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ALTERN
Was ist Altern?
• komplexer biologischer, physiologischer Vorgang des
späteren Lebensabschnittes
• Altern ist keine Krankheit
• zunehmend reduzierte Anpassungs- und Reaktionsfähigkeit
auf innere und äußere Belastungen
ALTERN
Altern
Alterungsprozesse sind charakterisiert durchAlterungsprozesse sind charakterisiert durch
universelles Auftreten (bei allen alten Tieren),
Systemimmanenz (gesetzmäßig),
Progressivität (unumkehrbar)
Jugend Vitalität steigt
Erwachsenenalter Vitalität nimmt langsam ab
Seneszenz regressive Veränderungen deutlich
Alterstheorien
•Genetische Theorie: programierte innere Uhr; Altersgene;
Telomere
•Fehlerkatastrophentheorie: zufällige Fehler bei Translation
und Transkription führen zu veränderten Proteinen, deren
Anhäufung schließlich zur Katastrophe führt.
•Somatische Mutationstheorie: Altersprozeß durch spontane
Zellmutationen.
Absolute Lebensverlängerung (bis dato) nicht zu erreichen, jedoch durch Verbesserung von Gesundheit und Wohlbefinden durch Behandlung und Prophylaxe relative Lebensverlängerung.
Altern der Zelle
intermitotische Zelle < - > postmitotische Zelle
Verminderung von Teilungsrate und Funktion
Zellkern für Altern wesentlicher als Zellplasma
in-vitro: potentiell "unsterbliche" Zellen (Tumorzellen)
sonst (auch in-vitro) begrenzte Teilungskapazität
vermehrte Brückenbildung von Molekülen
Abnahme der Körpergewebe (Ausnahme: Fett)
Telomerverkürzung limitiert proliferative Lebenserwartung
Telomere(TTAGGG)
I. DNA vorZellteilung
V. Krebszellebeginnt sich wieder
zu teilen
II. Keimzelle
Telomerase &
nur DNA-Polymerase
III. DNA nachTeilung
IV. Zelle teilt sich nicht mehr
Telomerenvollständig repliziert
Telomerenvollständig repliziert
n
Telomerenverkürzt
Telomerasereaktiviert
Telomerenendenverloren
Telomere:
Für die DNA-Reproduktion notwendig;
• werden mit jeder Reproduktion verkürzt;
• werden in Stamm-, Keim- und Krebszellen mittels Telomerase neugebildet;
•I. Gewebeersatz ist durch genetischen Plan limitiert!
•II. Gegenstrategie: - biolog. Redundanz- Stammzellen
Zelle teiltsich oft
DNA Polymerase
Telomere & Telomerase
Keimbahnzellen Telomerase aktiv,
Telomere bleiben erhalten
Zahl der Zellteilungen
somatische Zellen Telomerase ist inaktiv,
Telomere werden kürzer
abnorme Zellen,
die Signalezum Teilungsstopp ignorieren Telomerase ist inaktiv, Telomere werden kürzer
Schwelle zur Seneszenz:Die meisten Zellen stellen ihre Teilung ein
KriseDie meisten Zellen sterben
immortalisierte somatische Zellen und Tumorzellen:
Telomerase ist aktiv, Telomere bleiben in
allerdings kürzerer Länge erhalten
Tel
om
erlä
ng
e
StammzellenTotipotente
Stammzellen (Sz)
Keimlinien SzSomatische Sz
Somatische Linie
Leber
Pankreas
Gehirn BlutPeriphere Nerven
Neuroendokrine Zellen
Schwann´sche Zellen
pigmentierte Zellen
glatte Muskelzellen
Endodermale Sz ZNS Sz Blut Sz
Neuralrohr
Periphere Nerven SzErfolgreiche
Einnistung
Erfolglose
Einnistung
SSz KSz
Geschlechts-
falte
Zelltod ?
(oder TSC)?
Primitive KSz
Selbst-Erneuerung ?
