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: