Das Altern FLORIAN UND MATHIAS

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

Unterscheidung und Abgrenzung ALLGEMEINES UNTERSCHEIDUNG

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

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

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)

Vom Altern betroffene Organismen und Ausnahmen

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

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.

Altersbedingte Veränderungen beim Menschen

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

Genetik

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)

Genetische Veränderungen

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

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

Modellorganismen

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)

Alternstheorien SCHADENSTHEORIEN TELOMER-HYPOTHESE APOPTOSE ENTZÜNDUNGSALTERN

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

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

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

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

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

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

ASYMMETRISCHE VERERBUNGSMUSTER EVOLUTIONÄRE HYPOTHESEN Geschlechtsunterschiede ASYMMETRISCHE VERERBUNGSMUSTER EVOLUTIONÄRE HYPOTHESEN

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

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

GENTECHNISCHE ANSÄTZE Maßnahmen gegen das Altern KALORIENRESTRIKTION WIRKSTOFFE GENTECHNISCHE ANSÄTZE

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

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

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

Danke für eure Aufmerksamkeit 