Теория надежности и старение: стохастические модуляции генетической программы

Кольтовер В.К.

Институт проблем химической физики РАН, 142432, г. Черноголовка, Московская область, Россия

1  стр.  (принято к публикации)

В конце XX века был разработан новый, системный подход к проблеме старения - на основе теории надежности [1-3], который позволяет интегрировать программные и стохастические события в единую теорию. Высокая системная надежность клеток, тканей и всего организма обеспечивается профилактикой отказов - своевременным обновлением функциональных элементов. Существуют особые генетические структуры высшего иерархического уровня, которые осуществляют общий контроль (структуры контроля системной надежности). В организме человека и животных эти структуры находятся, предположительно, в специализированных нейронах супрахиазматического ядра гипоталамуса. Важнейшую роль в старении играет ограниченная надежность митохондриальных нанореакторов - случайные сбои в работе электрон-транспортных цепей, при которых возникает анион-радикал кислорода (супероксидный радикал). Радикалы («активные формы кислорода») инициируют необратимые изменения в структурах контроля системной надежности. Накапливаясь с возрастом, эти изменения достигают генетически заданного порогового уровня, что приводит к фатальному снижению системной надежности. Таким образом, старение - это стохастический результат ограниченной надежности биомолекулярных конструкций. В рамках этой концепции находят объяснение экспериментальные данные количественной геронтологии, в том числе, особенности возрастной кинетики смертности, а также факты продления жизни экспериментальных животных с помощью антиоксидантов и аналогичные «гормезисные» эффекты ионизирующей радиации в малых дозах [4, 5].

Работа поддержана РФФИ, гранты № 10-03-01203a, № 10-04-90408-Ukr_a.

Литература

1. Гродзинский Д.М. (ред.). Системы надежности клетки. - Киев: Наукова думка, 1975. 168 стр.

2. Гродзинский Д.М., Войтенко В.П., Кутлахмедов Ю.А., Кольтовер В.К. Надежность и старение биологических систем. - Киев: Наукова думка, 1987. 172 стр.

3. Koltover V.K. Reliability concept as a trend in biophysics of aging. // J. Theor. Biol. V. 184, 1997. C. 157-163.

4. Кольтовер В.К. Антиоксидантная биомедицина: от химии свободных радикалов

к системно-биологическим механизмам. // Изв. АН. Серия хим. № 1, 2010. С. 37-42.

5. Кольтовер В.К. Надежность электрон-транспортных мембран и роль анион-радикалов кислорода в старении: стохастические модуляции генетической программы. // Радиационная биология. Радиоэкология Т. 50, № 3, 2010. С. 259-263.