Известно, что некоторые типы клеток, отличающиеся высокой степенью дифференцировки, особенно чувствительны к вредным воздействиям внешней среды.
Естественно, что адаптация клеток такого типа в процессе эволюции проявилась в развитии механизма их замещения. Другие типы клеток, например, нейроны, некоторые виды мышечных клеток, напротив, неспособны к регенерации; их утрата сопровождается тяжелыми нарушениями жизнедеятельности всего организма.
Пожалуй, большинство типов клеток не относится ни к одной из упомянутых категорий — ни к быстро обновляющимся клеткам, чувствительным к действию внешней среды, ни к клеткам, длительное существование которых имеет важное значение для жизнедеятельности всего организма. По всей вероятности, эндогенные старческие изменения нетипичны для большинства основных типов делящихся клеток, покрывающих внешние и внутренние поверхности тела, или клеток, участвующих в переносе кислорода и углекислоты из одного участка организма в другой. Процессу отмирания клеток кожи и ее придатков предшествует их кератинизация. Подробное исследование биохимических изменений, сопровождающих кератинизацию, позволяет получить более общее представление о гибели и разрушении клеток. На фото XI показана закономерная последовательность процессов деления, дифференцировки и отмирания клеток в коже.
Пищеварительная система подвергается еще более разнообразным и резким внешним воздействиям, чем кожа. По всей видимости, клетки эпителия пищеварительного тракта подвергаются постоянному и быстрому замещению.
Регенерация свойственна также клеткам лимфатической системы пищеварительного тракта — системы, которая препятствует инвазии патогенных микроорганизмов в кровоток. Значение процесса регенерации клеток для поддержания нормальной функции пищеварительного тракта отчетливо явствует из данных об основных причинах смерти от лучевой болезни, в патогенезе которой главную роль играет подавляющее действие излучения на процесс митоза. Так, главные и наиболее тяжелые синдромы, ведущие к смерти при лучевом поражении, связаны с повреждением сосудистой системы, в частности эндотелия капилляров, подавлением кровотворения и «прорывом» инфекции через кишечный барьер. Не известно, предшествует ли клеточное отмирание слущиванию эпителия пищеварительного тракта или непрерывная пролиферация и слущивание компенсируют друг друга.
Некоторые полагают, что эритроциты человека — своеобразные безъядерные клетки — погибают еще до выхода в кровоток. Эти клетки послужили объектом подробных исследований по влиянию возраста клеток на их физические и биохимические свойства. Опыты с мечеными атомами показали, что средняя продолжительность жизни эритроцитов составляет примерно 120 дней. По истечении этого срока клетка выводится из кровотока и разрушается, причем некоторые из ее компонентов используются новыми поколениями эритроцитов. Опыты по центрифугированию меченых эритроцитов показали, что по мере старения эритроцитов меняется их удельный вес. Маркс и Джонсон установили, что старение эритроцитов сопровождается, кроме того, снижением их осмотической и механической резистентности.
Брок изучала продолжительность жизни эритроцитов и изменение содержания фосфатов у хомяков в период зимней спячки. Хейнекене, Габрио и сотр. исследовали биохимические изменения в эритроцитах in vitro. Их результаты, которые представляют общий интерес для понимания механизма отмирания клеток, можно суммировать следующим образом. Разрушение эритроцитов при хранении нельзя объяснять одним лишь воздействием факторов внешней среды, так как ни изменение условий хранения, ни частота смены среды, в которой взвешены эритроциты, не оказывали выраженного влияния на интенсивность их разрушения. Химический анализ показал, что в процессе хранения постепенно уменьшается содержание аденозинтрифосфата и повышается содержание фосфата, не связанного с аденозином.
Чрезвычайно интересно отметить, что при добавлении к суспензии аденозина скорость разрушения эритроцитов понижалась, причем одновременно происходило выраженное накопление органических соединений фосфора. Аналогичный эффект наблюдался и при добавлении других нуклеозидов; это противоречит гипотезе о том, что аденозин якобы действует лишь как акцептор фосфора.
Дальнейшие исследования показали, что нуклеозид действовал прежде всего как источник легко метаболйзируемого субстрата, который расщепляется нуклеозидфосфорилазой с образованием пурина и рибозо-1-фосфата; последний в свою очередь расщепляется затем по характерному для эритроцита пентозному пути.
До сих пор не проводились систематические исследования степени обновления других типов клеток, наблюдающегося в норме на протяжении жизни того или иного животного. Для этой цели были бы исключительно пригодны опыты с меченым тимидином, однако еще не разработаны безопасные методы проведения соответствующих исследований тканей человека. Весьма плодотворными были бы определения митотического индекса, т. е. доли клеток данной ткани, находящихся в стадии митоза. Подобные цифры обычно получают путем подсчета фигур митоза в данной ткани через несколько часов после введения колхицина (колхицин блокирует митоз на стадии метафазы). Определение митотического индекса для популяции клеток, регенерирующих каждые 5—10 лет (если такие клетки вообще существуют), — дело технически далеко не легкое.