Эволюция многоклеточных организмов приводит к подчинению отдельной клетки организму.
Лишь через возникновение дифференцированного единства, которое представляет собой многоклеточный организм, различные генетические линии смогли достигнуть свойственного им совершенства. Однако пути эволюционного развития, характерные для многоклеточных организмов, чреваты опасностью нарушений координации клеточных функций. Можно наметить два главных типа таких нарушений. Это, во-первых неадекватность или недостаточность нервной или гормональной регуляторных систем и, во-вторых, изменение реактивности управляемых органов. Некоторые гормональные расстройства могут быть следствием неспособности той или иной железы (например, гипофиза) поставлять достаточные количества гормонов, необходимых для нормального функционирования соподчиненной ткани или других органов эндокринной системы. Такие расстройства могут возникать также вследствие нарушения способности рецепторной системы адекватно реагировать при нормальной концентрации гормона. Подобные ситуации, по-видимому, имеют место при некоторых адреногипофизарных расстройствах, когда контролирующая система сигнализирует об интенсивности секреции стероидных гормонов и реагирует соответственно повышением или понижением выработки адренотропного гормона. В течение некоторого времени гипофиз, по-видимому, обеспечивает компенсацию, но в конце концов наступает расстройство функции всей системы. Более подробный анализ этой проблемы читатель найдет в монографии Энгля и Пинкуса о роли гормонов в процессах старения.
Нарушения устойчивости многоклеточной системы могут возникать не только вследствие недостаточности систем, обеспечивающих передачу адекватных сигналов и координацию, но и по той простой причине, что предками многоклеточного организма являются отдельные клетки, которые развивались в условиях борьбы за пространство, энергию и источники питания. Отголоски этой конкуренции далеких предков могут стать доминирующими в условиях постепенного снижения функции координирующих систем, независимо от причин этого снижения.
Помимо процессов, затрагивающих все клетки данного тина, возможны отдельные патологические изменения функции и адаптации клеток к данной среде. Одним из примеров конкуренции между клетками может служить развитие опухолей, частота которых увеличивается с возрастом. Опухоли развиваются либо из нормальных клеток, ускользнувших от регулирующих рост влиянии окружающей среды, вследствие каких-то еще невыясненных изменений в тканях, либо из патологически измененных клеток, не подчиняющихся влиянию факторов, которые в норме регулируют скорость клеточного деления, обеспечивая ее соответствие требованиям гомеостаза. Для выяснения роли той или другой из этих двух альтернатив в развитии данного типа опухоли необходимо знать факторы, которые регулируют рост и размножение отдельных типов клеток в нормальных условиях.
К той же проблеме ограничения роста относится, возможно, и концепция конкуренции клеток за питательные вещества, поступающие из окружающей среды. Привлекательным представляется объяснение регуляции роста и размера клетки как следствия снижения концентрации одного или нескольких диффундирующих питательных веществ до уровня, при котором достигается соответствие между ростом и количеством питательных продуктов, необходимое для поддержания стационарного состояния. Если вещество X, необходимое как для деления, так и для поддержания устойчивости клетки, поступает в данную область со скоростью, то клетки в пределах этой области будут продолжать размножаться, пока скорость использования ими поступающего в ограниченном количестве соединения не уравновесит скорость его поступления. При наличии такой ситуации можно ожидать наступления стационарного состояния, если функция поддержания стабильности значительно доминирует над функцией усвоения субстрата, особенно в условиях ограниченного его поступления. Если поступление питательных веществ по тем или иным причинам упадет ниже уровня, необходимого для поддержания устойчивости, это неблагоприятно скажется на клетках. В этом случае возможна альтернатива: либо уменьшение объема клеток, образующих данную ткань, пока поступление снова не уравновесит потребность, либо гибель клеток.
