Заболевание связано с дефектом гена структурного белка ядерной оболочки ламина А (lmna), что приводит к изменению структуры ядра, нестабильности генома и нарушению экспрессии генов. Мутация приводит к синтезу укороченной версии белка и, соответственно, к недостатку количества ламина А дикого типа.
Прогерия Хатчинсона-Джилфорда сопровождается дефектами в ядерной структуре и функциях: присутствует дизморфия поверхности ядра, увеличение уровня повреждений ДНК, снижение экспрессии ряда ядерных белков, включая важные гетерохроматиновые белки HP1 и LAP2 (из группы ламин А-ассоциированных белков). Кроме того, в клетках больных нарушен паттерн модифицированных гистонов: происходит снижение гетерохроматин-специфичного триметилирования по остатку Lys9 в гистоне H3. Таким образом, ядра клеток больных прогерией Хатчинсона-Джилфорда теряют гетерохроматин. В результате происходит патологическаясверхактивация ряда транскриптов, в норме репрессированных, например перицентрического сателлитного повтора III. Коррекция сплайсингаламина А в клетках пациентов восстанавливает: нормальную морфологию ядра, гетерохроматин-специфичную модификацию гистонов, экспрессию ряда дисрегулированых генов.
IV. Влияние окружающей среды на старение организма
Радиоактивный фон вокруг нас. Радиоактивное облучение действует отрицательно на организм человека. Чернобыльская авария подвергла сильному радиоактивному облучению миллионы людей. Повышенная радиоактивность окружающей среды приводит к образованию у человека различных онкологических заболеваний, снижает иммунитет, ускоряет процесс склероза сосудов и процесс старения человека. Итак, радиоактивное облучение - это враг здоровья! Людям надо учитывать факт того, что радиоактивный фон окружающей среды в городе в 2 раза выше, чем в сельской местности. Смертельная доза излучения для человека составляет 400 радиан в сутки. Тысячная доля (0,001) радиана - обозначается как милли-радиан или млрад. В каждом предмете, живом существе содержится какие - то количество радиоактивных элементов.
Лёгкие из них - углерод, азот, сера, фосфор. Тяжелые элементы - радий, уран, стронций, полоний и так далее. Атмосфера современных городов имеет радиоактивный фон в среднем 85 млрад в год, а в сельской местности максимальная радиоактивность атмосферы 18 млрад в год, то есть фон более чем в 4 раза меньший. Городские дома строятся из бетона и кирпича. Бетон имеет радиоактивный фон 250 млрад в год, кирпич - 50 млрад в год. Деревенские дома строятся из различных сортов деревьев, радиоактивный фон которых не превышает 7 млрад в год, то есть в деревне человек, находясь в помещении, облучается в десятки раз слабее.
Мрамор излучает 180 млрад в год. Гранит относится к самым прочным и одновременно к самым радиоактивным строительным материалам, так как гранит излучает в окружающую среду до 500 млрад в год. По химическому составу кристаллы графита содержат достаточно высокую концентрацию таких тяжёлых радиоактивных элементов как уран, полоний, радиоактивный калий, торий, радий и другие. Когда человек посещает метро или дворцы, обложенные гранитными плитами, он получает огромную дозу облучения. Из асфальтированной дороги исходит радиоактивный фон в 90 млрад в год, но источник радиации дороги - в основном гранитные камушки и гравий, который закладывается под асфальт.
Деревенские луга и поля, по которым чаше всего ходят сельские жители, имеют радиоактивный фон всего в 9 млрад в год, то есть в 10 раз меньший, чем асфальтные дороги в городе. Горожане чаще пользуются воздушным транспортом (самолётами). Хорошо известно, что космическое радиоактивное излучение поглощается атмосферой Земли, иначе радиация уничтожила бы жизнь на планете. Если на высоте 100 метров радиоактивный фон равен 15 млрад в год, то на высоте 10 километров он будет облучать пассажиров, в основном через стеклянные иллюминаторы интенсивностью в 65 млрад в год в период спокойного Солнца. К 2500 году вся поверхность Земли будет застроена высотными домами, и всё население планеты станет городским населением. Все высотные до тысячи раз вреднее для житья, чем сельский дом, построенный наибольший расстоянии от четырех сторон соседних домов.
Почему сельская местность полезнее для здоровья?
