English
!

Доклады

Теория надежности и старение: от математики к практике

Кольтовер В.К.

Институт проблем химической физики, РАН, Черноголовка, Московская область, 142432 E-mail: koltover@icp.ac.ru

Надежность определяется как свойство объекта, будь то техническое устройство или биологическая конструкция, выполнять заданные функции в течение заданного времени в заданных условиях. Исследования надежности биосистем впервые в мире были стимулированы конференциями, организованными, начиная с 1975 г., комиссией «Надежность биологических систем» Научного совета по проблемам биологической физики АН СССР. Теоретико-надежностный подход к проблеме старения, предложенный в наших работах, основан на концепции детерминированной надежности биосистем [1,2]. Предполагается, что (i) любая живая система – это иерархия биомолекулярных конструкций, устроенных в соответствии с генетической программой с целью выполнения заданных функций; (ii) все биоконструкции функционируют с ограниченной надежностью – в работе любой из них возможен сбой («отказ»); (iii) высокая системная надежность обеспечивается профилактическими мерами – своевременной заменой функциональных элементов; (iv) имеется сравнительно небольшое число критических структур (управляющих элементов), контролирующих профилактику отказов; (v) надежность работы управляющих элементов снижается со временем. Математическая модель, построенная на основе предложенной концепции, объясняет основные количественные закономерности старения – экспоненциальный рост смертности с возрастом и отрицательную корреляцию между видовой продолжительностью жизни и интенсивностью окислительного метаболизма. Критическую роль играют анион-радикалы кислорода (O2•–), возникающие в структурах управления системной надежностью, предположительно, в митохондриях специализированных клеток гипоталамуса. Продолжительность жизни человека могла бы достичь 250 лет при 100-процентной надежности защиты клеток и тканей от O2•–. Таким образом, свободно-радикальные часы – эффективный и надежный механизм реализации генетической программы старения. Концепция ограниченной надежности биосистем служит также эвристической методологией превентивной медицине, в том числе – для разработки новых радиопротекторов на основе стабильных магнитных изотопов [3].

Литература

1. Koltover V.K. Reliability of enzymatic protection of a cell against superoxide radicals and the aging. // Doklady Biophysics 256, No. 1, 1981. 3-5.

2. Koltover V.K. Theory of reliability in systems biology: aging versus reliability. In: Recent Advances in Systems Biology Research. – New York: Nova Science Publishing, 2014. 109-130.

3. Avdeeva L.V., Koltover V.K. Nuclear spin catalysis in living nature. // Moscow Univ. Chemistry Bull. 71, No. 3, 2016. 160-166.

© 2004 Дизайн Лицея Информационных технологий №1533