Изменения центральной нервной системы с возрастом

Важнейшие проявления старения организма связаны с нарушением деятельности мозга. Изменения с возрастом психики, высшей нервной деятельности, способности к анализу, сдвиги в поведенческих и эмоциональных реакциях, ухудшение памяти, снижение физической и умственной работоспособности, двигательной активности, репродуктивной способности, нарушение регуляции внутренней среды — вот далеко не все последствия старения.

К старости происходит снижение веса головного мозга. Гибель нейронов значительно ускоряется, при этом потеря нейронов в некоторых участках головного мозга достигают значительных величин.

Атрофия головного мозга в наибольшей мере затрагивает филогенетически молодые участки полушарий и, в первую очередь, их лобные доли. При этом уменьшается толщина коры и ее слоев за счет снижения числа нейронов (с 30 лет) и ограничения их размеров, а также вследствие сокращения волоконного компонента коры полушарий большого мозга.

При старении количество нейронов уменьшается. Потеря нейронов в коре го­ловного мозга может достигать 50 % от их числа у новорожденных. Так, наиболее выражено снижение плотности популяции нейронов в лобной и нижневисочной областях коры, значительное – в гиппокампе. У человека интенсивная по­теря популяции нейронов начинается с 50-60 лет. Наряду с гибелью нейронов постепенно возрастает количество глиальных элементов, увеличивается отношение "нейроциты - нейроглия", что рассматривается как приспособительное явление, способствующее транспорту веществ в нейроны. С другой стороны, оно может существенно нарушать пространственные отношения в нейронных ансамблях и этим влиять на функцию нейронов.

Гибель нейронов связана с функциональной спецификой групп нейронов, а также отражает связь нейронов с эффекторами. Значительно снижается и замедляется кровоток в мозге и уменьшается поглощение кислорода тканью мозга.

Вместе с тем выраженность морфологических изменений неодинакова в разных структурах мозга. Наряду с дегенеративно-атрофическими сдвигами в стареющем мозге развиваются выраженные приспособительные механизмы в нейронах, способствующие поддержанию функциональных особенностей ЦНС:

• увеличивается поверхность нервной клетки и ее органелл;

• возрастает объем ядра, количество ядер и ядрышек;

• увеличивается число контактов между нейронами;

• изменяются взаимоотношения в системе нейроны - глиоциты - капилляр.

Между числом погибших нейронов и степенью функциональных изменений, связанных с той или иной структурой мозга, нет прямого соответствия. Это является результатом мобилизации в оставшихся нейронах адаптивных возможностей, поддерживающих оптимальный уровень функции.

Приведенные данные свидетельствуют, что возрастные изменения мозга не должны рассматриваться как простое угасание его деятельности. Мозг стареет как сложная система, в которой ослабевают одни и активируются другие внутрицентральные механизмы. В процессе старения морфологические и метаболические сдвиги в различных структурах головного мозга выражены неодинаково. Наибольшая потеря нейронов отмечается в лобной коре, значительная - в гиппокампе.

В нервных клетках продолговатого мозга отмечаются различные структурные изменения, в частности, отложение возрастного пигмента — липофусцина. Изменяется также обмен медиаторов, в результате чего нарушаются функции дыхательного и сосудодвигательного центров. Падает их лабильность, что выражается в замедлении ритма дыхания, затяжном характере реакций сердечно-сосудистой системы. Центры продолговатого мозга становятся менее восприимчивыми к обратной информации, поступающей к ним с органов дыхания, сердца, сосудов.

Уменьшение количества нейронов происходит и в коре мозжечка. Для ядер ствола головного мозга возрастное снижение числа нейронов не характерно. В старости в физиологических условиях гибель нейронов значительно ускоряется, при этом потеря нейронов в некоторых участках головного мозга достигает 20 - 40 %.

