FLORIAN UND MATHIAS

Das Altern

Inhalt

Unterscheidung und AbgrenzungVom Altern betroffene Organismen und

AusnahmenAltersbedingte Veränderungen beim

MenschenGenetikGenetische VeränderungenModellorganismenAlternstheorienGeschlechtsunterschiedeMaßnahmen gegen das Altern

- ALLGEMEINES- UNTERSCHEIDUNG

Unterscheidung und Abgrenzung

Allgemeines

fortschreitender, nicht umkehrbarer biologischer Prozess

meisten Organismen sind betroffenmaximale 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 bewiesenKlippenbarsch (205 Jahre altes Exemplar

nachgewiesen)Amerikanische SumpfschildkröteNacktmull

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 Hormonsysteman Herz-Kreislauf-System und Atemtraktan Urogenitaltraktan Blut- und Immunsysteman Skelett und Muskulaturan 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 Naturspontane Mutationen Gene betreffen können, die

unmittelbar Einfluss aufs Altern habenErbkrankheiten (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)

- SCHADENSTHEORIEN- TELOMER-HYPOTHESE

- APOPTOSE- ENTZÜNDUNGSALTERN

Alternstheorien

Schadenstheorien

Altern kommt durch Summe von Schäden zustandeFreie Radikale beschädigen die Organismen

Experimente mit Radikalfängernwerden als potentielle Wirkstoffe angesehen

Antioxidantien wirken nur bei wenigen OrganismenBeim 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 46

Amerikanischer Nerz 10 34

Hausmaus 4 28

Schaf Dolly als BeweisAus Zellen mit bereits verkürzten TelomerenStarb deutlich vor der mittleren Lebenserwartung

Es gibt Organismen auf die die Telomer-Hypothese nicht zutrifft

Apoptose

Apoptose = programmierter ZelltodOrganismus tötet Zellen die von der Norm

abweichen gezielt abBeim Altern betrifft dies besonders

Muskelfaserzellen (Herzmuskel, etc.)

Entzündungsaltern

Vermehrte Ausschüttung von entzündungsfördernden ZytokinenZytokin = Glykoprotein, das das Wachstum und die

Differenzierung der Zelle bestimmt

Systematische und chronische EntzündungEntzündungen schaden Zellen

- ASYMMETRISCHE VERERBUNGSMUSTER- EVOLUTIONÄRE HYPOTHESEN

Geschlechtsunterschiede

Asymmetrische Vererbungsmuster

Weibchen haben zwei X ChromosomenDas X Chromosom ist somit teilweise geschützt

Männchen haben ein X und ein Y ChromosomEine Mutation auf dem X Chromosom wirkt sich also

in jedem Fall aus => höhere Sterberate

Evolutionäre Hypothesen

Wettkampf unter Männchen um WeibchenAuswirkungen auf Wachstum und Verhalten

Männchen verbrauchen Ressourcen auf Fortpflanzungsstrategien=> höhere Sterberate

- KALORIENRESTRIKTION- WIRKSTOFFE

- GENTECHNISCHE ANSÄTZE

Maßnahmen gegen das Altern

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-HormoneNachgewiesen unwirksam oder nachteiligWirken angeblich, weil sie die Hormonspiegel wieder

erhöhen

Immunsuppressivum Sirolimus (Rapamycin)Bei Farbmaus 9% (Männchen) bzw. 14% (Weibchen)

verlängertNebenwirkungen betreffen Immunsystem

Genetische Ansätze

Entschlüsselung des menschlichen GenomsAlterungs-Gene identifiziert

Potenzial der molekularbiologischen Interventionen an Dwarf-Mäusen gezeigt

Beeinflussung des menschlichen Alterns noch nicht absehbar

Danke für eure Aufmerksamkeit