На клеточном уровне старение выражается, прежде всего, в необратимом прогрессирующем нарушении синтеза белков и снижении скорости их обновления. Известно, что в организме происходит постоянное обновление белков, скорость которого зависит от продолжительности жизни молекул, скорости их распада и синтеза. Замедление и прекращение обновления белков, а следовательно, и клеточных структур связано со старением.
Для старения также характерен распад веществ, идущий быстрее их синтеза. Например, в ядре обнаружен ген, ответственный за разрушение хлорофилла. Экспрессия этого гена осуществляется только на этапе старения. Снижается активность всех ферментов, кроме гидролитических. В клеточных стейках и вакуолях накапливаются токсичные вещества и вещества, не участвующие в метаболизме. Одновременно увеличивается концентрация ионов кальция и уменьшаются концентрации калия, магния, фосфора. Повреждение внутриклеточных мембран, увеличение их проницаемости усиливает выделение веществ, вызывает переход веществ из одного компартмента в другой, что способствует разрушению веществ и усиливает старение. Дольше других мембран сохраняется плазмалемма.
Одновременно с изменением обмена веществ в клетках происходят изменения в структуре и количестве органелл. В цитоплазме клеток, например мезофилла, уменьшается количество свободных рибосом, а рибосомы, связанные с эндоплазматическим ретикулумом, используются для синтеза гидролаз. В клетке накапливаются рибосомы, неактивные в синтезе белка. Повреждается оболочка хлоропластов. После разрушения хлоропластов эндоплазматический ретикулум и аппарат Гольджи распадаются на везикулы, затем разрушаются митохондрии. Структура ядра постепенно изменяется: в начале старения уменьшается число ядрышек, в конце происходят везикуляция ядра, разрушение ядрышек и матрикса.
Итак, старение — это результат изменившейся активности различных генов, что приводит к синтезу недостаточного количества мРНК, необходимой для поддержания тех функций, которые важны для сохранения целостности клетки, и в то же время разрешает синтез избыточных количеств гидролитических ферментов, таких как нуклеазы и протеазы.
Старение клеток лежит в основе старения разных органов.
