Молекулярно-генетические механизмы старения

СРС 
презентация  
на тему: «Молекулярно-генетические механизмы старения»  
 

 

Карагандинский  Государственный Медицинский Университет

Кафедра молекулярной биологии и медицинской генетики

 

Подготовила: Тлеукулова Айсулу

                              142 ОМФ

Проверили:               Бритько В. В.

Ибрайбеков Ж.Г.

 

Караганда,2012

Содержание

 

1. Введение
2. В поисках «часов» старения
3. Старение и гены
4. Эвололюционная генетика старения
5. Общие признаки и физиология старения
6. Гетерохронность, гетеротопность, гетерокинетичность, гетерокатефтенность.
7. Причины старения. Теории старения.
8. Системные и сетевые механизмы
9. Заключение
10. Список использованной литературы

В течение последних 160 лет ожидаемая продолжительность  жизни в экономически развитых странах  постоянно увеличивалась со средней  скоростью 3 месяца в год. Этот феномен, равно как и существенное постарение населения экономически развитых и  развивающихся стран, то есть увеличение в его структуре доли пожилых, ставшее особенно заметным в последней  четверти XX в, вызвали закономерное и значительное увеличение интереса к геронтологии и прежде всего  к изучению первичных механизмов старения организмов и популяций  и факторов, определяющих продолжительность  жизни.  
           Геронтология (греч. geron, geront(os) - старец + logos учение) - наука, изучающая закономерности старения живых существ, в том числе человека, и старческий возраст. Впервые термин был предложен И. И. Мечниковым в 1903 г. 

 

Наш век  недолог. Нас немудрено 

Прельстить  перелицованным старьем.

Мы верим, будто нами рождено,

Все то, что мы от предков узнаем.

В. Шекспир, 123-й сонет

 

Введение

 

И. И. Мечников

(1845-1916

 В "Этюдах  оптимизма" Илья Ильич подчеркивал,  что изучение старости имеет  не только большой теоретический  интерес, но в то же время  и практическое значение. Современная  геронтология - междисциплинарная наука,  в состав которой входят биология  старения, клиническая геронтология (гериатрия), геронтопсихология и социальная геронтология (герогигиена). Термин "гериатрия" ввел в 1909 г. американский врач И. Л. Нашер. В 1914 г. он опубликовал первую в США книгу, озаглавленную "Гериатрия: болезни пожилого возраста и их лечение".

 

Задача  биологии старения - выяснение первичных механизмов старения организмов и популяций и факторов, определяющих продолжительность жизни. Изучение биологии старения включает как экспериментальные исследования на животных различных видов, так и клинические исследования, людей в различные периоды жизни. Задачей клинической геронтологии (гериатрии), динамически развивающейся области современной медицины, является изучение физиологических и патофизиологических особенностей старого человека, особенностей течения патологических процессов и заболеваний и их лечения. Задачей геронтопсихологии является изучение особенностей психики и поведения лиц пожилого и преклонного возраста. Важным разделом геронтопсихологии является поведенческая геронтология, изучающая возрастные изменения поведения живых существ разных видов. Задача социальной гигиены (герогигиены) - выяснение влияния условий жизни и окружающей среды на старение и продолжительность жизни человека.

 

 

Следует подчеркнуть, что термины, используемые для описания процесса старения, довольно неточны, как не существует и общепринятого  определения самого старения. В англоязычной литературе на русский язык переводятся  одним словом старение. Используя  этот термин, мы будем все же иметь  в виду, что под старением (aging) понимаются изменения, наблюдающиеся в течение жизни, не все из которых обязательно являются неблагоприятными (Finch, 1990). Термином "senescence" С. Е. Finch определяет те возрастные изменения в организме, которые неблагоприятно влияют на его жизненность и функции и вызваны течением биологического времени. Другими словами, этот термин определяет старение как дегенеративный процесс. Таким образом, термину aging в отечественной литературе обычно соответствует термин нормальное или физиологическое старение, тогда как senescence определяют обычно как патологическое старение.

Всю историю идей и концепций в биологии старения можно вкратце охарактеризовать как историю поисков "часов" старения. Выбор "часов" определял  в общей форме и подход к  разработке мер воздействия на механизм этих часов с целью поддержания  его эффективности и долговечности .

 

В поисках  «часов» старения

Кандидаты на роль «часов» старения  

 

Предполагаемые «часы» старения	Теория, гипотеза
ДНК	Теории «катастрофы ошибок», накопления спонтанных мутаций, маргинотомии
Макромолекулы	Теория «сшивок»
Митохондрии	Свободнорадикальная теория
Клетка	«Лимит Хейфлика»
Половые железы	Инволюция половой функции
Надпочечники	Снижение продуктивности депщроэпиандростерона
Щитовидная железа	«Гормон смерти» Денкла
Иммунная система	Иммуностарение
Гипоталамус	Нейроэндокринные теории
Эпифиз	Мелатонин как счетчик  внутреннего времени в солнечных  часах старения

Nascimur uno modo,  
multis    morimu  
Lusius Cestius Pius  
(Одним способом мы рождаемся, 
разными — умираем,  
Луций Цестий Пий.)

 

   Согласно  классическому определению, старение — многопричинный разрушительный процесс, вызываемый комплексом регуляторных и стохастических факторов и определяемый генетически детерминированной биологической организацией живой системы (Фролькис, 1992).

