Metabolické rola v mechanizme starnutia

Video: # 6 Biology. Metabolizmus a energie v bunke

Jedným z najdôležitejších spôsobov, ako učiť mechanizmy starnutia - štúdium metabolických vlastností v rôznych fázach ontogenézy.
To sa týka predovšetkým na štúdium funkcií súvisiacich s vekom metabolizmu proteínov, ktoré sú spojené so základnými vlastnosťami života, a ktorá je genetická informácia realizovaný.

Sacharidov a mastných kyselín sú hlavnými zdrojmi energie potrebnej poskytnúť všetky dôležité procesy. A konečne, proteíny a lipidy sa podieľajú na výstavbe membrán, ktoré regulujú transport látok do bunky.
metabolizmus bielkovín
Vedci izolovali niekoľko typov syntézy proteínov, spojených s rôznymi biologickými javov: syntéza rastu v dôsledku zvýšenia telesnej hmotnosti a vykonávacích orgánov, vybuzených individuálne syntéza alebo zníženie spôsobené čiastočnú stratu telesnej proteínu v rôznych funkčných syntézu vozdeystviyah- odrážajúce tvorbu vyvážených proteínov z tela vďaka svojej funkcie, a konečne - syntéza samoobnovy, spojené s konštantným členenie a resyntézy proteínov, tj, s ich dynamického stavu telesa (hory .. teho a kol., 1963- Parin, 1967).

Medzi zásadné zmeny súvisiace s vekom sú zvláštne syntéza rastu, ktorého intenzita klesá veľmi prudko na začiatku postnatálnej ontogenézy. Podobne zmeny a zníženie syntézy, podstatne menej výrazný vekové zmeny funkčné syntéza a syntéza samoobnovy.

Tak relatívne málo zmenené aktualizačný telá ľudí celkového proteínu v porovnaní s vekových skupinách 67-91 rokov a 18-25 rokov (Uauy et al., 1978). Tam boli v začlenení značených aminokyselín žiadne rozdiely do celkového proteínu z rezov mozgu myší vo veku 5 až 24 mesiacov (McMartin, Schedlbauer, 1975), ako aj celkový pečeň proteín (Ove et al., 1972) a proteíny mitochondriálnej frakcie z rôznych orgánov (Menzies, Gold, 1971- Litoshenko, 1977), mladých i starých krýs pri pokusoch in vivo. Rýchlosť aktualizácie mitochondriálnych proteínov, mikrozómov lysozomy, a znížila vo veku 4-6 mesiacov v pečeni potkanov a následne sa zmenil len málo (Comolli et al., 1972).

Zníženie rýchlosti syntézy proteínu (podľa značiek začleňovania) bola pozorovaná v hepatocytov kultúre tkaniva získané z jedného mesiaca, šesť mesiacov a rokov staré krysy, zatiaľ čo 18-month-old miera zvieratá zahrnutie bol rovnaký ako v roku veku (Ricca et al., 1978) , Príklady extrémne rozmanitosti vekové zmeny syntézy proteínov ukazuje hodnoty pre začlenenie značených aminokyselín do celkového proteínu z rôznych orgánov u potkanov vo veku 11, 40 a 89 týždňov (Kanungu et al., 1970).

Rýchlosť syntézy určitých proteínov môže byť rovnaký u mladých i starých tela, na ktoré údaje tubulín štúdie ukazujú, mozgu (McMartin, Schedlbauer, 1975) a pečene feritín (Ove et al., 1972).

Syntéza sérového albumínu v pečeni sa zvyšuje s vekom (Obenrader et al., 1974), ale toto predchádza poklesu jeho intenzitu, ako vyplýva z údajov tvorby proteínu v hepatocytoch mladé, zrelé a starých krýs (Van Bezooijen et al., 1976) ,

Polčas jódových sérového albumínu u myší dramaticky poklesla na začiatku ontogenézy, a potom sa zvyšuje v rovnakej miere starosti- výmeny imunoglobulínu, klesajúci na jednej roka veku a pokračoval pokles u mužov a žien sa nezmenila (Quinn a kol., 1973).

Cenným zdrojom informácií o veku individuálne syntézu bielkovín zmeny - štúdium syntézy enzýmov. Pri štúdiu dynamiky obnovu aktivity katalázy v pečeni a obličkách rôznych vekových skupín myší po podaní 3-amino-1,2,4-triazolu - látky, ktorá ničí tohto enzýmu bolo zistené, že rýchlosť jeho syntézy najnižšej starých myší (Baird, Samis, 1971).

Syntéza Intenzita RNA polymerázy A a B v pečeni mierne vzrástla u mladých dospelých potkanov, a potom klesla takmer na základnú líniu (Silberman, Paskievich, 1977). Analýza syntézy proteínov mení vek vedie k záveru, že jeho intenzita klesá ako celok v ontogenézy najmä vďaka inhibíciu syntézy, spojeného s rastom organizmu, akumulácia v nej pomaly výmene bielkovín, a konečne tým, že inhibuje syntézu radu jednotlivých proteínov.

Zmeny v intenzite tvorby druhej je kvantitatívne malý príspevok k celkovému zníženiu úrovne procesu starnutia, ale pád jednotnej sadzby pre tvorbu bielkovín môže hrať veľkú úlohu v týrania v starobe telesných funkcií.

Štúdia indukcie enzýmov, ako aj znížiť syntézu rôznych formách (Parin, 1967) ukazujú, že zmeny súvisiace s vekom v syntetických postupov sú najmä dôsledkom reguláciu faktorov ovplyvňujúcich koncentrácie každého proteínu v tkanive v súlade s genetickým programom organizmu.

Kvalitatívne zmeny v priebehu starnutia proteínov uvedených v revízii Rothstein (Rothstein, 1975). Na základe výsledkov zrážania protilátok, enzýmov špecifických základe štúdie ich činnosti, kinetiky a ďalších vlastností ukazuje, že starší octovú hlísty, rovnako ako v senescentní kultúry fibroblastov a v niektorých tkanivách starých zvierat, sú enzýmové molekuly, čiastočne alebo úplne stratil svoju činnosť a citlivejšie tepla.

Tieto výsledky získané v štúdii o isocitrát-lyase, aldolázy glukóza-6-fosfátdehydrogenázy (G-6-PDG). Avšak, oni nie sú vždy jasné a v niektorých prípadoch kvalitatívne rozdiely enzýmy tkaniva mladých a starých zvierat vykazovali malú (aldolázy svalov). Dáta získané v ďalších štúdiách, tiež dokázal byť celkom kontroverzný.

Takto purifikované prípravky srdcového svalu aldolázy starej (30 mesiacov) myši mali nižšiu aktivitu ako trojmesačnej izolované od zvierat, ale boli charakterizované rovnakú teplotnú citlivosti (Chetsanga, Liskiwskyi, 1977).

Avšak, žiadne rozdiely v aktivite rovnakého enzýmu izolované z pečene mladých i starých krýs (Anderson, 1976). Ďalšie štúdie ukázali, že enzýmy hlíst u starších jedincov čiastočne zníženú aktivitu čisteného prípravku enolázy (Rothstein, Sharma, 1978), DNA a RNA polymerázy a elongačného faktora I (Bolla, Brot, 1975).

O dôvodoch pre vyššie uvedené zmeny v citovaných štúdií existujú rôzne predpoklady. V jednom z nich, spadajú biologická aktivita enzýmov odráža molekulárnej degradácii dochádza v priebehu ich syntézy v dôsledku hromadenia "chyby".

Ďalšie reprezentácia založená na možnosti molekúl zmien štruktúry bielkovín, postupujúce po ich syntéze na operáciu. Priaznivé dôvod pre takéto poruchy postsyntetické molekulárnej štruktúry a funkcie je spomaliť proces aktualizácie proteíny. Čím dlhšia je "život" molekuly, tým viac príležitostí to zmení pôsobením nepriaznivých faktorov (Rothstein, 1975).

Avšak počet údajov štúdií ukazujú na nedostatok kvalitných zmien proteínov v priebehu starnutia. Už sme poukázali na zachovanie starých krýs svalovej aldolázy aktivity molekúl na úrovniach charakteristických mladých zvierat. Podobné výsledky boli získané v štúdiách fruktóza-1,6-difosfatazy (FDF-ASE) krysích pečene (Klefenz, Rotstein, 1976), slinné amylázy (Helfman, Cena, 1974), G-6-PDG myšiach pečene (Yagil, 1976).

Zdá sa, že na vyriešenie problému role kvalitatívnych zmien proteínov v procese starnutia a mechanizmov je potrebný ďalší výskum, ktorý by mal vziať do úvahy možnosť vylúčenia chybných proteínové molekuly, za účasti proteolytických enzýmov.

Katabolizmus proteínov skúmaných v ontogenézy v menšej miere, než je ich syntéza, ktorá je do značnej miery v dôsledku obmedzené informácie o enzýmy tkaniva proteolýzou. Údaje o vekovej zmeny proteinázy činnosti na základe spoločných hodnôt pH optimálne pre ich činnosť, je nedostatočné pre plne zaviesť určité proteíny v tkanivovej degradácii ontogenézy.

Aktivita kyslých a neutrálnych proteináz inak sa mení s vekom, a orientácia a hĺbka týchto zmien sa niekedy líšia v závislosti na vlastnostiach substrátu proteínu (Parin, 1967). Výsledky novších diel tiež poukazujú na rôzne zmeny charakteru v aktivite bunkových proteolytických enzýmov, keď starne.