Fixierung auf
Protogameten
Caenhorhabditis elegans
Mund Sinnesnervenfasernormaler Wurm Ko- (DAF-2-R-) Wurm (lebt länger)
beschädigte Sinnesnerven
veränderterRezeptor
Sinnesnervenzelle
Hormone
DAF-2Rezeptor
reproduktiveZellen
beschädigtereproduktiveZellen
Schwanz
Körperzelle
Signal
Signal
Caenhorhabditis elegans
Freiburger Forscher haben bei C. elegans das Enzym
SGK gefunden, das als eine Art Biokatalysator fürs
Altern funktioniert. Fehlt SGK, reagieren die Zellen
der Würmer weniger empfindlich auf Umweltstress -
die Lebenserwartung der Würmer nimmt zu.
Altern
Beginn Alter speziesbedingt unterschiedlich
erste Involutionserscheinungen treten schon mit Ende der Wachstumsphase auf;
AltersAltersinvolutioninvolution: Rückbildung des Körpers im Alter: Rückbildung des Körpers im Alter
Altern
Abnahme von: von:MuskelleistungMuskelleistungHerz-KreislaufleistungHerz-KreislaufleistungNierenfunktionNierenfunktionKnochenmasseKnochenmasseRespiratorischen KapazitätenRespiratorischen KapazitätenAktivität der VerdauungsenzymeAktivität der VerdauungsenzymeFortpflanzungsaktivitätFortpflanzungsaktivitätAktivität des ImmunsystemsAktivität des Immunsystems
-> Infektionsanfälligkeit-> Infektionsanfälligkeit ->-> Tumorinzidenz Tumorinzidenz ->-> Autoimmun-KrankheitenAutoimmun-Krankheiten
Abnahme der Dichte und Dendriten in NervenzellenAbnahme der Dichte und Dendriten in Nervenzellen
Altersinvolutionen0 20 40 60 80 100 %
0 20 40 60 80 100 %
HirngewichtKörpergewicht
GrundumsatzGesamtkörperwasser
Cerebrale CirculationGesamtzellmasseDauerleistung
HerzindexGlomeruläre Filtration
Fasern in peripheren Nervenmaximale Herzfrequenz
VitalkapazitätHandmuskelkraft
AtemgrenzwertRenaler Plasmafluß
ExspirationsstoßMaximale O2-Aufnahme
Kompressionsfestigkeit LendenwirbelGeschwindigkeit der pH Regulation
Thymushormone im Plasma
Mensch:
Altern
Phasen: Wachstum -> Reife -> Alter
bei Hund und Katze ist der Übertritt in die Seneszenz von Rasse und Grösse abhängig (kleinere Hunde werden später seneszent als größere).
Altern im Vergleich
Mensch
mittelgroßer Hund
Riesenrasse
kleine Rassen
10 20 30 40 50 60 70 Jahre
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Jahre
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Jahre
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 Jahre
Alterskriterien
verminderte Leistungsbereitschaftverminderte Leistungsbereitschaft
erhöhtes Ruhe- und Schlafbedürfniserhöhtes Ruhe- und Schlafbedürfnis
vermindertes Bewegungsbedürfnisvermindertes Bewegungsbedürfnis
AltersphysiognomieAltersphysiognomie
Ergrauen des HaarkleidsErgrauen des Haarkleids
Ansteigen der MultimorbiditätAnsteigen der Multimorbidität
Altersinvolution
Vitalität100%
50%
10 20 40 50 60 70 80 90
Entwicklung WHO-Definition Altern (Seneszenz)
alternder,älterer,
alter,sehr alter Mensch
Jahre/TodBasisbelastung
Hochleistungssport
geforderte Leistung
LeistungsknickSport
Geburt
30 100
Entwicklungs-, Reife-, Rückbildungs-, Greisenalter
Altern
Physiologische Altersveränderungen:Physiologische Altersveränderungen:
besonders an besonders an steuerndensteuernden Systemen: Systemen:
NervensystemNervensystem (Lipofuszin) (Lipofuszin)
Immunsystem Immunsystem (T-Zellen)(T-Zellen)
EndokrinesEndokrines System (Wachstumshormon) System (Wachstumshormon)
Altersinvolution
FolgenFolgen der der AltersinvolutionAltersinvolution (Rückbildung des Körpers im Alter) (Rückbildung des Körpers im Alter)
KörpermasseKörpermasse nimmt ab (abgesehen vom Fettgewebe, das mit nimmt ab (abgesehen vom Fettgewebe, das mit dem Alter zunimmt). Besonders Bindegewebe betroffen, dessen dem Alter zunimmt). Besonders Bindegewebe betroffen, dessen Elastizität, Permeabilität und die Widerstandkraft gegenüber Elastizität, Permeabilität und die Widerstandkraft gegenüber traumatischen Einflüssen sowie Heilungstendenz abnimmt.traumatischen Einflüssen sowie Heilungstendenz abnimmt.
