Методи вивчення процесів старіння - психіатрія пізнього віку

Для дослідження старіння застосовують три основні підходи.
При першому з них безпосередньо вимірюють ті чи інші показники стану обстежуваних людей. Проводять як поперечні дослідження з метою порівняння анатомічних, функціональних і біохімічних параметрів у молодих і літніх, так і їх серійні вимірювання у одного і того ж суб`єкта через тривалі періоди. У зв`язку з цим стає очевидним цілий ряд труднощів етичного і методологічного плану. Наприклад, у людей якого віку такі дослідження вже можна починати? Чи можна при поперечних дослідженнях отримати будь-які справжні знання про процес старіння шляхом безпосереднього порівняння стану молодих і літніх, життєві події і досвід яких значно різняться? До яких меж допустимо нав`язувати випробуваним, особливо літнім, неприємні або навіть болісні тести, щоб продемонструвати вікові порушення? Як можна диференціювати зрушення в організмі, викликані старінням, від обумовлених віком захворювань?
Важливо при лонгітудинальні дослідженнях враховувати їх вартість і тривалість періодів між обстеженнями, зберігати наступність у роботі співробітників і при тестуванні, а також визначати час, протягом якого спочатку набрані випробовувані можуть залишатися в дослідженні. Всі ці фактори, а також відносно широкі індивідуальні варіації в фенотипі літніх людей, які можуть бути ознаками старіння, значно обмежують можливості проведення такого роду досліджень безпосередньо людей.
При другому підході в якості об`єктів для експериментів використовують тварин інших, ніж людина, біологічних видів. Природа генетичного коду майже універсальна у всьому тваринному світі, і оскільки ступінь впливу несприятливих факторів зовнішнього середовища на середню тривалість життя тварин різних видів щодо однакова, то теоретично обгрунтовано проведення таких досліджень не тільки на ссавців, але і на птахах і навіть на безхребетних (Lints, 1985). Внаслідок короткого життя багатьох тварин цих видів можна також проводити дослідження в декількох їх поколіннях. Крім того, тварини інших, ніж людина, біологічних видів використовувалися в експериментах, які не могли проводитися на людину з етичних міркувань. Проте при інтерпретації результатів досліджень на тваринах інших, ніж людина, біологічних видів стосовно старіння людини, особливо коли досліджувати не ссавці, нерідко виникають значні труднощі. Цей істотний недолік можна зменшити, якщо використовувати для вивчення приматів. Однак відомості про їх старінні і тривалості життя, на жаль, залишаються досить обмеженими. Крім того, виникає ще одна проблема - висока вартість таких досліджень. До того ж можна очікувати істотних труднощів вивчення старіння людини на приматах, беручи до уваги, що склалося в наші дні ставлення в суспільстві до допустимості експериментів над тваринами.
Третій експериментальний підхід до вивчення старіння базується на дослідженні лабораторної культури нормальних клітин людини.
Обмежену тривалість життя диплоїдних клітин in vitro вперше переконливо показали Hayflick і Moorhead (1961) на культурі фібробластів шкіри, отриманих шляхом біопсії. Період життя цих клітин in vitro складався з трьох стадій: зародження культури, швидкої проліферації клітин і поступового зниження їх здатності до зростання. Швидше за все починається ріст клітин у первинній культурі з тканинного експлантати ембріональної тканини. Зі збільшенням віку донора ріст клітин все більш ускладнюється і сповільнюється. У виділеній культурі диплоїдні клітини ростуть експоненціально до тих пір, поки не сформують суцільний шар на поверхні судини. І в субкультурі клітини мітотично діляться, поки не покриють всю доступну для їх росту поверхню. Згодом репродуктивна здатність клітин в безперервно збільшується групі стохастически знижується: після певного числа субкультівірованія, яке і характеризує даний штам клітин, зростання необоротно зменшується. Подібне зниження числа мітозів, незалежно від умов, в яких знаходиться культура клітин, було названо «межею Hayflick». Це важливий елемент теорії запрограмованого старіння, яка буде обговорена нижче. Для порівняння: такий обмежений ріст клітин з пухлинної тканини або культур, трансформованих in vitro, що невиявлений.
Ця описана Hayflick (1965) трехстадийная життя клітин in vitro пізніше була уточнена і розділена вже на чотири стадії: стадію зниження потенціалу зростання (стадія III), яка починається, коли пройшло приблизно 2/3 загальної тривалості життя in vitro, і стадію IV, в протягом якої клітини вже не здатні до мітозу, але ще довго залишаються життєздатними (Macieira-Coelho,
Крім диплоїдних фібробластів людини, обмеженість терміну життя in vitro і специфічні залежать від віку морфологічні зрушення були виявлені у багатьох клітин інших типів, в тому числі у гладких клітин артерій, епітелію бронхів, епідермальних кератиноцитів, гліальних клітин, клітин кришталика, печінки і Т-лімфоцитів . У всіх випадках встановлено зворотний взаємозв`язок між віком донора експлантати і кількістю подвоєнь клітинної популяції (cell population doublings - CPD) in vitro, а також більш повільне зростання клітин експлантатов і більш слабке відновлення клітин від більш літніх донорів після їх субкультіваціі. У клітинах, культивованих від індивідів з декількома спадковими захворюваннями, при яких тривалість життя in vivo знижується, включаючи синдроми прогерії Вернера і Гетчінсона-Гілфорда, in vitro виявляються багато ознак передчасного старіння, в тому числі значне зниження CPD до закінчення митозов (огляд цих даних зроблено Bittles і Sambuy, 1986).
Таблиця 1.1. Експериментальні дослідження довгожительства ссавців

З початку цих досліджень культури клітин людини розглядалися як надзвичайно важливий об`єкт, в якому можна виявити наростаючі вікові зрушення як на клітинному, так і на субклітинному рівні. До того ж відпадала необхідність в міжвидових порівняннях. Завдяки швидкому росту клітин in vitro і можливості тривалого криогенного зберігання матеріалу цей метод дослідження поєднує гнучкість і економічну ефективність. Слід зазначити, що незважаючи на значні аналогії змін, пов`язаних зі старінням, in vitro і in vivo, було б некоректно розглядати системи клітинних культур в якості точних моделей процесів старіння.