В результате гибели нервных клеток функция многих нервных центров нарушается. Вместе с тем, деятельность отдельных нервных центров страдает количественно меньше, чем наблюдающееся уменьшение числа нейронов. Это связано с развитием процессов витаукта: во-первых, структура нервных центров — множественность нейронных цепей, дублирование нервных связей — ограждает центр от грубых нарушений при гибели части нейронов; во-вторых, оставшиеся нейроны работают с нагрузкой, и это тоже в какой-то мере компенсирует их убыль.

Для старения характерно появление в нервных клетках липофусцина — «пигмента старости». Многие предполагают, что это настолько типично для старения, что может служить объективной мерой степени возрастных морфологических изменений нейронов.

При старении в мозге находятся: 1)практически неизмененные нервные клетки; 2) нейроны с признаками деградации, дистрофии; 3)нейроны увеличенные, находящиеся в состоянии повышенной функции. Важно отметить, что для возрастных изменений нервных клеток характерны многие проявления витаукта: гипертрофия нейронов, появление нервных клеток с несколькими ядрами, увеличение размера активных митохондрий, увеличение числа некоторых типов межклеточных контактов и др.

В процессе старения, еще когда клетка функционирует, в ней наступают изменения обмена, которые сказываются на ее деятельности. Особенно важно, что существенные сдвиги происходят в генетическом аппарате нервных клеток, в синтезе ряда белков. Изменяется структура хроматина — регуляторного прибора, в котором находится молекула ДНК и вся информация для построения белков и других структур клетки. В старости в нейроне снижается число синтезируемых разновидностей РНК, а число генов, ответственных за синтез рибосомальной РНК уменьшается на 40-50%. В старости появляются новые виды РНК, не встречающиеся у молодых, в связи с чем могут синтезироваться белки, не встречающиеся в другом возрасте и нарушающие функцию нервной клетки.

Снижается активность основных путей генерации энергии — дыхания и гликолиза, падает содержание основного источника энергии — аденозинтрифосфорной кислоты. Эти сдвиги в энергетическом обеспечении, очевидно, объясняют недостаточность клеток при напряже­нии их функции, более грубые изменения в мозге при кислородном голодании, нарушении кровоснабжения.

Основным проявлением старения нейронов является снижение их лабильности — нервные клетки в старости не могут воспроизводить столь высокие ритмы возбуждений, как молодые, то- есть в старости они переходят на более низкий уровень восприятия и передачи информации. Например, мотонейроны спинного мозга могут воспроизвести у молодых животных 300 имп./с, а у старых — в 3 раза меньше — только 80-100 имп./с. Подобное снижение лабильности, сокращение диапазона возможного восприятия информации характерны и для отдельных нервных центров, и для всего мозга в целом.

Изменения в энергетических процессах, в активности некоторых ферментов приводят к тому, что при старении в ряде структур мозга начинает страдать синтез медиаторов. Например, активность ферментов, принимающих участие в синтезе норадреналина, в ряде подкорковых центров снижается на 30-70%, на 20-30% падает его обновление. На 20—40% в ряде структур мозга снижается активность ферментов, синтезирующих ацетилхолин и серотонин. Эти сдвиги неодинаково выражены в разных структурах мозга, в разных нервных клетках одной и той же структуры.

Старение сопровождается изменением возбудимости ядер экстрапирамидной системы, которая принимает участие в регуляции сложных двигательных актов. Поэтому в старости возникают нарушения движения, развивается дрожание. Очень важны связи этих ядер с черным веществом среднего мозга. От него по специальным путям к струк­турам экстрапирамидной системы направляется медиатор — дофамин. В старости страдает синтез и транспорт дофамина, и это приводит к нарушению функции экстрапирамидной системы. Если эти нарушения глубоки, то развивается заболевание — паркинсонизм, проявляю­щийся в скованности движений, дрожании.

Падает и надежность нейронов, регулирующих двигательные акты, снижается постоянная обратная импульсация от суставов, мышц и сухожилий, информирующая нервные центры о ходе двигательного акта. Наступают существенные сдвиги и на этом этапе саморегуляции движений.

