Старение неизбежно. Оно связано с накоплением генетических повреждений и истощением стволовых клеток. Старение определенным образом влияет на опорно-двигательную систему. Характерным признаком являются затяжные болезни (например, остеопороз и остеоартрит).
Изменения в скелете
При остеопорозе развивается потеря костной массы — из-за увеличения численности остеокластов («поедателей» костей) и костномозговой жировой ткани, а количество остеобластов и остеоцитов («создателей» костей) сокращается. Таким образом, кость не успевает перестроиться и самовосстановиться и ей приходится оставаться деформированной и с измененным рельефом — микротрещинами и микропереломами. Ситуацию усугубляет и сопутствующее снижение уровня содержания минеральных веществ (запасов кальция и фосфата). Риск разрушения костей увеличивается, и такие кости постепенно теряют способность защищать наши внутренние органы. В особой зоне риска находятся женщины в постменопаузе, ведь уровень эстрогена в их организме снижается до такой степени, что оказывается неспособным подавлять деятельность остеокластов, а это приводит к увеличению реабсорбции кости.
В здоровых костях костные пластины и балки губчатого вещества образуют прочные трабекулярные сети.
При остеопорозе наблюдаются потеря плотности кости и массивное отслоение костных балок.
Хрящ, покрывающий концы длинных костей, из-за низкой скорости деления клеток также подвержен процессу старения. В возрасте от 40 до 80 лет человек теряет около половины хондроцитов, поддерживающих хрящевой матрикс, что увеличивает вероятность возникновения артритных заболеваний.
Здоровые рука и суставы.
Рука с артритными суставами.
Кроме того, старение приводит к дефициту проприоцептивных навыков — ощущения положения тела и ориентации в пространстве. Он возникает при снижении количества тензорецепторов в связках, из-за чего нарушается восприятие расположения суставов в пространстве.
Старение суставного хряща приводит к воспалению и аномальному росту.
Стареющие мышцы
Саркопения — это термин, под которым подразумевают снижение массы скелетных мышц и их возможностей нормального функционирования. Этот прогрессирующий возрастной синдром сопряжен и с другими недостатками: снижением качества жизни и повышенным риском инвалидности и смерти.
К потере мышечной массы приводит истончение миофибрилл внутри мышечных волокон, из-за чего снижается толщина самого волокна (чаще встречается у волокон 2-го, быстро сокращающегося типа). Миофибриллы атрофируются со скоростью от 3 % до 8 % в каждые 10 лет (в возрасте от 30 лет). А для людей старше 65 лет этот показатель еще больше возрастает. Потеря мышечной массы может быть связана c уменьшением количества самих волокон. В возрасте от 24 до 50 лет скорость атрофии мышечных волокон увеличивается с 5 % до 35 %. Считается, что возрастные изменения в нервно-мышечном соединении приводят к тому, что связанный с ним нейрон отделяется от мышечного волокна (лишается иннервации), а затем умирает в результате апоптоза (см. параграф «Запрограммированная гибель клетки: апоптоз» на стр. 51).
На этих МРТ-снимках изображены бедра здорового 31-летнего мужчины (вверху) и здорового 81-летнего мужчины (внизу). Потеря мышечной массы и увеличение фиброзно-жировой ткани — характерные признаки саркопении.
Процесс старения не щадит и сателлитные клетки, которые в норме отвечают за восстановление поврежденных мышц. С возрастом их популяция сокращается на целых 50 %.
Считается, что танцы — это увлекательный способ замедлить или обратить вспять процесс потери скелетных мышц. Кроме того, у пожилых людей танцы улучшают здоровье мозга.
На работоспособность мышц влияет и тип разрушенных мышечных волокон. Оказывается, что старение приводит к потере двигательных нейронов, которые иннервируют 2-й тип мышечных волокон, быстро сокращающихся. Такое изменение не только уменьшает количество волокон, но и способствует тому, что некоторые волокна начинает иннервировать 2-й, медленно сокращающийся тип двигательных нейронов. Это, в свою очередь, изменяет скорость реакции, удельную мощность мышц, их координацию и силу.
Мышечная архитектура страдает и из-за разрастания фиброзно-жировой ткани. Все это накладывается на сопутствующие возрастные изменения и влияет на динамику мышечно-костных отношений. В результате снижается действенность упражнений, направленных на увеличение мышечной силы и костной массы. Многие исследователи говорят, что скорость потери мышечной массы можно компенсировать регулярными упражнениями (особенно танцами), поэтому пословица «движение — жизнь» глаголет истину.
Глава 5. Кроваво-красная магистраль
Сердечно-сосудистая система
Все упорядоченные структуры знают, что для функционирования системы нужна бесперебойная циркуляция ее составных частей. Без нее все рассыпается на части и приходит в упадок. Наша сердечно-сосудистая система прекрасно помнит об этом и потому выстаивает вокруг циркуляции все свое существование.
Сердечно-сосудистая система — это замкнутая система, в которой кровь течет только в одном направлении.
За счет тока крови сердечно-сосудистая система создает идеальную транспортную систему, в которой каждая клетка нашего тела получает не только живительный газообразный кислород и набор питательных веществ, но и прочную защиту. Кроме того, сердечно-сосудистая система выступает в роли жидкообразного способа передвижения гормонов от их основного органа к клеткам-мишеням. Если этого мало, то вот еще один факт: сердечно-сосудистая система является настоящим ликвидатором отходов, избавляя нас от углекислого газа и всех ненужных веществ. Эта трудолюбивая структура помогает другим системам поддерживать гомеостаз и однородность крови.
