GERONTOLOGIA

Gerontologia – nauka badająca zjawiska związane ze starzeniem się; zajmuje się szerokim zakresem zagadnień, od biologii i genetyki, poprzez medycynę, psychologię, po socjologię i demografię

Geriatria – nauka o chorobach wieku podeszłego, zajmująca się leczeniem, profilaktyką i ochroną zdrowia w okresie starości

Starzenie się - normalny, długotrwały i nieodwracalny proces fizjologiczny, zachodzący w osobniczym rozwoju żywych organizmów; procesy starzenia się rozpoczynają się w wieku średnim i nasilają z upływem czasu

Starość – taki stopień zaawansowania procesów starzenia się człowieka, który w istotnym stopniu ogranicza procesy biologiczne i adaptacyjne

Początek starości: 60 (WHO) lub 65 r.ż.

Podział starości:

-Starość wczesna (wiek podeszły)65-74 lat

-Starość późna 75-89 lat

-Starość bardzo późna (długowieczność)≥ 90 lat

Czym jest starzenie się?

„Nie istnieje żaden określony wiek człowieka, który można byłoby przyjąć za początek starzenia się organizmu. Nie istnieje też jednoznaczna definicja tego procesu, a jego mechanizm jest nadal daleki od poznania. W tej sytuacji dogodne jest założenie, że zmiany zachodzące w organizmie z upływem czasu i będące jego funkcją są przejawem starzenia się.”

-Jest wszechobecne (dotyczy materii ożywionej i nieożywionej)

-Nie jest związane wyłącznie z upływem czasu

-Wiek kalendarzowy ≠ wiek biologiczny

-Stanowi manifestację zmian biologicznych zachodzących przez jakiś czas

-Jest procesem postępującym, przebiegającym jednokierunkowo

-Jest procesem powolnym i długotrwałym

Starzenie się człowieka

1-Trójwymiarowość starzenia

-Starzenie się gatunku

-Starzenie osobnicze

-Starzenie populacyjne

2-Wielopłaszczyznowość starzenia

-Płaszczyzna biologiczna

-Płaszczyzna psychologiczna

-Płaszczyzna społeczno-socjalna

3-Etiopatogeneza wieloczynnikowa

-Czynniki determinujące (genom i własny metabolizm)

-Czynniki modyfikujące starzenie: Osobnicze (choroby, zaburzenia regulacyjne); Środowiskowe

;Stres psychiczny; Warunki socjalno-społeczne

Miary starzenia się człowieka

-Wymiar subiektywny – samopoczucie własne

-Wygląd zewnętrzny

-Wskaźniki wieku biologicznego- uwodnienie tkanek

-Skala wieku sprawnościowego

-Wiek kalendarzowy

Starzenie pomyślne – zmiany wynikające wyłącznie z procesu starzenia, nie powikłane przez warunki środowiskowe, styl życia i choroby

Starzenie patologiczne – zmiany wynikające z połączonych następstw procesu starzenia, chorób, niekorzystnych warunków środowiska i stylu życia.

Maksymalna długość życia człowieka (maximal life span): 110-120 lat

Starzenie populacji

-Przeciętna długość życia

-Przeciętne dalsze trwanie życia

-Wielkość frakcji

Przewidywane dalsze trwanie życia

Oblicza się na podstawie liczby lat, które przeżyła co najmniej połowa populacji w danych warunkach umieralności (obliczeń dokonuje się dla noworodków, dzieci i dorosłych urodzonych w tym samym roku)

Społeczeństwo stare (wg ONZ) – odsetek ludzi > 65 r. ż przekracza 7%

Polska (2004) – 13,1% osób > 65 rż, 2% osób > 80 rż

Dlaczego kobiety żyją dłużej?

-Estrogeny (korzystny wpływ na lipidy)

-Rzadziej palą tytoń

-Rzadziej nadużywają alkoholu

-Zdrowiej odżywiają się (warzywa, mniej mięsa)

-Bardziej dbają o zdrowie (badania kontrolne, profilaktyka)

-Rzadziej otyłość brzuszna

-Rzadziej typ zachowania A

-Rzadziej odrzucają wsparcie ze strony otoczenia

-Opiekują się potomstwem

Krzepcy staruszkowie

-Osoby najstarsze (>95 rż) są często najzdrowsze i najbardziej żywotne z całej populacji osób w podeszłym wieku

-Częstość choroby Alzheimera, cukrzycy, POChP i nadciśnienia tętniczego u stulatków jest zaskakująco mała