Эти изменения сказы­ваются на точности движений, на способности выполнять сложные двигательные комплексы, на мышечной работоспособности.

Большое значение в регуляции деятельности организма имеет лимбическая система мозга. К ней относятся образования старой и древней коры: гиппокамп, парагиппокампальная извилина, зубчатая извилина, поясная извилина, обонятельная луковица, обонятельный треугольник, лимбическая доля, часть лобно-теменной коры, миндалевидное тело, прозрачная перегородка, передние ядра таламуса.

Лимбическая система участвует в регуляции:

• вегетативно-висцерально-гормональных функций, направленных на обеспечение различных форм деятельности (пищевое и сексуальное поведение, процессы сохранения вида);

• систем, обеспечивающих сон и бодрствование, внимание, эмоциональную сферу, процессы кратковременной и долговременной памяти.

В структурах лимбической системы с возрастом наблюдается снижение количества нейронов на 10—20%, гибель многих нервных отростков, накопление липофусцина. В них существенно нарушается синтез норадреналина и серотонина, и это изменяет межнейронные взаимоотношения. Сдвиги обмена медиаторов в лимбической системе более выражены, чем в новой коре, хотя лимбическая система — эволюционно более древнее образование.

В целом возрастные сдвиги в лимбической системе приводят к изменениям памяти, соотношению различных эмоциональных реакций, к сдвигам регуляции эндокринных желез в состоянии внутренней среды организма. Это все приводит к разрегулированию функции лимбической системы, к изменению оборонительных, ориентировочных, половых реакций, к изменению поведения, эмоций, памяти, надежности, регенерации внутренней среды.

Таким образом, старение мозга — не просто угасание его деятельности, а сложная перестройка функции, не просто количественная, но и качественная. Изменение функции мозга — не только следствие, но и причина старения. Еще X. Гуфеланд около 200 лет назад писал: «Среди влияний, укорачивающих жизнь, преимущественное место зани­мают страх, печаль, уныние, тоска, малодушие, зависть, ненависть».

Важнейший механизм старения — ослабление нервного контроля над деятельностью внутренних органов. Этот эффект ослабления нервного контроля при старении — общебиологическая закономерность, так как он обнаружен у разных видов животных — крыс, кроликов, собак, а также у человека.

Механизм ослабления нервного контроля связан в этих случаях с тем, что при старении снижается синтез медиаторов, гибнет часть нервных окончаний. Это ослабление нервного контроля не только изменяет реакции внутренних органов, но и вызывает в них нарушение обменных процессов. Путь от центров к периферии обязательно прерывается в вегетативных ганглиях — симпатических и парасимпатических. Вегетативные ганглии не просто передаточное звено, здесь может перерабатываться поступающая информация.

При старении наступают структурные нарушения в клетках вегетативных ганглиев, уменьшается их возможность пропускать информацию, растет чувствительность к ряду физиологически активных веществ. Все это способствует возрастному изменению регуляторных влияний автономной нервной системы на органы и ткани.

Особое значение в регуляции внутренней среды организма придается сейчас важнейшему отделу мозга — гипоталамусу, который объединяет нервную и гуморальную регуляцию внутренней среды организма.

Старение гипоталамуса — пусковой механизм многих возрастных сдвигов в организ­ме. Некоторые исследователи помещают биологические часы, считывающие ритм и ход возрастных изменений целостного организма, в гипоталамус. Ядра гипоталамуса множественными путями связаны с другими отделами центральной нервной системы. Обширные нервные и сосудистые связи существуют между гипоталамусом и гипофизом. Через гормоны гипофиза гипоталамус регулирует функции желез внутренней секреции. Эта связь настолько существенна, что их объединяют в единую гипоталамо-гипофизарную систему.

