Введение

На сайте представлено несколько работ, проведенных в Южном Федеральном Университете и касающихся исследований in silico различных аспектов старения.

Чистяков В.А., Денисенко Ю.В. (2009) Возрастная потеря клеточности: исследование in silico, Рос. хим. журн. (Журн. Рос. хим. общества им. Д.И. Менделеева), 53, 105–110.
Одновременное существование множества противоречащих теорий старения отражает системный кризис современной геронтологии. Одним из подходов, облегчающих построение единой теории старения, может быть формирование некого базового методологического аппарата, основанного на достаточно очевидных посылках, принимаемых большинством биологов. Ввиду сложности этой задачи, определяемой многообразием биохимических, генетических, цитологических и др. явлений сопутствующих старению, можно решать ее по частям, рассматривая последовательно отдельные стороны феномена старения. Выявленные при этом частные закономерности должны быть сведены воедино в результате предполагаемого будущего синтеза. В данной работе предпринята попытка реализации такого подхода применительно к исследованию феномена потери клеточности постмитотических тканей.

Чистяков В.А., Денисенко Ю.В. (2010), Имитационное моделирование старения дрозофилы in silico, Успехи геронтологии, 23, 557–563.
Выделение группы существенных для старения феноменов от сопровождающих их эпифеноменов является одной из основных задач современной геронтологии. Инструментом, пригодным для корректного проведения такого выделения, могут быть современные методы имитационного моделирования. Смысл их применения в том, чтобы добиться воспроизведения in silico «внешних» проявлений старения, в первую очередь стандартных кривых дожития, при помощи наиболее простого «внутреннего механизма».Такой механизм, по-видимому, и будет наиболее существенным двигателем старения. Созданная нами модель старения одного из наиболее популярных объектов экспериментальной биологии — плодовой мушки Drosophila melanogaster — основана на предположении о том, что ключевым механизмом старения является потеря клеточности, скорость которой определяется параметрами генерации активных форм кислорода в мотонейронах.

Чистяков В.А., Денисенко Ю.В. (2012) Потеря клеточности и проблема Дильмана: исследование in silico, Биохимия 77, 936 - 951.
Предположено, что длительные тренды роста концентраций гормонов могут быть следствием не только снижения чувствительности рецепторов, но и ухудшения функционирования желез (вырабатывающих ингибиторы синтеза), которое развивается в результате потери их клеточности. Эксперименты in silico, поставленные с помощью разработанной модели, показывают, что в принципе все многообразие гормональных эффектов, сопровождающих реализацию феноптоза многоклеточных организмов, может быть обеспечено достаточно простым «программным механизмом». Данный механизм основан на постепенной потере клеточности в результате систематического запуска апоптоза части клеток желез за счет естественных стохастических колебаний уровня внутриклеточных индукторов апоптоза. Главный практический смысл нашей работы состоит в иллюстрации того, что вещества, замедляющие потерю клеточности, теоретически могут быть эффективными супрессорами характерных для старения гормональных изменений.

Чистяков В.А., Денисенко Ю.В. (2015) Старение спасает популяции от вымирания в условиях дефицита ресурсов: эксперименты in silico, Биохимия 80, 754-759,
Смотреть презентацию

Принятие концепции запрограммированного старения (феноптоза) неизбежно порождает вопрос о том, какие преимущества дает эта программа сообществам, включающим старых, закономерно ослабленных особей. Мы считаем, что широчайшая распространенность феномена старения объясняется в частности тем, что в определенных ситуациях присутствие старых особей становится залогом не только эволюции, но и самого существования популяций. Задачей нашей работы было создание математической модели, позволяющей проиллюстрировать, что могут иметь место ситуации, когда присутствие старых особей обусловливает выживание популяции, в то время как нестареющая популяция в данных условиях полностью гибнет. Логическая основа модели состоит в следующем:

  1. природные популяции живут в условиях неодинаковой степени возобновления ресурсов;
  2. при высоком уровне возобновления ресурса, когда его потребление быстро компенсируется воспроизводством, популяция стремится достичь максимальной численности, ограничиваемой не доступностью ресурса, а специальными биологическими механизмами;
  3. падение скорости поступления ресурса до нуля может происходить очень быстро (например, в случае засухи);
  4. в этих условиях принципиальной для выживания популяции становится способность хотя бы части особей пережить период дефицита ресурса;
  5. быстрое вымирание более слабых старых особей экономит ресурсы для выживания молодых и сильных.
Математическая основа модели – использование принципа мультиагентного моделирования. Эксперименты in silico подтвердили отсутствие фатальных противоречий в наших логических построениях. Присутствие старых особей при включении программы старения в 25–30 лет дает 24–26%-ную прибавку к продолжительности существования популяции.

Материалы для скачивания

Вы можете скачать статьи в формате pdf (для их просмотра потребуется Acrobat Reader или аналогичная программа). Также вы можете скачать упомянутые в статьях модели. Все они реализованы на платформе Java SE, так что для их запуска вам потребуется установка на компьютер JRE. Более подробные рекомендации вы получите непосредственно на странице скачивания