 

    При  выяснении роли генов в регуляции  старения неоценимую  роль сыграли  модельные генетические организмы  (дрожжи, нематоды, дрозофилы, грызуны). В общей сложности на этих  объектах  удалось выявить около  ста консервативных в эволюции  генов, мутации в которых существенно  (иногда в несколько раз) изменяют  длительность  жизни.  Наибольший  интерес  представляют  гены, мутации  в которых увеличивают продолжительность  жизни. Показано, что некоторые  из них в различных аллельных  вариантах принимают  участие   и  в  естественном  варьировании  продолжительности жизни. 

 

Старение  и гены

•  инсулиновый сигналинг

… Мутация  в рецепторе инсулина у нематод  в 2 раза продлевает жизнь. Исследование  этого феномена  выявило механизм долгожительства. В ответ на внешнесредовые стимулы (обилие пищи, обонятельные и вкусовые сигналы) инсулиновый сигналинг в нервной ткани запускает каскад реакций, в том числе опосредованных вторичными  гормонами,  приводящий  к активному росту и развитию организма,  а также к готовности репродуктивной  системы к размножению.

• свободнорадикальная теория старения

… Оксидативный стресс является неотъемлемой частью клеточного старения. Репрессия или сверхэкспрессия  генов ферментов антиоксидантной  защиты  существенно изменяет продолжительность жизни

Эвололюционная генетика старения

 

       Если  человек  будет  всю   жизнь  сохранять  такую   же устойчивость к стрессу  и болезням, какую имеет в возрасте 10 лет, то высока вероятность  того, что он будет жить несколько  сот лет. Причина, по которой  этого не удается достичь, в  том, что у человека  и   у многих, но,  возможно,  не  у  всех животных  способность  к саморегулированию и самоподдержанию снижается с возрастом, вследствие чего вероятность болезней и смерти возрастает.  Это явление носит название «старения» .

      Одним  из центральных догматов исследования  старения был и остается закон  Гомперца. В начале XIX века Бенджамин Гомперц показал, что темп смертности человека возрастает  экспоненциально,  и предположил,  что это свойство  касается всех организмов. Он назвал это явление «законом смертности». В силу экспоненциальной природы гомпертцовской кривой выживания неизбежно наступает момент, когда уже нельзя ожидать выживания ни одного представителя вида (Gompertz, 1825). Как известно, старение происходит лишь в определенный период жизни, тогда как смерть может наступать в любом возрасте. Однако именно старение делает гибель неизбежной, обусловливая снижение способности отвечать на стресс и увеличение частоты патологий.

 

Бенджамин Гомперц

(1779-1865)

Общие признаки и физиология старения

 

• После достижения половой зрелости, организм млекопитающих, включая человека, проходит через ряд структурных изменений, вызванных старением.
• На протяжении веков люди пытались найти способ остановить этот процесс, а начиная с середины ХХ века эти попытки приняли форму направленных биологических и медицинских исследований.
• Хотя исследования физиологии старения, как представляется сегодня, не дадут возможность понять причины процесса старения, исследователи надеются замедлить этот процесс за счёт «лечения» отдельных признаков.

 

• На клеточном уровне старение проявляется в замедлении деления клеток. Частично этот эффект является результатом так называемого предела Хейфлика -  деления соматических клеток. Эта граница связана с отсутствием активной теломеразы, в результате чего конечные участки хромосом, теломеры, сокращаются при каждом делении.
• У человека соматическая клетка может делиться около 52 раз, после чего теломеры исчезают, и в клетках запускается программа апоптоза, «альтруистического самоубийства» клеток.

Для развития старения характерны гетерохронность, гетеротопность, гетерокинетичность, гетерокатефтенность.

 

• Гетерохронность — различия во времени наступления старения отдельных тканей, органов, систем. Так, атрофия тимуса у человека начинается в возрасте 13-15 лет, половых желез — в климактерическом периоде, а некоторые функции гипофиза сохраняются в глубокой старости.
• Гетерокатефтенность — разнонаправленность возрастных изменений, связанных с подавлением одних и активацией других жизненных процессов в стареющем организме.

 

• Гетеротопность —неодинаковая выраженность процесса старения в различных органах, в различных структурах одного и того же органа. Так, старение пучковой зоны коры надпочечника выражено меньше, чем клубочковой и сетчатой зон. Неодинаковые возрастные изменения наступают и различных полях коры головного мозга и т. д.
• Гетерокинетичность — развитие возрастных изменений с различной скоростью. В одних тканях, возникая довольно рано, они медленно и относительно плавно прогрессируют; в других — развиваются позже, но более быстро.

 

Общие признаки и  физиология старения.  

 

• Вес и состав тела.
• Изменения в структурных тканях.
• Обновления клеток.
• Морфология тканей.
• Изменение отдельных систем организма:

1.Кровеносная система

2.Нервная система

3.Эндокринная система

4.Скелет.

Причины старения:

 

• Эволюционно-генетический подход. Гипотеза, которая легла в основу генетического подхода, была предложена Питером Медаваром в 1952 году и известна сейчас как «теория накопления мутаций».
• Эволюционно-физиологический подход. Теория антагонистической плейотропии предсказывает, что должны сушествовать гены с плейотропным эффектом, естественный отбор которых и приводит к возникновению старения.
• Теория «одноразового тела» делает несколько допущений, которые касаются физиологи процесса старения. Согласно этой теории, старение возникает в результате неидеальных функций ремонта и поддержки соматических клеток, которые адаптированы для удовлетворения экологических потребностей.