При старении гипоталамуса или его отделов отмечены нарушения основных видов обмена веществ, теплорегуляции, репродуктивной функции, многих поведенческих реакций и др. Гипоталамус через гормональные и нервные механизмы может оказывать влияние на генетический аппарат, биосинтез белка в клетках.

При старении этот важный механизм ослабляется, что существенно влияет на состояние обмена веществ в клетках. Нарушение функции гипоталамуса играет большую роль в механизме развития вегетативных неврозов, артериальной гипертонии, атеросклероза. От состояния гипоталамуса зависит характер развития климактерического периода — его плавное, нормальное, физиологическое течение или же патологическое, сопровождающееся сдвигами во всей системе нейрогуморальных влияний, развитием патологии.

В эксперименте у старых животных при напряженной деятельности гипоталамуса, вызванной повторными стрессами, эмоциональным перенапряжением, в нем возникают более грубые нарушения, чем у молодых. В деятельности сердечно-сосудистой системы развивается артериальная гипертония, возникают инфаркты миокар­да.

Гипоталамус — это как бы выходные ворота для поступления регуляторных влияний с мозга на эндокринную и автономную (вегетативную)нервную системы. При старении изменяются влияния с коры головного мозга, с ряда образований лимбической системы на гипоталамус. Таким образом, возрастные изменения гипоталамической регуляции в ряде ситуаций могут быть связаны не с изменением в самом гипоталамусе, а в других структурах мозга, реализующих свое влияние через гипоталамус.

Стойкое повышение веса есть движение по пути увеличения биологического возраста и накопления возрастной патологии. Жир должен составлять не более 15% веса мужчин и 25% веса женщин.

Следует отказаться от ложного по сути и вредного по действию представления о том, что неизбежно и безопасно плавное, постепенное увеличение веса тела с возрастом. Необходимо добиваться обратного — медленной потери веса с возрастом — это был бы естественный процесс. Необходимо помнить, что от 25 до 75 лет общий вес мускулатуры уменьшается в среднем на 10—15 кг, идет постепенная потеря воды тканями, снижается минерализация скелета — все это естественные факторы падения веса в старости.

Итак, возникающие с возрастом адаптационно-регуляторные сдвиги, способствующие сохранению гомеостазиса, процессы витаукта связаны с возрастной динамикой лимбической системы и гипоталамуса. Однако когда в гипоталамусе нарастают возрастные сдвиги, это стано­вится важным механизмом старения всего организма.

Спинной мозг

Старческие изменения спинного мозга связаны с процессами склерозирования питающих кровеносных сосудов и уменьшени­ем объема крови, протекающей через мозг. Это вызывает уменьшение числа нервных клеток, накопление в них пигмен­та - липофусцина (начинается с 30 лет и прогрессирует с воз­растом).

В сером веществе, особенно в передних рогах, выражены хроматолиз, базофилия ядер, снижение ядерно-цитоплазматического индекса.

После 60 лет в нейронах снижается содержание РНК, что отражает сдвиги в биосинтезе белка и может играть важную роль в аксоплазматическом транспорте белков и аминокислот, который при старении замедляется. После 70 лет в спинном мозге нет ни одной клетки без явлений пигментной атрофии.

Изменения нервных клеток сопровождаются пролиферацией глиальных элементов. Количество аксонов в передних и задних корешках грудных сегментов к 70 годам уменьшается почти на 30 %. Глиоз белого вещества сочетается с дегенерацией миелина, особенно демонстративной в краевых участках и периваскулярно. Как в белом, так и в сером веществе спинного мозга у старых людей встречаются так называемые сенильные бляшки.

В последние годы внимание исследователей привлекают изменения в голубоватом месте (locus ceruleus), называемом также голубым пятном - важнейшей структуре норадренергической системы мозга. Нейроны голубого пятна отдают многочислен­ные эфферентные волокна в структуры лимбической системы, гипоталамуса, базальных ганглиев и в нижележащие отделы мозга. Исходя из данных о структурной и функциональной орга­низации голубого пятна, его определяют как основной модулятор функций ЦНС, связанный с различ­ными поведенческими актами, а также как основной компонент центрального аппарата функциональной системы гомеостаза.

