ и активности АТФ-азы. В старости сокращается диапазон изменений энергетических процессов при усилении регуляторных влияний. Эти сдвиги могут иметь значение в механизме снижения потенциальных возможностей тканей в старости.