Pirms mēs apskatām, kas notiek, kad muskuļu un skeleta sistēma noveco, ir svarīgi iegūt pamatzināšanas par to, ko muskuļu un skeleta sistēma dara, kā tā izskatās un kā tā darbojas.

Divas galvenās muskuļu un skeleta sistēmas sastāvdaļas ir skelets un skeleta muskuļi. Skeletā ietilpst kauli, skrimšļi, saites, cīpslas un locītavas. Nervu sistēma nodrošina būtisku saikni starp šo sistēmu un smadzenēm, nodrošinot koordinētas kustības un kontroli. Ļoti svarīga ir arī laba asins piegāde, īpaši muskuļiem, kas patērē lielu daudzumu enerģijas.

Ir 206 kauli, kas atbalsta mūsu ķermeņa svaru. Lielākajai daļai kaulu ir blīvs, spēcīgs ārējais slānis, ko sauc par kortikālo kaulu. Kortikālā kaula iekšpusē atrodas porains kaulu materiāls, ko sauc par trabekulāro kaulu. Pateicoties tam,  kauls ir vieglāks un vieglāk pārnēsājams, bet joprojām pietiekami stiprs, lai mūs atbalstītu.

Trabekulārajā kaulā ir mīksto audu viela, ko sauc par kaulu smadzenēm. Kaulu smadzenes, saskaroties ar kaulu, ražo visas asins šūnas: sarkanās asins šūnas, kas visā ķermenī pārvadā skābekli, un baltās asins šūnas, kas mūs aizsargā no infekcijas.

Kauli galvenokārt sastāv no kolagēna un kalcija. Kolagēns ir olbaltumviela, kas nodrošina mīkstu struktūru, un kalcija fosfāts ir minerāls, kas piešķir kaulam raksturīgo stiprību un cietību. Šī kolagēna un kalcija kombinācija padara kaulus pietiekami stiprus, lai atbalstītu ķermeni, un pietiekami elastīgus, lai varētu kustēties.

Kauls ir dzīvi audi ar asins piegādi. Tas tiek pastāvīgi izšķīdināts un pārveidots, un, ja kauls ir salauzts, tas var sevi atjaunot. Kalcijs ir būtisks šūnu darbībai, bez tā šūnas nedarbojas pareizi. Ja asinīs kalcija nepietiek, tad īpašas šūnas, ko sauc par osteoklastiem, izšķīdina mazus kaula apgabalus, lai asinsritē izdalītu kalciju. Jauno kaulu veido šūnas, ko sauc par osteoblastiem, un tie arī atjaunojas un atjauno kaulu, ja tas saplīst.

Kauli nepārtraukti aug no dzimšanas līdz mēs sasniedzam divdesmit un nedaudz vairāk gadus. Kaulu masa sasniedz maksimālo blīvumu ap 30 gadu vecumu. Kad kauli pārstāj augt, tos turpina uzturēt osteoklasti, likvidējot veco kaulu, un osteoblasti, kas aizstāj veco ar jaunu kaulu.

Kauli ir savstarpēji savienoti ar locītavām. Visizplatītākais locītavas veidu sauc par sinoviālajām locītavām, piemēram, ceļa un elkoņa locītavas, gūžas un pleca. Ja divi kauli nepārtraukti saskartos, berzētos viens pret otru, tie galu galā nodiltu. Tas var notikt artrīta gadījumos. Lai to nepieļautu,  normālā situācijā,  kaulu galus locītavā pārklāj ar stingru, gludu vielu, ko sauc par skrimšļiem, un to slidenu uztur šķidrums, ko sauc par sinoviālo šķidrumu.

Kaulus locītavās kopā satur saites un muskuļi, pie kuriem tie ir piestiprināti ar cīpslām. Abi ir šķiedru saistaudi, ko galvenokārt veido kolagēns. Saites ir elastīgas un palīdz nodrošināt stabilitāti, bet cīpslas ir neelastīgas un palīdz kauliem radīt kustību, pārnesot kontrakcijas spēku ko rada muskuļi.

