Каждая хозяйка знает, что мясо старых животных более волокнисто, т. е. содержит больше коллагена, чем мясо молодых животных.
В сравнительно недавно опубликованных работах можно найти количественные данные об изменении содержания коллагена в различных тканях в процессе старения. Кирк и Корнинг одними из первых предприняли количественное исследование эластичности кожи и подкожных тканей у молодых и старых особей. Они показали, что старые ткани более резистентны к действию деформирующих сил, но способность восстанавливать исходную форму у них понижена. Ивенс и др., изучавшие старение кожи человека, сделали интересные наблюдения; речь идет о гистологических артефактах, связанных с изменением эластичности кожи. Поскольку эластичность старческой кожи значительно понижена, кусочки такой кожи, взятой для биопсии, не так сильно сморщиваются при фиксации, как кусочки кожи, взятые от молодых особей. При изучении гистологических срезов молодой кожи создается ложное представление о наличии глубоких складок.
В одном из своих последних исследований Кон измерял поглощение воды кусочками миокарда при погружении их в растворы различной осмотической концентрации и pH. Оказалось, что с возрастом степень набухания миокарда понижается. Кон объяснял это повышенной сопротивляемостью соединительнотканных волокон действию деформирующей силы. Наиболее подходящим объектом для количественных исследований возрастных изменений физических свойств коллагена может служить коллаген крысиного хвоста. Подвергнув крысу поверхностному наркозу, у нее резецировали небольшие кусочки хвоста и наблюдали за их сокращением при помещении в горячую воду. Степень сокращения зависела от возраста животного. В одной из своих последних работ Хвалил и Груза исследовали возрастные изменения коллагена крысиного хвоста, определяя его сократимость в растворе хлорной кислоты. Эти же авторы показали, что при ограничении рациона животных возрастные изменения коллагена выражены в меньшей степени. Сайнекс поставил ряд опытов с целью проверить свое предположение о преждевременном старении коллагена при действии ионизирующего излучения. Оказалось, что у облученных крыс, напротив, коллаген хвоста по своим свойствам соответствовал коллагену более молодых животных (возраст определяли по ширине эпифизарной щели). По данным Сайнекса, для того чтобы снизить критическую температуру сокращения коллагена на 1°, надо применить дозу 50 000 г (γ-излучение Co60). Следовательно, вопреки предположению, действие излучения не имитировало влияния времени.
Собел и сотр. изучали возрастные изменения количественных соотношений различных элементов соединительной ткани; с этой целью они определяли отношение (по весу) гексозамин/коллаген в бедренной кости и коже крыс различного возраста. Для бедренной кости это отношение уменьшалось с 4% в возрасте 50 дней до 2 % к 400-му дню, а для кожи — с 1 до 0,5%. Это изменение обусловлено накоплением коллагена, а не утратой мукополисахарида, содержание которого с возрастом не менялось.
До сих пор не известно, следует ли считать снижение эластичности и накопление коллагена факторами старения в том смысле, что они нарушают оптимальные условия жизнедеятельности организма. Вполне возможно, что упомянутые выше количественные и качественные изменения коллагена представляют собой полезное адаптивное продолжение онтогенеза. Чтобы лучше понять роль коллагена в организме, читателю следует обратиться к фундаментальным исследованиям Гросса.
Коллаген, по-видимому, относится к тем веществам, которые разрушаются особенно медленно; изотопными методами установлена очень низкая скорость обновления коллагена во взрослом организме. В связи с этим представляют большой интерес исследования Томпсона и Балу, которые будут подробно рассмотрены ниже. При определенных условиях обмен коллагена все же происходит. Так, некоторые инвазивные формы опухолей обладают способностью разрушать окружающую соединительную ткань, в том числе ее коллагеновый компонент (личное сообщение Р. Кона). Джексон, изучавший каррагинин — вещество, добываемое из водорослей, показал, что при введении этого вещества под кожу, происходит замещение поврежденной ткани фиброзной. При этом, однако, вслед за отложением коллагена наступает период рассасывания вновь образованных фибрилл с замещением их клетками, более типичными для поврежденной зоны. Хотя замещение коллагена происходит в обычных условиях очень медленно, оно при благоприятных условиях может стать необратимым процессом. Работы Базика и его сотрудников способствовали расширению наших представлений об обмене коллагена.
