Жизненный цикл роста и разрушения кости зависит от пола, расы, рациона питания, физических нагрузок, болезней, курения, применения стероидов и генетической предрасположенности, но в целом шаблон един для всех: в детстве кости растут, у взрослых костная масса поддерживается на одном уровне, а у пожилых костная масса постепенно уменьшается (это мы и называем остеопорозом). В целом, однако, потеря костной массы вызвана не гормональными изменениями, а изменениями, вызванными самим процессом старения на клеточном уровне. Костная масса начинает идти на спад – а остеокласты преобладать над остеобластами – еще до уменьшения уровня половых гормонов (эстрогена и тестостерона) и сопровождается замедлением обновления костей в целом. У женщин после наступления менопаузы и то, и другое изменение становятся намного заметнее; у мужчин костная масса и скорость обновления костей уменьшаются постепенно, учитывая более линейную природу «андропаузы».
Потеря костной массы – остеопороз – это не просто пассивное событие, происходящее в старости; это – болезнь. Из-за остеопороза с возрастом постепенно увеличивается риск перелома, причем если бы мы жили достаточно долго, то этот риск достиг бы ста процентов, а наши кости оказались бы полностью разрушены.
Остеопороз: краткая справка
Возраст: обычно начинается после 40 лет или после менопаузы у женщин. Остеопорозом болеют примерно 50% людей старше 50 лет, а у людей старше 75 он распространен повсеместно (чаще, впрочем, у женщин). Спонтанные и травматичные переломы с возрастом становятся все более частыми, а у многих пожилых людей, когда отказывают верхние позвонки, появляется «вдовий горб».
Убытки и затраты: в США эта болезнь, по некоторым оценкам, приводит к убыткам в 22 млрд долл. США (в это число входит и цена на замену суставов; впрочем, затраты на эту процедуру трудно отделить от затрат при остеоартрите). И в США, и по всему миру убытки от этой болезни лишь растут, потому что люди живут дольше.
Диагноз: у большинства пациентов остеопороз диагностируется после неожиданного перелома – обычно позвонка, кисти или бедра. Часто риск остеопороза можно оценить просто на основе медицинской карты и известных факторов риска. Диагноз можно подтвердить с помощью стандартного рентгена или измерения плотности костей при остеосцинтиграфии. Обычно болезнь диагностируется, когда плотность костей на несколько (часто – 2,5) стандартных отклонений меньше нормы.
Лечение: риск остеопороза (и вызываемых им переломов) можно снизить, ведя активный образ жизни, хорошо питаясь, избегая стероидов и табака и принимая бисфосфонаты, но все эти меры могут лишь замедлить его развитие. Не существует никаких современных методов лечения, которые могут обратить вспять или хотя бы остановить развитие остеопороза, хотя лечение клеточного старения на генетическом уровне выглядит многообещающе.
Старение мышц
Мышцы с возрастом теряют и массу, и силу – это утверждение одновременно верно и невероятно упрощено. Старение мышц – это очень сложный процесс, в котором участвуют и мышечная ткань, и другие системы.
Например, поступление стареющей крови к мышцам – и результирующее старение мышц – может вызвать неожиданную патологию и в других системах. Даже если бы мышцы не старели независимо от прочих факторов (а они стареют), они бы с возрастом все равно постепенно отказывали – вместе с отказом кровообращения, эндокринной системы, нервной системы, суставов и мышц. Мы уже обсудили остеоартрит и остеопороз, которые влияют и на механику нашей мускулатуры, но самый заметный эффект на старение мышц оказывается стареющей сосудистой системой: из-за этого доступ мышц к кислороду, сахару и другим питательным веществам, необходимым для мышечной деятельности, становится менее надежным, а удаление углекислого газа и других отходов замедляется. Сравнительная денервация мышц тоже может сыграть свою роль: периферическая нервная система «отрезает» некоторые эфферентные связи (эфферентные нервы передают импульсы от мозга), из-за чего наши движения становятся менее точными и координированными.
Старение мышц приводит к ухудшению работы и других систем. Когда мышцы стареют, они используют меньше энергии; уменьшение расходов энергии приводит к образованию лишнего жира (особенно на животе), что, в свою очередь, повышает резистентность к инсулину и риск развития диабета второго типа, а также гипертонии и сердечно-сосудистых заболеваний. Кроме того, мышцы – это еще и «склад», в котором хранятся белки для всего организма. Когда с возрастом мышечная масса уменьшается, эти белки становятся менее доступными и не могут эффективно удовлетворять потребности иммунной системы (в ферментах и антителах), печени и других систем органов; уменьшение мышечной массы является предсказательным фактором для смертности среди пожилых людей.
Кроме того, процесс старения самих мышц тоже довольно сложен. Самый очевидный эффект – простая потеря мышечной массы из-за слишком медленной замены поврежденных волокон и уменьшения оставшихся волокон. Точно так же, как и в других системах, у молодых людей волокна заменяются так же быстро, как и погибают, а вот с возрастом скорость замены уже недостаточна. Кроме того, на замену часто начинает вырастать жир или жесткая, волокнистая ткань, а не собственно мышцы. Результат – уменьшение размера и силы мышц, несмотря на то, что мышечная масса остается прежней.
Когда мы стареем, мышечная масса и сила уменьшаются, но сила уменьшается быстрее.
Эти изменения хотя бы можно заметить на медосмотре или сдаче физических нормативов, но в стареющих мышцах случаются и малозаметные изменения, которые, однако, лежат в основе более заметных проблем. Уменьшается не только количество мышц, но и их качество. Особенно заметно это по уменьшению синтеза белков и окислительной способности.
Синтез белков с возрастом уменьшается почти во всех клетках, хотя изменения скорости синтеза различаются для разных белков. Последствия у этого – как мы уже подчеркивали в предыдущих главах – бывают самые разнообразные и часто неожиданные. Самое очевидное последствие – замедление ремонта. Менее очевидно постепенное снижение качества доступных белков, что приводит к дисфункции клеток, а это, в свою очередь, вызывает потерю силы и уменьшение окислительной способности.
В целом метаболизм в стареющих мышцах идет на спад, и особенно это заметно по митохондриальной функции. Митохондрий (они – ключ к выработке клеточной энергии) становится меньше, да и работают они менее эффективно. Общий спад доступной энергии – особенно АТФ (аденозинтрифосфорная кислота: аденин, связанный с тремя фосфатными группами) – молекула, которая служит источником энергии для всех процессов в организме, в том числе для движения – вызывается замедлением обновления белков внутри митохондрий, потому что большинство митохондриальных протеинов зависят от экспрессии генов в ядре, а она с возрастом замедляется. Постепенно митохондрии все больше и больше утрачивают способность производить энергию для мышц. Вместе с этим в митохондриях наступает спад потребления кислорода и активности ферментов, отвечающих за окисление. Это предсказуемо: когда скорость обновления белков снижается, поврежденных белков среди доступных становится все больше и больше. Из-за уменьшения количества АТФ старые мышцы менее выносливы и сильны, но здесь может проявляться и еще один эффект: энергии на производство белков в мышцах тоже мало, а это замедляет обновление белков и ремонт клеток еще больше.
