Post on 05-Apr-2015
FLORIAN UND MATHIAS
Das Altern
Inhalt
Unterscheidung und AbgrenzungVom Altern betroffene Organismen und
AusnahmenAltersbedingte Veränderungen beim
MenschenGenetikGenetische VeränderungenModellorganismenAlternstheorienGeschlechtsunterschiedeMaßnahmen gegen das Altern
- ALLGEMEINES- UNTERSCHEIDUNG
Unterscheidung und Abgrenzung
Allgemeines
fortschreitender, nicht umkehrbarer biologischer Prozess
meisten Organismen sind betroffenmaximale Lebensspanne der betroffenen
Organismen wird maßgeblich durch Altern bestimmt
es gibt viele verschiedene Antworten auf die Frage warum Organismen altern, jedoch bis heute keine wissenschaftlich akzeptierte umfassende Antwort, da viele Mechanismen des Alterns noch unverstanden
Unterscheidung
Primäres Altern (physiologisches Altern):zelluläre Alternsprozesse unabhängig von
Krankheiten, welche maximal erreichbare Lebensspanne definieren (beim Menschen etwa 120 Jahre)
kann bisher beim Menschen nicht verhindert werden, in verschiedenen Tiermodellen (Bakterien, Pilze, Pflanzen, Tiere die einfach gezüchtet und untersucht werden können) konnte jedoch durch bestimmte Maßnahmen (Kalorienrestriktion [30-50% reduzierte Nährstoffaufnahme], die Gabe von Rapamycin [Immunsuppressivum]) das primäre Altern verlangsamt werden
Unterscheidung - Fortsetzung
Sekundäres Altern: Folgen äußerer Einwirkungen, welche maximal erreichbare
Lebensspanne verkürzen wie z.B. Krankheiten, Bewegungsmangel, Fehlernährung, Suchtmittelkonsum
Seneszenz ist altersbedingte Zunahme der Sterberate und/oder Abnahme der Fruchtbarkeit
maximale Lebenspanne von Organismus zu Organismus unterschiedlich (Eintagsfliege – Schildkröte), wobei bei meisten Organismus durch Krankheiten, Unfälle oder Fressfeinde diese nicht erreichen; beim Menschen nähern sich immer mehr Menschen der maximalen Lebensspanne an
weitere nicht biologische Formen des Alterns vorhanden (psychologisches/soziales Altern)
Vom Altern betroffene Organismen und
Ausnahmen
Betroffene Organismen und Ausnahmen
alle Organismen mit somatischen (diploiden) Zellen und Gameten (Keimzellen; haploide Zellen) altern und sind sterblich
niedere Organismen, die keine Trennung in Gameten und somatische Zellen aufweisen altern nicht und sind potenziell unsterblich (z.B. Prokaryoten, Protozoen wie Amöben und Algen und Arten mit ungeschlechtlicher Teilung wie Süßwasserpolypen)
eine Vielzahl von Pflanzen nicht betroffen wie z.B. die Stieleichel
Betroffene Organismen und Ausmahmen - Fortsetzung
Wenige höhere Organismen ebenfalls nicht betroffen, wobei aufgrund der Beweislage noch nicht ausreichend wissenschaftlich bewiesenKlippenbarsch (205 Jahre altes Exemplar
nachgewiesen)Amerikanische SumpfschildkröteNacktmull
Diese potenziell unsterblichen Organismen sterben jedoch in der Regel durch äußere Einflüsse wie ökologische Veränderungen, Fressfeinde etc.
Altersbedingte Veränderungen beim
Menschen
Altersbedingte Veränderungen beim Menschen
an Sinnesorganen an Hormonsysteman Herz-Kreislauf-System und Atemtraktan Urogenitaltraktan Blut- und Immunsysteman Skelett und Muskulaturan Nervensystem
Aufgrund dessen, höhere Sterblichkeitsrate durch meist altersbedingte Erkrankungen wie Herzkrankheiten, Krebs, Schlaganfälle
Genetik
Genetik
extreme Unterschiede zwischen Spezies durch genetische Voraussetzungen
Anteil der genetischen Disposition an Lebenserwartung liegt bei etwa 20 bis 30%
Altern wird durch andauernde Ansammlung somatischer Schäden hervorgerufen, die Folge der Begrenztheit des menschlichen Körpers sind (bezüglich auf Wartung und Reparatur)
Altern ist in Natur Begleiterscheinung, da Tiere selten am Alter, sondern durch externe Ursachen umkommen oder einen Fortpflanzungstod erleiden (Spinnen, Lachse, Kraken, Beutelmäuse)
Genetische Veränderungen
Genetische Veränderungen
Fadenwurm (maximale Lebenspanne von wenigen Wochen) und Mensch (maximale Lebenspanne von etwa 120 Jahren) haben in Evolution gemeinsamen Vorfahren, welcher vermutlich ähnliche maximale Lebensspanne wie Fadenwurm hatte durch Mutation/Selektion stieg der Wert über das 2000-Fache Suche nach Genen, die fürs Altern verantwortlich sind birgt
Problem, da in Naturspontane Mutationen Gene betreffen können, die
unmittelbar Einfluss aufs Altern habenErbkrankheiten (Progerie) bei denen die Betroffenen
