Das Altern FLORIAN UND MATHIAS.

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1 Das Altern FLORIAN UND MATHIAS

2 Inhalt Unterscheidung und Abgrenzung
Vom Altern betroffene Organismen und Ausnahmen Altersbedingte Veränderungen beim Menschen Genetik Genetische Veränderungen Modellorganismen Alternstheorien Geschlechtsunterschiede Maßnahmen gegen das Altern

3 Unterscheidung und Abgrenzung
ALLGEMEINES UNTERSCHEIDUNG

4 Allgemeines fortschreitender, nicht umkehrbarer biologischer Prozess
meisten Organismen sind betroffen maximale 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

5 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

6 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)

7 Vom Altern betroffene Organismen und Ausnahmen

8 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

9 Betroffene Organismen und Ausmahmen - Fortsetzung
Wenige höhere Organismen ebenfalls nicht betroffen, wobei aufgrund der Beweislage noch nicht ausreichend wissenschaftlich bewiesen Klippenbarsch (205 Jahre altes Exemplar nachgewiesen) Amerikanische Sumpfschildkröte Nacktmull Diese potenziell unsterblichen Organismen sterben jedoch in der Regel durch äußere Einflüsse wie ökologische Veränderungen, Fressfeinde etc.

10 Altersbedingte Veränderungen beim Menschen

11 Altersbedingte Veränderungen beim Menschen
an Sinnesorganen an Hormonsystem an Herz-Kreislauf-System und Atemtrakt an Urogenitaltrakt an Blut- und Immunsystem an Skelett und Muskulatur an Nervensystem Aufgrund dessen, höhere Sterblichkeitsrate durch meist altersbedingte Erkrankungen wie Herzkrankheiten, Krebs, Schlaganfälle

12 Genetik

13 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)

14 Genetische Veränderungen

15 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 Natur spontane Mutationen Gene betreffen können, die unmittelbar Einfluss aufs Altern haben Erbkrankheiten (Progerie) bei denen die Betroffenen 5 bis 10- mal schneller Altern; mittlere Lebenserwartung beträgt etwa 14 Jahre, da Anfällig für Krankheiten wie Herzinfarkte, Schlaganfälle

16 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

17 Modellorganismen

18 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)

19 Alternstheorien SCHADENSTHEORIEN TELOMER-HYPOTHESE APOPTOSE
ENTZÜNDUNGSALTERN

20 Schadenstheorien Altern kommt durch Summe von Schäden zustande
Freie Radikale beschädigen die Organismen Experimente mit Radikalfängern werden als potentielle Wirkstoffe angesehen Antioxidantien wirken nur bei wenigen Organismen Beim Menschen vermutlich nicht Schäden in Aminosäurensequenzen sind verantwortlich fürs Altern

21 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

22 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 Amerikanischer Nerz 10 34 Hausmaus 4

23 Es gibt Organismen auf die die Telomer-Hypothese nicht zutrifft
Schaf Dolly als Beweis Aus Zellen mit bereits verkürzten Telomeren Starb deutlich vor der mittleren Lebenserwartung Es gibt Organismen auf die die Telomer-Hypothese nicht zutrifft

24 Apoptose Apoptose = programmierter Zelltod
Organismus tötet Zellen die von der Norm abweichen gezielt ab Beim Altern betrifft dies besonders Muskelfaserzellen (Herzmuskel, etc.)

25 Entzündungsaltern Vermehrte Ausschüttung von entzündungsfördernden Zytokinen Zytokin = Glykoprotein, das das Wachstum und die Differenzierung der Zelle bestimmt Systematische und chronische Entzündung Entzündungen schaden Zellen

26 ASYMMETRISCHE VERERBUNGSMUSTER EVOLUTIONÄRE HYPOTHESEN
Geschlechtsunterschiede ASYMMETRISCHE VERERBUNGSMUSTER EVOLUTIONÄRE HYPOTHESEN

27 Asymmetrische Vererbungsmuster
Weibchen haben zwei X Chromosomen Das X Chromosom ist somit teilweise geschützt Männchen haben ein X und ein Y Chromosom Eine Mutation auf dem X Chromosom wirkt sich also in jedem Fall aus => höhere Sterberate

28 Evolutionäre Hypothesen
Wettkampf unter Männchen um Weibchen Auswirkungen auf Wachstum und Verhalten Männchen verbrauchen Ressourcen auf Fortpflanzungsstrategien => höhere Sterberate

29 GENTECHNISCHE ANSÄTZE
Maßnahmen gegen das Altern KALORIENRESTRIKTION WIRKSTOFFE GENTECHNISCHE ANSÄTZE

30 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

31 Wirkstoffe Kein wirksames zugelassenes Heilmittel vorhanden
Grauer Markt für vielversprechende Anti-Aging- Hormone Nachgewiesen unwirksam oder nachteilig Wirken angeblich, weil sie die Hormonspiegel wieder erhöhen Immunsuppressivum Sirolimus (Rapamycin) Bei Farbmaus 9% (Männchen) bzw. 14% (Weibchen) verlängert Nebenwirkungen betreffen Immunsystem

32 Genetische Ansätze Entschlüsselung des menschlichen Genoms
Alterungs-Gene identifiziert Potenzial der molekularbiologischen Interventionen an Dwarf-Mäusen gezeigt Beeinflussung des menschlichen Alterns noch nicht absehbar

33 Danke für eure Aufmerksamkeit 