Skeleta muskuļa funkcijas ir kustību veikšana un stājas uzturēšana. Muskuļus veido tūkstošiem specializētu šūnu, ko sauc par muskuļu šķiedrām, no kurām katra var būt līdz desmit centimetru gara. Šķiedru garums un diametrs nosaka muskuļa izturību un kustības diapazonu. Katrā muskuļu šķiedrā ir daudz mitohondriju, enerģijas iegūšanas vietas visās šūnās, kas ir absolūti nepieciešamas muskuļu funkcionēšanai.

Muskuļi pārvieto skeletu saraujoties. Šī saraušanās tiek radīta, izmantojot enerģiju no mitohondrijiem un īpašu olbaltumvielu – miozīnu un aktīnu kustībām, kuras stiepjas visā šķiedras garumā un piešķir šķiedru izskatu veroties mikroskopā.

Muskuļu šķiedras ir iesaiņotas saišķos un tās kopā satur kolagēns. Ir dažādi muskuļu šķiedru veidi, kas atšķiras ar savu izturību atkarībā no tā, vai tās ir ātras vai lēnas, un cik ātri tās nogurst. Katram muskulim ir arī asins apgāde un tas ir savienots ar nervu sistēmu. Viss muskulis ir norobežots ar saistaudu apvalku (fasciju), lai visas muskuļu šķiedras darbotos kopā.

Skeleta-muskuļu sistēmai ir daudz sastāvdaļu, kurām visām ir jāstrādā kopā, lai mēs varētu pārvietoties savā ikdienas dzīvē. Ja kāds no šiem komponentiem nestrādā pietiekami labi , tas var nopietni ietekmēt visu sistēmu.

Kas notiek ar mūsu ķermeni novecojot?

 Mēs visi varam atpazīt ārējās novecošanās pazīmes – krunkainu ādu, sirmus matus, izspīlējušos kaulus, bet kas notiek mūsu ķermenī, kas virza šīs izmaiņas? Novecošanās procesu var izsekot līdz mūsu šūnu līmenim. Kļūstot vecākam, procesi mūsu šūnu iekšienē, apvienojumā ar mūsu ārējās vides iedarbību, piemēram, saules gaismu un toksīniem uzturā, sāk mainīt mūsu šūnu struktūru un tajās esošo molekulu darbību. Tā kā mūsu šūnas funkcionēšana pasliktinās, mūsu audi un orgāni sāk bojāties, un galu galā arī mūsu veselība pasliktinās. Nesen pētnieki šīs pārmaiņas ir klasificējuši deviņos savstarpēji saistītos “novecošanās raksturlielumos”, kas izpaužas visiem zīdītājiem, tiem kļūstot vecākiem. Tie variē no DNS bojājumu uzkrāšanās līdz izmainītai komunikācijai starp šūnām.

Deviņas novecošanās pazīmes: genoma nestabilitāte, šūnu novecošanās, epiģenētiskas izmaiņas, deregulēta barības vielu noteikšana, proteostāzes zudums, mainīta starpšūnu komunikācija, cilmes šūnu izsīkums, telomēru nodilums un mitohondriju disfunkcija.

Ar vecumu mūsu šūnas uzkrāj ģenētiskus bojājumus savās DNS.

DNS ir kā šūnas smadzenes un satur visu informāciju, kas šūnai nepieciešama, lai tā darbotos. Tā kā DNS tiek sabojāta, mūsu šūnas pārstāj pareizi darboties. DNS bojājumu avoti nāk gan no ķermeņa iekšpuses, gan ārpuses. Endogēnie (iekšējie) bojājumi rodas no reaktīvajiem produktiem, kas izveidoti normālos fizioloģiskos procesos, piemēram, metabolismā. Kamēr eksogēno (ārējo) bojājumu piemēri ir UV starojums un tabakas kancerogēni.

