Biochemia - wykład (6.4.2011)

PROCESY STARZENIA SIĘ

Nieuchronny los?

1. Procesy starzenia się

- związek z funkcjonowaniem genów (informacja w genach)

- ontogeneza → rozwój osobniczy (funkcjonowanie)

- każdemu gatunkowi przypisany jest średni czas życia (uwarunkowany genetycznie), np. człowiek żyje 5x dłużej niż kot, a kot żyje 5x dłużej niż mysz

• Chomik syryjski 10 lat (max. długość życia), 2 lata (średnia długość życia)

• Nietoperz - 46 lat (18 lat)

• Słoń - 80 lat (75 lat)

• Człowiek - 122 lata (63 lata)

- August Weissmann (embriolog) - wyróżnił 2 linie komórkowe:

• Soma (ciało) - komórki somatyczne umierają

• Komórki linii płciowej (namiastka nieśmiertelności - początek nowego pokolenia)

- średni czas życia człowieka obecnie - ( K-80 lat, M-70lat) - wydłużył się w porównaniu do poprzednich lat

- max dla człowieka dotychczas - 122 lata ( rekord długowieczności - Francuzka Jeanie Calment)

2. Badania stulatków w Polsce 2001r. (polstu2001) - medyczne i genetyczne:

*polstu2001 - informacje w Internecie pod tym hasłem

- ok. 2500 osób

- 80% - kobiety, 20% mężczyźni

- co 5 nie cierpiał na poważne choroby ( co 10 na cukrzycę)

- obturacyjna choroba płuc - 8%

- nowotwory - 13% (głównie skóry - powolny, nieleczony)

- nadciśnienie tętnicze - 40%

3. Dziedzicznie uwarunkowane zespoły przedwczesnego starzenia - progerie

- choroba Wernera

- choroba Hutchinsona-Gilforda (HGP)

• Dzieci 10x szybciej się starzeją (dziecko ma np. 8 lat a organizm 80-latka)

HGP:

- uszkodzenie w obrębie genu kodującego laminę (odpowiedzialna za polimeryzację otoczek błony jądrowej, „blaszki” otoczki)

- otoczka laminowa - nieprawidłowa → niestabilność jąder komórkowych

- inhibitor transferazy fernyzylowej - po zastosowaniu leku poprawił się stan komórkowy, odwraca uszkodzenie komórki (przeciwnowotworowe działanie)

Starzenie - utrata zdolności do podziału komórek wszystkich typów

Apoptoza - „śmierć” tylko jednej komórki

Zespół Downa, cukrzyca:

- osoby chore starzeją się szybciej

Hayflick:

- limit podziałowy (Hayflicka)

- komórki dzielą się określoną ilość razy (52), po czym tracą zdolność do podziału

- przestają się dzielić - umierają

- badania w hodowli komórkowej fibroblastów w latach 60-tych

Telomery:

- chronią ramię chromosomu („jak skuwka przy sznurowadle” )

- po każdej rundzie podziałowej skracają się

- 20 000 par zasad (w komórkach zarodkowych), 6-8 000 par zasad (u osób starszych)

- mimo działania telomerazy (rybozym, enzym), która dobudowuje telomery po podziale - w wieku starszym działa ona mniej skutecznie ( mniejsza aktywność), u noworodków - nadreaktywność

4. W latach 90 (1997r.) poszukiwano genów odpowiedzialnych za proces starzenia się (tzw. geny starzenia):

- doniesiono o odkryciu genu długowieczności p21

- białko to (produkt genu) - to białko supresorowe - zatrzymuje cykl podziałowy po wykryciu uszkodzeń DNA

- zatrzymano wiec ten gen - komórka dzieliła się dalej (przedłużono czas ich życia), nasilona proliferacja

- jednak zauważono, że dzieliły się też te komórki, które miały uszkodzenia DNA - prowadziło to do transformacji nowotworowej

- badania te nie wniosły nic dobrego - geny supresorowe bronią nas przed transformacją nowotworową

- poszukiwano więc innych genów

- zbadano polskich stulatków pod kątem genu apoE

- apoE ma kilka wariantów: apoE 2,3,4

- u polskich stulatków: brak apoE4 (posiadanie więc tej wersji sprzyja długowieczności, jednak sprzyja też rozwojowi chorobie Alzheimera)

5. Teoria Maxa-Rubnera - teoria tempa życia:

- im szybsze tempo metabolizmu, tym krótszy okres życia

- mitochondriom - odmierza czas życia komórki

- mitochondrium myszy metabolizuje 40x szybciej niż człowieka i żyją 40x krócej

- myszy transgeniczne z dodatkowym genem katalzy - żyją o 20% dłużej

Harman - promował teorię wolnorodnikową, w latch 50-tych

5. Cztery najlepiej udokumentowane i najpopularniejsze teorie wyjaśniające procesy starzenia:

• Starzenie to wynik działania wolnych rodników tlenowych (WRT), które w sposób nieunikniony powstają w mitochondriach (siłowniach komórek) organizmów oddychających tlenowo (do których należy też człowiek). WRT działają destrukcyjnie na składniki komórek takie jak DNA, białka, lipidy, węglowodany, a uszkodzenia tego typu kumulują się z wiekiem.

• Starzenie i średnia długość życia organizmów poszczególnych gatunków zależą od działania określonych genów i są wynikiem ewolucji.

• Zmiany pojawiające się w późnym wieku to wynik procesu glikacji (nieenzymatycznego przyłączania reszt cukrowych) białek. Efektem jest nieprawidłowe funkcjonowanie białek - podstawowych molekuł, na których opiera isę życie zarówno komórek drożdży jak i człowieka.

• Starzenie to wynik spadku efektywności mitochondriów komórek w wyniku działania WRT. Uszkodzenie zawartego w mitochondrium DNA (mDNA) wyzwala kaskadę procesów biochemicznych pchających komórki ku śmierci, a przez to ograniczających wydolność całego organizmu. Ta teoria i pierwsza z wymienionych wzajemnie się uzupełniają.

6. „Głodzenie” - restrykcja kaloryczna (prawidłowe odżywianie się, ograniczenie kalorii) - przedłużenie życie.

- wiąże się to ze spowolnieniem tempa metabolizmu

- ma to wpływ na nasze geny

8% - ↓ masy ciała

- ↓glukozy

- ↓ insuliny

- HDL > LDL

→ badanie przeprowadzone na 2 grupach ludzi (grupa badana i kontrolna) i grupie szczurów

- gen SIRT-1 - synteza sirtiuny - przedłużenie życia niedożywionych szczurów w wyniku większej ekspresji

- nutrigenomika - nauka o odżywianiu

- resweratrol - podobne działanie do sirtuiny (karmiono nim zwierzęta)

7. Dwie twarze genu starości:

1

---