Атмосфера Земли в среднем состоит на 78 % из азота (N2), на 21 % - из кислорода (O2), на 0,3% - из углекислого газа (CO2). Количества кислорода в деревенской атмосфере (из-за «зелёного окружения» - леса, кустарники, травы) на 1 - 2 процента выше, нежели в городе. В городе большое количество кислорода тратиться на сжигание бензина внутри моторов автомобилей. Автомобильные выхлопные газы состоят на 74% из углекислого газа. Поэтому в атмосфере городов углекислого газа около 0,7%. Количество углекислого газа в атмосфере сельской местности меньше на 0,2%. В городских помещениях, стены которых состоят из воздухонепроницаемых железобетонных плит, кислорода всегда на 2 - 3 % меньше, чем в деревенских домах, построенных из брёвен, где через длинные щели между соседними брёвнами происходит постоянное поступление кислорода внутрь помещения. Кислород полезен для организма человека.
В современном мире большое количество людей гибнет по причине раковых заболеваний. Особенно часто злокачественные новообразования возникают у людей старшего возраста. В деревнях количество случаев заболевания онкогенными заболеваниями в 2 - 3 раза реже, чем в городах. Причина плохой экологии городов состоит в следующем. В городе человек вдыхает с воздухом и съедает с пищей в 20 раз больше канцерогенов, чем в деревне. Канцероген - это химическое вещество, которое попадает внутрь организма человека, и вызывает возникновение опухоли, бородавки, папилломы и других видов нефизиологического размножения клеток. Пища в деревенской местности содержит в 5 раз меньше канцерогенных веществ, нежели городская.
На основе этого можно сделать вывод, что вероятность заболевания у жителя деревни гораздо меньше, чем у городского жителя.
Сельские жители облучаются радиоактивными лучами в 4 - 10 раз меньше, чем горожане, следовательно у сельских жителей вероятность заболеть онкологическим заболеванием в 4 - 10 раз меньшая. В сельской местности человек получает меньше стрессов, чем в городе. Дело в том, что жизнь на селе размеренная и не напряжённая. В деревне не встречается стремление к наживе любыми путями, поэтому там меньше ограблений. В селе люди все знают друг друга, много общаются. В городе очень часто встречается состояние одиночества, особенно у приезжих.
.Пища и вода, которые мы употребляем каждый день, имеют радиоактивность 0,7 - 1,5 млрад в год. Радиоактивными являются кости человека и животного, так как в них осаждаются все тяжёлые радиоактивные элементы стронций, уран, радий, которые попадают в желудочно-кишечный тракт с пищей при жизни организма. Мясо коровы имеет радиоактивный фон в 1,5 млрад в год, фрукты среднем - 0,2 млрад в год из чистых зон. Питьевая вода, растения и животные, все, что человек потребляет в пищу: содержат радиоактивные вещества в виде радия, плутония, тория, радиоактивного калия, йода, кобальта, хрома. Вот почему самым опасным источником радиоактивного излучения для внутренних органов человека является пища, так как при переваривании в желудочно-кишечном тракте она всасывается в кровь, а с кровью радиоактивные вещества поступают внутрь органов, касаясь непосредственно наших клеток. Далее клетки всасывают в протоплазму молекулы пищи, в составе которых содержатся многие радиоактивные ионы и атомы. Таким образом, радиоактивные вещества проникают непосредственно внутрь клеток нашего организма. Даже воздух в лесу, которым мы дышим, имеет небольшой процент радиоактивного азота, кислорода, углерода, аргона и водорода (дейтерий и тритий) 0,001 млрад в год. Запыленный и загазованный воздух в городах имеет в 1000 раз больше пылевых частиц, а поэтому имеет повышенный радиоактивный фон 0,1 млрад в год, чем сельский и лесной воздух. Источниками элементарных частиц является Солнце и другие звезды, космическое пространство, атмосфера с ее вторичным фоном излучения, кора Земли, где содержатся радиоактивные элементы, окружающие предметы - стены, камни, металлические изделия, где содержатся микродозы тяжелых радиоактивных элементов. На поверхности Земли тело человека за одну секунду пронизывают миллионы элементарных частиц в виде вторичного космического излучения. Если космонавт выходит в скафандре из стального космического корабля в «открытый» космос, то доза облучения космическими лучами увеличивается в 600 раз по сравнению с поверхностью Земли! Атмосфера Земли спасает растения и животных от губительного действия космического излучения, уменьшая этот поток от 600 до 1000 раз.