Tak, v mozgu a pečeni potkanov ukázali, rýchly nárast proteinázy aktivity v prvých 4 mesiacov života, zatiaľ čo druhá, menej výrazný - v starobe (Umana, Bregge, 1969). Spolu s tým zistený pokles aktivity kyslých a neutrálnych proteáz v pečeni zo starých krýs (Wiederanders et al., 1976) a významné zvýšenie aktivity lyzozomálnych katepsin pečene, bránice a srdce starých zvierat (Gomolli et al., 1972) v porovnaní s tým, že pozorovali u mladých zvierat.

Konštantná rýchlosť rozpadu v pečene potkanov katalázy sa zvyšuje s vekom, dosahuje vrchol v dvojročných zvierat a potom sa mierne znížili. Obličky tiež zistené významné kolísanie tohto ukazovateľa a smeru jeho zmenách v priebehu starnutia bol menej výrazný. Tieto skutočnosti svedčia o veľkých rozdielov v povahe vekovej zmeny v aktivite proteolytických enzýmov, ktoré vykonávajú rôzne funkcie v bunkovom metabolizme, ako aj rozdiely vo vekovej zmeny v kolapsu jednotlivých proteínov v závislosti na ich lokalizáciu.

Odhadovanie pozorovaná v niektorých prípadoch zníženie proteolytické aktivity v starobe, v kombinácii s oslabením syntézy jednotlivých proteínov, je potrebné zdôrazniť, že to môže pomôcť udržiavať určitú úroveň ich koncentrácie v bunke.

Pokiaľ ide o zvýšenie aktivity niektorých enzýmov v tkanivovej proteolýzy neskoršej fáze ontogenézy, môže byť považovaný za telesa prístroja, zameraná na deštrukciu proteínov s modifikovanou štruktúrou a tým zabraňuje ich hromadeniu v starobe.

Napokon, zvýšenie aktivity niektorých špecifických proteázy, a tým aj rýchly rozpad určitých proteínov, čo vedie k poklesu jeho koncentrácia v bunke, môže byť jedným z mechanizmov, ktorým sa vykonáva geneticky podmienených útlmu funkcie a celý život organizmu v starobe.

amino konverzie kyseliny zmena cesta v postnatálny vývoj organizmu. Hlavnú úlohu v týchto posunov patrí k stavu procesov syntézy proteínov v rôznych obdobiach ontogenézy. Spočiatku, vzhľadom k vysokej miere rastu základnej hmotnosti aminokyselín nielen používa na výrobu proteínov, ale tiež pre vytvorenie syntézy prekurzorov nukleových kyselín, alebo niektoré z protetických skupín proteínov.

Preto po narodení relatívne nízkej aktivity aminotransferáz, glutamátu, a mnoho enzýmov, ktoré katalyzujú konkrétne cesty katabolizmu určitých aminokyselín. Aktivita týchto enzýmov sa zvyšuje s vývojom organizmu, pokles rýchlosti syntézy rastu a proteínov na ich povrchu (Parinov Kaliman, 1978).

S vekom, telo získa schopnosť odstránenia prebytku aminokyselín Nonrecycled syntézu biopolymérov, rovnako ako väčšie využitie aminokyselín pre energetické procesy, tvorbu sacharidov, tukov a ďalších látok. Táto schopnosť je do značnej miery zachovaná v starobe v rôznej miere v závislosti na rôznych aminokyselín.

V súlade s tým, intenzita katabolizmus aktivity aminokyselín sa líši podľa veku sústavách na ložisku čpavku a močoviny stupňoch. argininsuktsinatsintetazy Aktivita - kľúčový enzým v Krebs-Henseleitova cyklu určuje rýchlosť jej vzniku všeobecne zvyšuje skoro po narodení na charakteristiku úrovne dospelých zvierat, a je zachovaná na tejto úrovni v starobe (Filatov, Shevkina, 1977).

Pokiaľ ide o využitie amoniaku pre syntézu glutamínu, intenzita procesu vzrastá v niekoľkých orgánoch začiatkom ontogenézy, a po dosiahnutí maxima u dospelých zvierat sa vo väčšej či menšej miere znižuje v starobe (Gordienko, 1974).

Z vyššie uvedených informácií, pozri vzťah medzi smerom veku metabolizmu bielkovín a niektorých metabolických dráh zmien metabolizmu aminokyselín, ako aj závislosť týchto zmien na niektorých biologických vlastností individuálny rozvoj organizmu, najmä stav rastu a diferenciácie. V rovnakej dobe, zmeny v metabolizme jednotlivých liniek v starobe, môžu negatívne ovplyvniť funkciu jednotlivých orgánov a systémov, v tomto období.

Delež v družabnih omrežjih:

Podobno