-Najstarsi mężczyźni (>80-90 rż) są sprawniejsi umysłowo od kobiet

-Po przekroczeniu 85 rż mężczyźni mają większą szansę na dłuższe i aktywne życie

Starzenie się komórek i tkanek

-Zmiany morfologiczne – inwolucyjne i zwyrodnieniowe

-Zmiany czynnościowe - osłabienie zdolności naprawczych i przystosowawczych

-Fizjologiczne ubytki związane ze starzeniem się pojawiają się stopniowo w komórkach, narządach i tkankach wszystkich starszych członków populacji

Niektóre zmiany związane ze starzeniem się komórek

-Gromadzenie się lipofuscyny,

-Wiązania krzyżowe pomiędzy włóknami kolagenu

-Zwiększenie sztywności błon komórkowych (cholesterol, uszkodzenia przez WRT)

Zaburzenia czynnościowe związane ze starzeniem się

-Polegają na przedłużeniu przystosowania do zmieniających się warunków środowiska zewnętrznego i wewnętrznego

-Jeżeli układ nie zostanie poddany stresowi, homeostaza nie ulega zaburzeniu

Zmniejszenie wrażliwości układu krążenia na stymulację adrenergiczną =Hipotonia ortostatyczna, gorsze przystosowanie do wysiłku

Upośledzenie neurotransmisji cholinergicznej w korze i hipokampie = Pogorszenie pamięci i zdolności uczenia się

Opóźnione wydzielanie insuliny w odpowiedzi na bodziec pokarmowy = Nieprawidłowa tolerancja glukozy, tendencja do cukrzycy typu 2

Upośledzenie termoregulacji = Udary cieplne, hipotermia

Pogorszenie przystosowania narządu wzroku do ciemności = kurza ślepota”, starczowzroczność i widzenia na odległość

Przyczyną utraty sprawności i przedwczesnej śmierci są zazwyczaj choroby przewlekłe. Zmiany starcze odgrywają rolę czynnika torującego drogę patologii. Odróżnienie choroby od inwolucji nie zawsze jest możliwe

Poglądy na temat starzenia się

1-Teorie stochastyczne - zjawiska starzenia zachodzą przypadkowo i nasilają się z czasem

2-Teorie niestochastyczne

Teorie stochastyczne

1-Teoria katastrofy błędów (Orgel; 1963)

Akumulacja błędów w syntezie białka prowadzi do uszkodzenia funkcji komórki

2-Teoria wiązań krzyżowych

Wiązania krzyżowe pomiędzy białkami i innymi makrocząsteczkami prowadzą do chorób i zaburzeń związanych ze starzeniem się. Z wiekiem zwiększa się liczba wiązań krzyżowych w kolagenie pozakomórkowy. Rola w powstawaniu zmętnieniu soczewki oka oraz chorobach kłębków nerkowych.

3- Teoria zużycia

Kumulujące się uszkodzenia istotnych dla życia nieodnawialnych elementów prowadzą do obumierania komórek, tkanek, narządów i organizmu. Z upływem czasu słabną mechanizmy podtrzymujące i naprawcze. Np. uszkodzenia DNA. Korelacja pomiędzy sprawnością naprawy DNA a długością życia gatunku. Procesy naprawy DNA z wiekiem nie ulegają pogorszeniu. Xeroderma pigmentosum (z. progerii) przy wrodzonym upośledzeniu mechanizmów naprawy DNA. Rola białka p53.

4- Teoria wolnych rodników

Gołębie żyją dłużej niż szczury (wytwarzają mniej WRT). U naczelnych aktywność dysmutazy ponadtlenkowej koreluje z długością życia. Mutacje dotyczące enzymów przeciwutleniających skracają czas życia. Z wiekiem zmniejsza się wydolność układu przeciwutleniającego (kontrowersyjne). Podawanie antyoksydantów zwierzętom doświadczalnym powoduje wydłużenie życia(u ludzi: beta-karoten podawany palaczom tytoniu zwiększa zachorowalność na nowotwory złośliwe.

5- Teoria akumulacji mutacji - Starzenie jest wynikiem późnych mutacji, w małym stopniu podlegającym presji naturalnej selekcji

6- Teoria antagonistycznej plejotropii - Proces starzenia jest kontrolowany przez geny, które są niezbędne dla rozwoju i utrzymania organizmu do okresu rozrodczości, po zakończeniu którego zaczynają działać ze szkodą dla organizmu.

Teorie niestochastyczne

1-Teorie zegara biologicznego - Niektóre narządy i układy w sposób zaprogramowany zanikają w pewnych okresach życia (ukł. immunologiczny, neuroendokrynny).

2-Teorie genetyczne - Długość życia jest cechą swoistą dla gatunku. Większa zgodność czasu życia u bliźniąt jednojajowych niż u rodzeństwa. Predyspozycja do długowieczności w niektórych rodzinach. Wyhodowano zmutowane odmiany zwierząt o zwiększonej długości życia.

Genetyka starzenia komórkowego

Doświadczenie Hayflicka: Liczba podziałów komórki jest stałą, genetycznie uwarunkowaną cechą gatunku. Śmierć komórki jest zakodowana w genotypie; proponowane mechanizmy:

-Telomerowa teoria starzenia się

-Hamowanie protoonkogenów c-fos

-Zwiększenie liczby mutacji w mitochondrialnym DNA

-Niedostateczny poziom 5-metylcytozyny

-Rola IL-1α

Potencjał proliferacyjny komórek ludzkich znacznie przekracza 115-120 lat (z wyjątkiem komórek i tkanek szybko dzielących się – np. układu immunologicznego, kości i skóry).

Geny długowieczności

Niektóre geny związane z opornością na stres środowiskowy (wysoka temperatura, niedobór pokarmu lub wody) przedłużają życie zwierząt laboratoryjnych (np. daf-2, pit-1, amp-1, clk-1, p66Shc, sir-2)

„Geny długowieczności” u człowieka

Niektóre warianty apoE (apoE4 - ↑ ryzyko ch. Alzheimera. apoE2 – prawdopodobnie ↓)

Gen kodujący enzym konwertujący angiotensynę

Ograniczenie kaloryczności pożywienia

-Ograniczenie o 30-60% w porównaniu z tym, co jest uznawane za normalne

-Dotyczy to: myszy, szczurów, psów, prawdopodobnie także naczelnych

-Zwierzęta są zdrowsze (rzadko nowotwory, cukrzyca, ch. neurodegeneracyjne)

-Niekorzystne: zaburzenia płodności

-Efekt prawdopodobnie nie zależy od prostego zwolnienia przemiany materii w odpowiedzi na zmniejszoną ilość pożywienia

-Niedostatek kalorii może być rodzajem stresu biologicznego indukującym odpowiedź mającą zwiększyć szanse organizmu na przeżycie

Gen sir-2

-Gen sir-2 koduje białko Sir2 – enzym wycinający grupy acetylowe z histonów, co prowadzi do ciaśniejszego upakowania DNA na histonach i „wyciszenia” genów

-Dodatkowe kopie sir-2 przedłużają życie drożdży, nicieni, muszki Drosophila melanogaster

-Sir2 dla swojej aktywności potrzebuje NAD, jest natomiast hamowany przez NADH; restrykcje kaloryczne indukują ↑ NAD i ↓NADH

Gen sirt-1

-U ssaków genowi sir-2 odpowiada gen sirt-1

-Substraty dla białka Sirt1:histony (wyciszanie genów),białka biorące udział w apoptozie, białka biorące udział w mechanizmach obronnych, białka biorące udział w naprawie DNA, białka biorące udział w reakcji zapalnej, białka biorące udział w procesach wzrostu i rozwoju tkanek, białka biorące udział w regulacji wydzielania insuliny i IGF1, białka biorące udział w metabolizmie glukozy i tłuszczu.

-Udokumentowane efekty zwiększenia stężenia Sirt1:Pozwala komórkom myszy i szczurów przetrwać stres, który normalnie spowodowałby ich programowaną śmierć. U zmutowanych myszy Wallera (↑aktywność enzymu wytwarzającego NAD) neurony stają się bardzo odporne na stres, co chroni je przed udarem, toksycznym wpływem chemioterapii i chorobami neurodegeneracyjnymi

=> Sirt1 promuje naprawę uszkodzeń i daje na nią więcej czasu

Czy są znane mimetyki ograniczenia kalorycznego?

-2DG (2-deoksy-D-glukoza; toksyczna)

-rezweratrol

Rezweratrol

-Składnik czerwonego wina

-Zwiększa aktywność sirtuin (Sir2 i pokrewnych białek)

-Muchy karmione rezweratrolem nie mają zaburzeń płodności

Tajemnice długowieczności

-„Geny długowieczności”

-Niepalenie papierosów

-Racjonalne odżywianie

-Aktywność fizyczna

-Ogólne powodzenie życiowe

-Pogodne usposobienie