5 bis 10-mal schneller Altern; mittlere Lebenserwartung beträgt etwa 14 Jahre, da Anfällig für Krankheiten wie Herzinfarkte, Schlaganfälle
Genetische Veränderungen - Fortsetzung
Dwarf-Mäuse sind Mutanten der Farbmaus, welche bedingt durch spontane Genmutationen Defizit an Wachstumshormonen aufweisen, wodurch die maximale Lebenspanne um 68% (Weibchen) bzw. 49% (Männchen) höher als bei Mäusen ohne Mutationen ist; betroffene Mäuse sind unfruchtbar (alle Weibchen, meisten Männchen) und sind um etwa 67% leichter als der Wildtyp
Forkhead-Box-Protein O3 (FOXO3) tritt nachweisbar bei überdurchschnittlich Älteren Menschen vermehrt auf Einfluss von FOXO3 auf Lebenserwartung (Menschen)
Gerontogene sind Gene die, wenn sie deaktiviert sind die maximale Lebenserwartung der untersuchten Modellorganismen (Fadenwurm, Taufliege) erhöhen, was als Beweis dafür gilt, dass Altern durch spezifische Gene reguliert wird
Modellorganismen
Modellorganismen
kurzlebige Spezies wie Taufliegen, Fadenwürmer und Farbmäuse werden für Grundlagenforschung über Vorgänge und Ursachen des Alterns genutzt
werden getestet auf Auswirkungen aufs Altern durch potentielle Wirkstoffe, Ernährung, andere äußere Einflüsse, Manipulationen des Genoms
Genom bestimmter Spezies für Forschung besonders interessant, da diese vergleichsweise alt werden (Nacktmull, Little Brown Bat (amerik. Fledermausart), Grönlandwal)
- SCHADENSTHEORIEN- TELOMER-HYPOTHESE
- APOPTOSE- ENTZÜNDUNGSALTERN
Alternstheorien
Schadenstheorien
Altern kommt durch Summe von Schäden zustandeFreie Radikale beschädigen die Organismen
Experimente mit Radikalfängernwerden als potentielle Wirkstoffe angesehen
Antioxidantien wirken nur bei wenigen OrganismenBeim Menschen vermutlich nicht
Schäden in Aminosäurensequenzen sind verantwortlich fürs Altern
Telomer-Hypothese
Telomere am Ende der Chromosome verkürzen sich ab Zeitpunkt der Geburt
Ab einer bestimmten Telomerlänge hört die Zelle auf sich zu teilen
Dieser Zeitpunkt ist von Zelltyp und Spezies abhängig
Spezies Maximal Alter in Jahren
Maximale Anzahl der Zellteilungen
Galapagos-Riesenschüldkröte
175 125
Mensch 110 60
Hauspferd 46 82
Haushuhn 30 35
Hauskatze 28 92
Känguru 16 46
Amerikanischer Nerz 10 34
Hausmaus 4 28
Schaf Dolly als BeweisAus Zellen mit bereits verkürzten TelomerenStarb deutlich vor der mittleren Lebenserwartung
Es gibt Organismen auf die die Telomer-Hypothese nicht zutrifft
Apoptose
Apoptose = programmierter ZelltodOrganismus tötet Zellen die von der Norm
abweichen gezielt abBeim Altern betrifft dies besonders
Muskelfaserzellen (Herzmuskel, etc.)
Entzündungsaltern
Vermehrte Ausschüttung von entzündungsfördernden ZytokinenZytokin = Glykoprotein, das das Wachstum und die
Differenzierung der Zelle bestimmt
Systematische und chronische EntzündungEntzündungen schaden Zellen
- ASYMMETRISCHE VERERBUNGSMUSTER- EVOLUTIONÄRE HYPOTHESEN
Geschlechtsunterschiede
Asymmetrische Vererbungsmuster
Weibchen haben zwei X ChromosomenDas X Chromosom ist somit teilweise geschützt
Männchen haben ein X und ein Y ChromosomEine Mutation auf dem X Chromosom wirkt sich also
in jedem Fall aus => höhere Sterberate
Evolutionäre Hypothesen
Wettkampf unter Männchen um WeibchenAuswirkungen auf Wachstum und Verhalten
Männchen verbrauchen Ressourcen auf Fortpflanzungsstrategien=> höhere Sterberate
- KALORIENRESTRIKTION- WIRKSTOFFE
- GENTECHNISCHE ANSÄTZE
Maßnahmen gegen das Altern
Kalorienrestriktion
Reduzierung der Nahrungsaufnahme (weniger Kalorien)
Altersbedingte Krankheiten werden verhindert bzw. verzögert
Leben in völliger Askese allerdings nicht praktikabel und teilweise ungesund
Bewirkt höhere Selbsterhaltung auf Kosten der Fortpflanzung
Wirkstoffe
Kein wirksames zugelassenes Heilmittel vorhanden
Grauer Markt für vielversprechende Anti-Aging-HormoneNachgewiesen unwirksam oder nachteiligWirken angeblich, weil sie die Hormonspiegel wieder
erhöhen
Immunsuppressivum Sirolimus (Rapamycin)Bei Farbmaus 9% (Männchen) bzw. 14% (Weibchen)
verlängertNebenwirkungen betreffen Immunsystem
Genetische Ansätze
Entschlüsselung des menschlichen GenomsAlterungs-Gene identifiziert
Potenzial der molekularbiologischen Interventionen an Dwarf-Mäusen gezeigt
Beeinflussung des menschlichen Alterns noch nicht absehbar
Danke für eure Aufmerksamkeit