Полное нарушение устойчивости может возникнуть в случае появления в ткани аномальной клетки, потребность которой в лимитирующем метаболите ниже, чем в норме. Такая клетка может появиться в результате мутации; приобретя способность к синтезу данного вещества, клетка перестала зависеть от поступления его извне. Нарушение устойчивости возможно также, если клетка приобретает способность более эффективно использовать для своего роста данную концентрацию поступающего из окружающей среды субстрата или если снижены ее потребности в нем, что возможно, например, при более медленном распаде компонентов. Клетки такого типа постепенно «перехватят» поступающие питательные продукты у окружающих паренхиматозных клеток и затем полностью вытеснят последние. В качестве примера можно привести фибробласты, которые, по-видимому, более резистентны к неблагоприятным условиям окружающей среды, чем многие другие клетки, поскольку в культуре ткани они выживают в условиях неблагоприятных, почти для всех высокодифференцированных видов клеток. Пролиферация фибробластов с отложением продуктов их жизнедеятельности — один из возможных специфических механизмов, лежащих в основе накопления коллагена в процессе старения. Другой, более доходчивый пример — это пролиферация опухолевых клеток с теми катастрофическими последствиями не только для инфильтрируемой ими области, но и для всего организма.
Конкуренция между клетками касается не только борьбы за питательные вещества. Проявлением конкуренции считаются и такие удивительные процессы, как «каннибализм» на клеточном уровне: клетки одного типа могут буквально пожирать или переваривать клетки другого типа. Фагоцитоз одного типа клеток другим широко распространен в биологических системах, хотя общее впечатление таково, что жертвами такого «каннибализма», или фагоцитоза, становятся лишь патологически измененные клетки при инфекции, недостаточности питания пли атрофии. Эндрью описал фагоцитоз нейронов клетками глии в мозгу старых животных. Не ясно, являются ли эти процессы переваривания клеток причиной или предпосылкой их гибели или они возникают как реакция на повреждение. Последнее предположение кажется более правдоподобным.
Мы здесь обсудим еще один тип межклеточной конкуренции — это иммунологические реакции. До сих пор мы не располагаем достаточно убедительными данными о роли таких реакций в процессах старения. Однако все глубже укореняется мнение, что в патогенезе некоторых заболеваний, таких, как системная волчанка и ряд других малоизученных дегенеративных болезней, играют важную роль перекрестные реакции между антителами, продуцируемыми клетками одного типа, и антигенами, имеющимися в дифференцированных клетках другого типа.
Возможность таких перекрестных реакций стала очевидной благодаря классическим исследованиям явления иммунологической толерантности. В частности, исследования Медавара и сотр. показали, что в организме развивается иммунологическая толерантность к данной чужеродной клетке или соединению, если влияние этих факторов приурочено к периоду, предшествующему определенной критической стадии развития. Если на протяжении жизни животного в его иммунохимической «памяти» возникают те или иные нарушения, в организме может развиться иммунологическая сенсибилизация к некоторым из его собственных белков или других компонентов. Развитие сенсибилизации к одной из собственных тканей можно в данном случае назвать сенсибилизацией первого типа, возникающей вследствие тех или иных нарушений в запоминающем механизме.
Сенсибилизация второго типа может возникать в результате определенных превращений большого числа клеток различного типа на протяжении длительного периода времени. Такие превращения могут вызвать образование антигенов, к которым у животного не выработалось толерантности и которые, следовательно, способны провоцировать аутоиммунные реакции. Источником сенсибилизации третьего типа могут быть линии мутантных клеток, вырабатывающих совершенно новые антигены. Роль этих механизмов в процессах старения, возможно, была бы яснее, если бы мы располагали сведениями о механизмах, лежащих в основе иммунологической толерантности. Данная теория получила бы подтверждение, если бы при анализе тканей животного были выявлены иммунологически активные вещества, которые отсутствовали в тканях того же животного в молодом возрасте.
Эти сведения о межклеточных реакциях, которые могут вести к понижению функциональной способности ц разрушению многоклеточных организмов, должны послужить основой для дальнейших систематических исследований. Следует, однако, иметь в виду, что мы почти не располагаем фактическими данными, необходимыми для реалистической оценки предпосылок соответствующих теоретических построений.