Некоторые авторы считают, что атрофия и гибель нейронов голубого пятна при старении предрасполагают к нарушениям микроциркуляции и гомеостаза головного мозга, функции базальных ганглиев, развитию экстрапирамидной недостаточности.

При старении ослабевают условно- и безусловнорефлекторные реакции гемодинамики, связанные с нарушениями в области сосудистого центрапродолговатого мозга. Существенно изменяется эффекторное вагусное звено бульбарного отдела сосудистого центра, что ведет к сдвигу в сторону симпатикотропных эффектов. В этой связи возрастная тахикардия чаще имеет центральное происхождение.

Структурные и функциональные изменения нейронов продолговатого мозга носят ярко выраженный мозаичный характер, ведущий к дискоординации интегративных механизмов.

Промежуточный мозг

Изучение изменений функций таламуса при старении вызывает большой интерес. Так, при старении существенно меняются функции зрительного, слухового, тактильного анализаторов и др. Эти сдвиги во многом обусловлены структурными и функциональными изменениями периферической части анализаторов, рецепторного аппарата. Однако в возрастных изменениях анализаторной функции немаловажное значение имеют изменения центральных механизмов регуляции этих систем. Можно предположить, что возрастные изменения в таламусе играют существенную роль. Это подтверждается результатами исследования изменений в старости болевой и кожной чувствительности, рефлексов с механорецепторов сосудов легких и каротидного синуса. Имеются немногочисленные сведения о структурных изме­нениях, наступающих в отдельных ядрах таламуса в старости.

Показано, что с возрастом увеличивается объем латерального коленчатого тела. Это увеличение происходит за счет роста числа глиальных клеток. Общее же количество нейронов в латеральном коленчатом теле сохраняется постоянным.

В базальной части заднелатерального вентрального ядра таламуса, связанного с двигательной системой, относительное количество клеток, содержащих липофусцин, увеличивается с возрастом более интенсивно, чем в заднемедиальном вентральном ядре таламуса, связанного с филогенетически более молодыми лобными долями.

Выявляемые структурные и функциональные изменения в таламусе могут приводить к тому, что с возрастом меняется поток информации, поступающей через таламус в высшие отделы мозга. Это может провоцировать возникновение неадекватных реакций.

Таким образом, по многочисленным данным, нейроны ствола головного мозга наиболее устойчивы к возрастному "изнашиванию". В большинстве изученных ядер ствола количество нервных клеток в старости не меняется или меняется мало. Лишь в голубом пятне и черной субстанции отмечено существенное уменьшение нейронов при старении. При этом выявляются морфологические изменения в телах нейронов, аксонах и дендритах, синаптическом аппарате. Отложение липопигмента может быть значительным.

Стриопаллидарная система

При старении объем базальных ганглиев (скорлупы и хвостатого ядра) человека уменьшается. Количество больших, образующих афферентные проекции, клеток и малых интернейронов в единице объема скорлупы с возрастом достоверно снижается.Морфологические и метаболические сдвиги, развивающиеся в структурах стриопаллидарной системы при старении, проявляются:

• гибелью нейронов в определенных структурах мозга;

• нарушением биофизических свойств клеточных мембран и соответственно процессов возбуждения и торможения в них;

• изменением числа и свойств рецепторов и ионных каналов;

• изменением числа и структуры синапсов;

• сдвигами синтеза и распада медиаторов.

Эти изменения лежат в основе нарушения регуляции тонких и точных движений конечностей, кистей и пальцев рук в старости, а также нарастания признаков экстрапирамидной недостаточности (гипокинезия и повышение мышечного тонуса).

 

ВОЗРАСТНЫЕ ИЗМЕНЕНИЯ