.Механизм воздействия радиации на органические молекулы внутри клетки. Организм каждого человека подвержен воздействию ионизирующего излучения. Каждую секунду внутрь нашего организма на различную глубину проникают миллиарды элементарных частиц: электроны, позитроны, нейтроны, гамма - лучи, альфа - лучи, рентгеновские лучи, нейтрино, радиоволны и десятки других элементарных частиц, особенно сейчас в городе трудно спасаться нашим клеткам от радиоэлектронной атаки. Элементарные частицы прилетают к нам с огромной скоростью, часто со скоростью света. Все элементарные частицы имеют вредное для живых тканей свойство пронизывать человеческий организм насквозь и при этом сталкиваться на своем пути с длинными органическими цепочками ДНК, белков, жиров и углеводов, которые разрываются этим излучением. В зависимости от скорости полета и массы, элементарная частица может разорвать на две части от 5 электрон до 200 альфа - частица молекул жиров, белков, углеводов, ДНК, воды, которые исполняют определенные функции в клетках. Разрыв длинных органических молекул белков, жиров и углеводов происходит так же от ядерных реакций, например, от радиоактивного превращения атома углерода, который входит в состав длинной цепочки органического вещества, в атом азота. Радиоактивные элементы могут образовываться внутри клетки под действием радиоактивного облучения из внешней среды. Ферменты или белки несут в клетках какую-то свою биохимическую функцию. Одни ферменты способствуют окислительным процессам и совершают процесс внутриклеточного дыхания, другие совершенно необходимы для усвоения вещества организмом, третьи - служат, катализаторами и ускоряют химические реакции. Их называют коферментами в биохимическом цикле Кребса и так далее. Разорванные молекулы перестают осуществлять биохимические реакции, отказываются работать, перестают функционировать. Организм немедленно направляет их в печку полного химического уничтожения - в митохондрию, где происходит расщепление органических молекул на простые составляющие. На место разорванных радиацией молекул в клетке тотчас начинаются синтезироваться новые ферменты, коферменты, белки, жиры и другие химические вещества клетки. Информацией о том, какой вид должна иметь каждая новая молекула внутри данной клети, какое должно быть их количество, сохраняется в ДНК клетки (или в РНК вируса). Дезоксирибонуклеиновая кислота (ДНК) - это очень длинная молекула, внутри которой сохраняется наследственная информация о правилах синтеза всех молекул для данной клетки. Поэтому можно считать, что радиация для организма человека не страшна, так как клетка быстро восстанавливает все утраченные молекулы, разорванные и искалеченные радиацией ферменты, коферменты, жиры, белки и углеводы. Но полное восстановление утраченных органических молекул может осуществить ДНК клетки, которая сама не подверглась бомбардировки радиоактивным излучением. Разрыв молекулы ДНК радиацией так же восстанавливается, но с химическими ошибками. И вот с этого момента начинается процесс биохимического старения ДНК и клетки.
Биохимический механизм старения человека. Дезоксирибонуклеиновая кислота (ДНК) всегда располагается в центре клетки, в её ядре, то есть, (как и плод ребёнка у матери) ДНК располагается как можно дальше от всевозможных внешних воздействий на клетку. ДНК является матрицей для синтеза всех внутриклеточных элементов, вместилищем всей наследственной информации о данном человеке. Возникшие внутри клетки «разрубленные» на несколько частей молекулы белка, жира или углевода сначала утилизируются, уничтожаются, а на их место ДНК без труда синтезирует новые, полноценные белки, жиры и углеводы для замены утраченных. Ионизирующее излучение не является «смертельным явлением» для клетки до тех пор, пока не будет поражена радиацией сама ДНК. Процесс старения начинается с того момента, когда элементарная частица разрывает молекулу ДНК. «Переварить» внутри митохондрии и удалить молекулу ДНК из клетки - нельзя, так как она единственная и незаменимая! Утилизация ДНК приведёт к гибели клетки. Синтезировать новую ДНК внутри клетки также невозможно! Легче заменить всю клетку целиком, чем ее ДНК. Поэтому после тысяч радиационных разрывов ДНК клетки процесс синтеза органических молекул будет уничтожен, утрачен.
Мудрая природа нашла выход, и окружило каждую ДНК клетки специфическими молекулами, которые быстро находят разрыв и «сшивают конец в конец» молекулу ДНК, разорванную ионизирующим излучением. Но несовершенство живой материи состоит в том, что «ремонт» ДНК всегда происходит с «химическими ошибками». Дело в том, что одновременно с разрывом длинной цепочки ДНК, элементарная частица разрывает прикасающиеся с ДНК (в данный момент) молекулы воды, белка, глюкозу, оторвав от неё часть молекулы, а «ампутированная» часть молекулы тут же присоединяется к ДНК.
Заключение
Для человека старение всегда имело особое значение. Веками философы обсуждали причины старения, алхимики искали эликсир молодости, а многие религии придавали старению сакральное значение. Однако даже сегодня биология процесса старения всё же известна очень плохо, а каких-либо методов изменить скорость старения человека не существует. Несмотря на интенсивные исследования, учёные ещё далеки от преодоления старости.
Сегодня существует несколько альтернативных теорий, которые отчасти противоречат друг другу, а отчасти - дополняют. Современная биология уделяет проблеме старения очень большое внимание, и с каждым годом появляются новые факты, позволяющие глубже понять механизмы этого процесса.