Существует два типа мышечной ткани, позволяющих телу двигаться без сознательного контроля с нашей стороны. Наглядный пример — волосковая мышца на коже. Кроме того, эта мышечная ткань выстилает стенки некоторых внутренних органов и полых трубок.
Сердечная мышца.
Сердечная мышца и все скелетные мышцы (см. параграфы «Скелетные мышцы» и «Архитектура мышц» на стр. 94–97) относятся к типу поперечно-полосатой мускулатуры. То есть эта ткань испещрена темными и светлыми прослойками. Сердечная мышца состоит из параллельных нитей актомиозина, которые формируют структурные единицы — саркомеры. В отличие от скелетной мускулатуры, сердечная мышца генерирует нервный импульс без вмешательства мозга. Волокна сердечной мышцы переплетаются друг с другом, что способствует быстрому распространению электрических импульсов в соседние клетки. Сердечная мышца есть только в сердце.
Гладкая мускулатура.
Этот тип встречается во всем теле, будь то органы с сокращающимися полыми трубками или мышцы, перемещающие другие структуры без нашего сознательного контроля (например, в глазах или коже). Эти длинные клетки конической формы отвечают за медленные волнообразные движения, которые позволяют клеткам долго работать не уставая. В сердечно-сосудистой системе они выстилают стенки кровеносных сосудов, в том числе и тех, которые участвуют в циркуляции крови по всему организму.
От всего сердца
Древние египтяне были первой цивилизацией, задокументировавшей идею, что сердце — центр многих процессов организма. Хотя они и правильно поняли особую взаимосвязь легких и крови, духовные и религиозные убеждения этой нации заставили их верить в то, что сердце было источником всех мыслей, эмоций и интеллекта. Дихотомия (война разума и сердца при принятии решения) может оказаться вполне реальной, хотя бы потому что сердце и мозг вместе влияют на наши чувства. Сердце — это нечто большее, чем просто механическая структура или насос: в нем содержится источник специализированных нейронов. А это, по мнению некоторых, доказывает, что сердце обладает собственным интеллектом.
Наше сердце — это одна сплошная мышца размером примерно с кулак. Мы привыкли думать, что сердце расположено в левой стороне тела, но в действительности оно находится на срединной линии, слегка наклоняясь влево. Похожее по форме на закругленный треугольник, топографически оно располагается между легкими, спереди от позвоночника и сзади от грудной кости. Нижняя вершина сердца проходит чуть ниже левого соска.
Этот фанатичный орган-насос требует больше кислорода, чем любая другая мышца в нашем теле, из-за чего в нем налажена система внутреннего кровоснабжения в виде коронарных артерий. Они позволяют сердцу перекачивать по 7500 л крови ежедневно.
Кровь насыщается кислородом из легких и питательными веществами из пищеварительной системы, а после распределяется по всему телу. Затем кровь устремляется обратно в сердце, перенося отходы жизнедеятельности клеток. Это хорошо скоординированный процесс, который доставляет кровь к сердцу (вены) или из сердца (артерии) с помощью сосудистой сети.
Стенки сердца
Схематически в сердце можно выделить три стенки. Внешняя стенка, или перикард, и внутренняя стенка, или эндокард, состоят из тонкой соединительной ткани. Функция перикарда заключается в том, чтобы защитить сердце от постоянных сокращений. Эндокард обеспечивает гладкую поверхность для бесперебойной циркуляции крови и предотвращает свертывание. Между этими слоями располагается основная ткань — миокард. Эта толстая сердечная мышца состоит из клеток, соединенных между собой за счет мышечных ветвей.
Камеры сердца
Сердце поделено на четыре камеры, каждая из которых поэтапно собирает и перекачивает кровь. Стенки этих мышечных сумок особым образом сокращаются, выталкивая кровь лишь в одном направлении. Эти камеры бывают двух типов: предсердия и желудочки. В правой и левой половинах сердца есть по одному предсердию и желудочку.
На этой схеме показан разрез через переднюю часть сердца. Для большей наглядности представьте себе, что вы смотрите на сердце стоящего перед вами человека.
Предсердия. Образуют верхние камеры и получают кровь, которая поступает в сердце. Стенки предсердий значительно тоньше, чем у желудочков. Предсердия перекачивают кровь в желудочки. Левое предсердие отделено от правого тонкой стенкой, или перегородкой, которую называют межпредсердной перегородкой.
Желудочки. Это нижние камеры, которые по сути и являются главными насосами. Утолщенные стенки желудочков помогают им выталкивать кровь из сердца. Кровь перекачивается в легкие (правая сторона, ненасыщенная кислородом) либо идет в остальные части тела (левая сторона, насыщенная кислородом). Левый желудочек толще правого, поскольку он выполняет более тяжелую работу и перекачивает кровь под большим давлением — настолько большим, что под его воздействием кровь могла бы выплескиваться на высоту до 10 м. Правый и левый желудочки разделены межжелудочковой перегородкой.
Сердечные клапаны
Эта фиброзная ткань следит за тем, чтобы кровь текла в одном направлении. Верхние и нижние камеры с каждой стороны тела отделены атриовентрикулярными клапанами, а крупные сосуды сердца разделены полулунными клапанами. Вместе с сердечными перегородками все они разделяют обогащенную и необогащенную кислородом кровь, поскольку ее смешение недопустимо.