DNS bojājumi var uzkrāties arī šūnu dalīšanās rezultātā. Kad DNS atkārtojas, dažreiz procesā iesaistītās šūnu iekārtas var pieļaut kļūdas. Mēs esam izstrādājuši sarežģītus DNS labošanas mehānismus, kas parasti novērš bojājumus, taču kļūdas var izslīdēt cauri un laika gaitā uzkrāties. Novecošanās ir saistīta arī ar DNS atjaunošanās, labošanas mehānismu pasliktināšanos, tāpēc paliekošas kļūdas kļūst arvien izplatītākas novecojot. Šis bojājums īpaši ietekmē DNS mūsu šūnu mitohondrijos.

DNS atrodas mitohondrijos, kur tiek saražota enerģija pārējai šūnas daļai. Enerģijas metabolisma rezultātā tiek izveidoti kaitīgi atkritumu produkti, ko sauc par reaktīvajām skābekļa sugām, kas bojā mitohondrijus un citas šūnu struktūras. Laika gaitā tas noved pie mitohondriju disfunkcijas un, samazinoties mitohondriju funkcijai, bojājas arī šūna un viss orgāns. Kad DNS atkārtojas, vāciņi katras šķipsnas galā kļūst īsāki.

Mūsu šūnās esošā DNS ir iesaiņota struktūrā, ko sauc par hromosomām, kuru galā ir aizsargāts reģions, ko sauc par telomēriem. Katru reizi, kad šūna dalās, viņi nedaudz zaudē telomēru, līdz tie kļūst kritiski īsi. Galu galā telomeri ir par īsu, lai veiktu savu darbu, izraisot mūsu šūnu novecošanos un tās pārstāj pareizi darboties. Tiklīdz šūnas tiek pakļautas pietiekamam daudzumam stresa, DNS bojājumiem un telomēru saīsināšanai, tās vai nu mirst, vai arī kļūst novecojošas.

Senizējoša šūna ir šūna, kuru vairs nespēj sadalīties. Šis aizsargmehānisms neļauj bojātajām šūnām kļūt par vēža šūnām, kā arī novērš veco, nolietoto audu piepildīšanos. Senizējošās šūnas arī izraisa iekaisumu, kas ietekmē apkārtējo šūnu spēju strādāt.

Tas nozīmē, ka novecojot,  šūnas pakāpeniski zaudē savu spēju replicēties. Tas ir īpaši svarīgi, runājot par cilmes šūnām. Cilmes šūnas kalpo kā sava veida iekšējā remonta sistēma, daloties bez ierobežojuma, lai papildinātu citas šūnas.

Tā kā mēs novecojam un cilmes šūnu skaits samazinās, mēs zaudējam spēju atjaunoties vai atjaunot bojātos audus. Kad mūsu šūnu funkcijas sāk pasliktināties, pasliktinās vai pārtrūkst pilnībā arī signālu nodošana starp šūnām. Šī disfunkcionālā saziņa rada tādas problēmas kā hronisks audu iekaisums, kā arī imūnsistēmas nespēja atpazīt un notīrīt patogēnus vai disfunkcionālas šūnas, kas palielina mūsu uzņēmību pret infekcijām un vēzi.

Mēs tikai tagad sākam saprast, cik nozīmīgas šīs izmaiņas ir novecošanā un dažādu slimību novēršanā.

Labāk izprotot šīs izmaiņas, mēs varam sākt saprast, kā tās var aizkavēt ar fiziskām aktivitātēm, labāku uzturu un medikamentiem. Novecošanos var raksturot kā pakāpenisku funkciju zaudēšanu, ko papildina auglības samazināšanās un mirstības.

Raksta tapšanās izmantoti mācību materiāli no Sheffield Universitātes mācību kursa “Muskuloskeletālā sistēma”.