Мы сегодня живем в кислородной среде: в окружающем воздухе на уровне моря или чуть выше содержится 20,95 % кислорода и 0,02–0,04 % углекислого газа. Так было не всегда в истории планеты, но на определенной стадии ее развития появился свободный кислород, количество которого постепенно начало расти. Клетки научились его использовать, включив в свой состав бактерии, которые затем стали митохондриями. Это энергетические станции клетки, которые создают биологическую энергию АТФ (аденозинтрифосфат). Кислород нам нужен именно для синтеза АТФ на внутренних кристах митохондрий, которых может быть в каждой клетке до нескольких тысяч. Большая часть кислорода тратится на утилизацию глюкозы. Из одной молекулы глюкозы должно образовываться 38 молекул АТФ.
Чтобы обмениваться с окружающей средой газами, наши легкие, имеющие площадь альвеол от 40 кв. м при выдохе и до 120 кв. м при вдохе, и даже до 150 кв. м у спортсменов, работают на протяжении всей жизни со скоростью 14–16 вдохов в минуту в состоянии покоя.
Для окисления всех поступающих веществ с едой (обычно это около 2 л жидкости и 1 кг пищи для среднего человека в день) нам требуется 10 000 л воздуха в сутки, из которого мы поглощаем 228 л кислорода, или 200 мл в минуту. Мы не можем жить без кислорода даже несколько минут, так как деятельность всех органов и клеток зависит от его своевременного поступления. Если мы не получаем кислород с вдыхаемым воздухом в достаточном количестве, то начинается процесс гипоксии, и при его снижении количества кислорода это становится ситуацией, опасной для жизни. Наш парус жизни постепенно опадает.
Организм человека имеет запасы кислорода лишь около 2 л. Сразу встает вопрос: почему, если гипоксия — такое жизненно опасное состояние, организм не запасает его больше или почему ему не хватает аварийного запаса газа не на три, а на 10–15 минут? Ответ связан с тем, что кислород — довольно токсичный газ для организма, и поэтому его требуется не более и не менее, чем нужно только для текущей жизнедеятельности. Это как если бы вместо запасной канистры бензина в своем гараже вы поставили бы цистерну в несколько тонн, которая была бы опасна.
Сегодня человек может жить долго в условиях серьезных возраст-ассоциированных заболеваний и резко сниженных функциональных возможностей. При таких инволюционных изменениях любые бронхолегочные инфекции в старости более опасны, так как приводят к нарушению кислородного гомеостаза.
Все патологии старости сопровождаются гипоксией, все органы в этот период, даже при самом благоприятном варианте, испытывают недостаток кислорода. При этом происходят значимые изменения системы транспортировки кислорода, от бронхиального дерева, самой паренхимы легких, до межреберных мышц и формы грудной клетки. Падает жизненная емкость легких, разрушается сердечно-сосудистая система. Артериальные сосуды подвергаются возрастным артериосклеротическим и патологическим изменениям. Уменьшается число капилляров, количество митохондрий падает и меняется также в сторону большего «старого» пула, который вырабатывает меньше АТФ, чем молодые и зрелые.
Состояние старости и высотной гипоксии очень похожи: в обеих ситуациях происходят схожие трансформации в двигательной, эндокринной, нервной, сердечно-сосудистой, пищеварительной системах. Наблюдается активация свертывающей системы. Человек теряет способность выполнять физическую и умственную работу, ухудшается память, возникает сонливость.
Одним из основных патофизиологических механизмов старения, а это именно тот случай, когда физиологический процесс нельзя отделить от патофизиологического, является тканевая гипоксия. Организм в старости находится в этом состоянии, оно — обязательный спутник старости, который ухудшает течение всякой патологии.
Важный факт: клетки и ткани получат ровно столько молекул кислорода от эритроцита, сколько отдадут ему молекул углекислого газа. Это жесткий физиологический бартер.
Старый человек, имеющий сниженный объем легких, макро- и микроангиопатии, особенно если у него наблюдается избыток массы и он переедает, обычно учащенно дышит в попытке получить больше кислорода. Но слишком частое дыхание на фоне гиподинамии приводит к парадоксальному эффекту: к вымыванию из крови углекислоты, которая необходима для релаксации сосудов. Это приводит к хроническому сужению сосудов и, как следствие, к хроническому кислородному голоданию тканей. Помимо повышения риска инфарктов и инсультов, хроническая гипоксия тканей ведет к образованию недоокисленных продуктов обмена, которые наносят многочисленные повреждения клеткам организма.
Нарушение углеводного обмена — также самое частое явление в старости. С этой точки зрения изучение взаимосвязи углеводного обмена и кислородного гомеостаза в процессах старения является важнейшей задачей геронтологии.
Жесткая онтогенетическая конструкция неизбежного нарушения кислородного снабжения организма и его энергообеспечения — это взаимосвязанные, взаимопроникающие и взаимоускоряющиеся процессы. Например, повышение гликированного гемоглобина ухудшает доставку кислорода в ткани. Ухудшение транспорта кислорода, например, на уровне тканевого капилляра, также приводит к нарушению окисления и получения молекул АТФ из углеводов. В свою очередь, транспортная система кислорода на любом уровне не может выполнять функции при нарушении получения энергии. Таким образом, неуклонно возникает тканевая гипоксия, как одна из характеристик процессов инволюции.
В старости все патологии сопровождаются гипоксией: все органы испытывают дефицит кислорода.
Ожирение и онкологические заболевания также тесно связаны с неизбежно возникающей тканевой гипоксией и нарушениями углеводного обмена. Это и есть физиология старения. Точнее, патофизиология. Поэтому к характеристикам старения как эндогенного и неотвратимого процесса, который протекает постепенно и однонаправленно и является разрушительным для организма, можно смело добавить критерии каскадности, колейности и взаимного ускорения.
Однако самым системным игроком на поле «омоложения болезней старости» является кардинальное изменение образа жизни человека. За сто лет он стал больше городским жителем, чем когда-либо. Также он превратился в сидячее существо во время работы и часто лежачее на отдыхе. А если он двигается, то больше за рулем машины или в общественном транспорте. И за едой он ходит в супермаркет, где всё всегда на полке. Организм постоянно старается запастись энергоресурсами впрок, как было и в недавнем голодном прошлом человечества. Следствие этого: сидящий человек, которому не нужно столько еды, незаметно для себя переедает.
В итоге функциональные резервы отдельного организма подтачиваются самими современными возможностями человечества, мирно лежащими на полке в магазине. Это ускоряет разрушение механизмов метаболической адаптации. Это состояние хронической дезадаптации энергетического гомеостаза, который одновременно лежит в основе механизма возникновения всех возрастзависимых патологий. Цикл замкнулся: процесс ускоренного старения, под которым я понимаю снижение жизнеспособности (подход биогеронтологов) и формирование возрастзависимых патологий (клинический подход), начинается все в более раннем возрасте.