Неоднократно высказывалось предположение, что изменения соединительнотканного матрикса должны сопровождаться существенными изменениями условий диффузии, а, следовательно, должны влиять на функцию паренхиматозных клеток различных тканей и органов. Однако в литературе нет убедительных данных, подтверждающих это предположение. Вряд ли пролиферация коллагена может создать между клетками достаточно мощный барьер, препятствующий поступлению питательных веществ и выделению продуктов жизнедеятельности. Проницаемость мембран может избирательно нарушаться при изменении вязкости мукополисахаридного геля, окутывающего клетки. Однако такие изменения еще никем не описаны.
Если действие времени на ткани и органы и проявляется в виде атрофических изменений, характерных для голодания, то последнее, по-видимому, обусловлено не возникновением какого-то гипотетического барьера, а снижением кровоснабжения в результате запустевания капилляров. Кирк и Лаурсен исследовали возрастные изменения диффузионных коэффициентов для тканевых мембран человека. Им удалось обнаружить лишь повышение скорости диффузии некоторых веществ по мере старения, что вряд ли можно считать аргументом в пользу упомянутой выше гипотезы.
Следующий важный межклеточный компонент, относящийся к категории твердых веществ, — это эластин. Химическая природа эластина значительно менее изучена, чем природа коллагена. Лансинг получал эластин путем обработки обезжиренной выйной связки 0,1 М раствором NaOH (в течение 40—45 мин). Судя по приведенным фотографиям, получающийся продукт представляет собой довольно беспорядочное скопление волокон. Эластин содержит некоторое количество липида и разрушается ферментом эластазой. Лансинг и сотр. изучали также аминокислотный состав эластина, полученного из артерий животных различного возраста. В эластине аорты по мере старения отмечалось повышение содержания дикарбоновых кислот; характерно, что в эластине, полученном из легочной артерии, в которой обычно не бывает дегенеративных поражений, подобного изменения состава не наблюдали. Эти же авторы отметили, что в процессе старения в аорте, особенно по соседству с эластином, постепенно накапливаются соли кальция. Было высказано предположение, что накопление дикарбоновых аминокислот в аорте (но не в легочной артерии) приводит к повышенному связыванию ионов кальция отрицательно заряженными группами этих аминокислот.
Дриббен и Уолф описали морфологические изменения соединительной ткани надпочечников у крыс-самок в процессе старения. Ретикулярные волокна капсулы превращаются в коллагеновые, а уже имеющиеся коллагеновые волокна утолщаются. В клубочковой и пучковой зонах ретикулярные волокна медленно утолщаются, но не превращаются в коллагеновые. В сетчатой зоне утолщаются ретикулярные и появляются коллагеновые волокна.
Смит, изучавший аргентофильные (ретикулярные) волокна, показал, что более отчетливо изменения этих волокон выражены в аорте, где «нежные аргентофильные фабриллярные сети, располагающиеся у молодых животных вокруг эластических мембран, превращаются у старых животных в грубые, неровные образования. В другой работе Смит отмечал у стареющих животных постепенную пролиферацию ретикулярных волокон вокруг кровеносных сосудов.
Кирк и Дайрбай определяли содержание гексозамина и гидролизируемых кислотой сульфатов в аорте и легочной артерии у людей различного возраста. При этом не удалось выявить характерных возрастных изменений, которые были отмечены для скоплений холестерина, описанных в той же работе, и для отложений кальция, отмеченных другими исследователями. Рескин и Гефтер описывают возрастные изменения интерстициальной ткани у костистой рыбы Astyanax americanus. Нерастворимые отложения солей обнаруживаются в семенниках этой рыбы по достижении ею 6-летнего возраста.
К сожалению, очень мало известно о возрастных изменениях в клетках соединительной ткани — в фибробластах и клетках сосудистой системы. Не известно, происходит ли и в какой степени постоянное замещение клеточных элементов соединительной ткани. То же относится и к клеткам сосудистой системы. Хотя форменные элементы крови, особенно безъядерные эритроциты, непрерывно замещаются, о подобном замещении клеток эндотелия капилляров или крупных сосудов мы ничего не знаем. Хорошо известны факт прорастания капилляров в грануляционную ткань, образующуюся на месте травмы, и процесс реваскуляризации при недостаточном кровоснабжении в случаях коронаротромбоза. Однако эти наблюдения нельзя привлечь для прямого ответа на вопрос о том, существуют ли постоянные циклические процессы замещения клеточных элементов сосудистой системы или речь идет лишь о наличии соответствующей потенции, которая реализуется при определенных условиях.