Bezüglich ZNS Bezüglich ZNS VerhaltensänderungenVerhaltensänderungen wie verminderte wie verminderte Folgsamkeit, „Mürrisch“-sein und verlangsamte Reaktion auf die Folgsamkeit, „Mürrisch“-sein und verlangsamte Reaktion auf die Umwelt. Erlerntes wird vergessen, Neues schwerer Umwelt. Erlerntes wird vergessen, Neues schwerer hinzugelernt. "Eigenwilligkeit" und zunehmendes hinzugelernt. "Eigenwilligkeit" und zunehmendes Schlafbedürfnis oder Veränderungen des Schlaf-Wach-Schlafbedürfnis oder Veränderungen des Schlaf-Wach-Rhythmus.Rhythmus.
Altersinvolution
verminderte Wasseraufnahme durch Abnahme von Osmorezeptoren im Hypothalamusbereich und vermindertem Durstgefühl.
Verlust von Muskelzellen und Fibrose (bindegewebiger Ersatz)
Reduktion der Knochenmasse, Corticalis dünner, Osteoporose durch erhöhte Osteoklastenaktivität, verminderte Osteoblasten-funktion bzw. verminderte Mineralisation durch verminderte Ca-Verfügbarkeit.
Zunahme an Gelenkserkrankungen durch degenerative Erscheinungen am Gelenksknorpel; Abnahme der Elastizität (Chondroitinsulfat).
Altersinvolution
Erhöhung Erhöhung der Streßanfälligkeit, Tendenz zum Überwiegen des Cortisol/ACTH-Systems
Erhöhte Infektionsbereitschaft, herabgesetzte Abwehraktivität
Geringeres Bewegungsbedürfnis, Abnahme Grundumsatz (20 - 40 %) -> Futterumstellung (energieärmer) notwendig!
Herz/Kreislauf: Fett- und Lipofuszin-Ablagerung, Tendenz zu Hypertrophie, Arteriosklerose (?), Klappen-Fibrose, verminderte Durchblutung, herabgesetzte Leistungsfähigkeit, geringere Frequenzsteigerung bei Belastung, Bluthochdruck (?);
Altersinvolution
Respirationstrakt: Dyskrinie (zähes Sekret) durch verminderte Sekretion und Funktionsverluste der Cilien; durch verminderte Clearancefähigkeit Tendenz zur chronisch obstruktiven Pneumopathien (COPD, RAS); Vitalkapazität vermindert, Hustenreizschwelle erhöht.
Digestionstrakt: Durch Demineralisation des Kiefers Zahnverluste; Tonusverlust des Schlundes, Verminderung der Funktionen von Magenschleimhaut, Leber und Pankreas -> latente Beeinträchtigung der Verdauungsfunktion. der Verdauungsfunktion.
Altersdispositionen Organsysteme
Tote (/100000) je Lebensalter
10 30 50 70 90 Jahre
2400
2200
2000
1800
1600
1400
1200
1000
800
600
400
200
Knochen
Lunge
Leukämie
Niere
Darm
Mensch: