ALTERN

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 Alterungsprozesse 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.

intermitotische Zelle < - > postmitotische Zelle 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 II. Keimzelle Telomeren 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 I. DNA vor Zellteilung vollständig IV. Zelle teilt sich nicht mehr repliziert Telomerase & DNA Polymerase nur DNA- Polymerase Telomerenenden Telomere (TTAGGG) Zelle teilt sich oft verloren n Telomerase III. DNA nach Teilung reaktiviert Telomeren verkürzt V. Krebszelle beginnt sich wieder zu teilen Telomeren vollständig repliziert

Telomere & Telomerase Keimbahnzellen somatische Zellen abnorme Zellen, Telomerase aktiv, Telomere bleiben erhalten somatische Zellen Telomerase ist inaktiv, Telomere werden kürzer abnorme Zellen, die Signalezum Teilungsstopp ignorieren Telomerase ist inaktiv, Telomere werden kürzer Telomerlänge Schwelle zur Seneszenz: Die meisten Zellen stellen ihre Teilung ein immortalisierte somatische Zellen und Tumorzellen: Telomerase ist aktiv, Telomere bleiben in allerdings kürzerer Länge erhalten Telomer-Länge Krise Die meisten Zellen sterben Zahl der Zellteilungen

Neuroendokrine Zellen Stammzellen Totipotente Stammzellen (Sz) Somatische Sz Keimlinien Sz SSz KSz Selbst-Erneuerung ? Somatische Linie Primitive KSz Endodermale Sz Neuralrohr ZNS Sz Blut Sz Periphere Nerven Sz Erfolglose Einnistung Erfolgreiche Einnistung Zelltod ? (oder TSC)? Periphere Nerven Neuroendokrine Zellen Schwann´sche Zellen pigmentierte Zellen glatte Muskelzellen Leber Pankreas Gehirn Blut Geschlechts- falte Fixierung auf Protogameten

Caenhorhabditis elegans Ko- (DAF-2-R-) Wurm (lebt länger) normaler Wurm Mund Sinnesnervenfaser beschädigte Sinnesnerven Signal Sinnesnervenzelle veränderter Rezeptor Hormone DAF-2 Rezeptor Körperzelle Signal reproduktive Zellen beschädigte reproduktive Zellen Schwanz

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; Altersinvolution: Rückbildung des Körpers im Alter

Altern Abnahme von: Muskelleistung Herz-Kreislaufleistung Nierenfunktion Knochenmasse Respiratorischen Kapazitäten Aktivität der Verdauungsenzyme Fortpflanzungsaktivität Aktivität des Immunsystems -> Infektionsanfälligkeit -> Tumorinzidenz -> Autoimmun-Krankheiten Abnahme der Dichte und Dendriten in Nervenzellen

Altersinvolutionen 0 20 40 60 80 100 % Mensch: 0 20 40 60 80 100 % 0 20 40 60 80 100 % Mensch: Hirngewicht Körpergewicht Grundumsatz Gesamtkörperwasser Cerebrale Circulation Gesamtzellmasse Dauerleistung Herzindex Glomeruläre Filtration Fasern in peripheren Nerven maximale Herzfrequenz Vitalkapazität Handmuskelkraft Atemgrenzwert Renaler Plasmafluß Exspirationsstoß Maximale O2-Aufnahme Kompressionsfestigkeit Lendenwirbel Geschwindigkeit der pH Regulation Thymushormone im Plasma 0 20 40 60 80 100 %

Phasen: Wachstum -> Reife -> Alter 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 mittelgroßer Hund 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Jahre Riesenrasse 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Jahre kleine Rassen 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 Jahre

Alterskriterien verminderte Leistungsbereitschaft erhöhtes Ruhe- und Schlafbedürfnis vermindertes Bewegungsbedürfnis Altersphysiognomie Ergrauen des Haarkleids Ansteigen der Multimorbidität

Altersinvolution geforderte Leistung Vitalität 100% Hochleistungssport Leistungsknick Sport 50% Entwicklungs-, Reife-, Rückbildungs-, Greisenalter Basisbelastung 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 Jahre/Tod alternder, alter, älterer, sehr alter Mensch Geburt Entwicklung WHO-Definition Altern (Seneszenz)

Altern Physiologische Altersveränderungen: besonders an steuernden Systemen: Nervensystem (Lipofuszin) Immunsystem (T-Zellen) Endokrines System (Wachstumshormon)

Altersinvolution Folgen der Altersinvolution (Rückbildung des Körpers im Alter) Körpermasse nimmt ab (abgesehen vom Fettgewebe, das mit dem Alter zunimmt). Besonders Bindegewebe betroffen, dessen Elastizität, Permeabilität und die Widerstandkraft gegenüber traumatischen Einflüssen sowie Heilungstendenz abnimmt. Bezüglich ZNS Verhaltensänderungen wie verminderte Folgsamkeit, „Mürrisch“-sein und verlangsamte Reaktion auf die Umwelt. Erlerntes wird vergessen, Neues schwerer hinzugelernt. "Eigenwilligkeit" und zunehmendes Schlafbedürfnis oder Veränderungen des Schlaf-Wach-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 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.

Altersdispositionen Organsysteme 2400 Darm 2200 Mensch: 2000 1800 1600 Niere Tote (/100000) je Lebensalter 1400 1200 1000 800 Knochen Leukämie 600 400 Lunge 200 10 30 50 70 90 Jahre