Biológia | Genetika » Hajnal Katalin - Az öregedés biológiája

Az öregedés biológiája DIPLOMAMUNKA készítette: HAJNAL KATALIN biológia – kémia szakos hallgató témavezető: DR. HOFFMANN GYULA PTE TTK GENETIKAI ÉS MOLEKULÁRIS BIOLÓGIAI TANSZÉK PÉCS, 2005 1 I. BEVEZETÉS 3 II. AZ ÖREGEDÉS FOGALMA4 III. ÖREGEDÉSI ELMÉLETEK, AVAGY MIÉRT ÖREGSZÜNK?6 III. 1 A SZABAD GYÖKÖK ELMÉLETE (VÉLETLENSZERŰ ESEMÉNYEKRE ALAPOZOTT ÖREGEDÉSI ELMÉLET) . 7 III. 2 GENETIKAI ÓRA ÉS A TELOMÉRA ELMÉLET (CÉLSZERŰ ESEMÉNYEKRE ALAPOZOTT ÖREGEDÉSI ELMÉLET) . 10 III. 3 A NEUROENDOKRIN-TEÓRIA (CÉLSZERŰ ESEMÉNYEKRE ALAPOZOTT ÖREGEDÉSI ELMÉLET). 14 III. 3 1“A fiatalság hormonjai”16 IV. “ FIATAL ÖREGEK ” AVAGY FELGYORSULT ÖREGEDÉS AZ EMBERNÉL17 IV. 1 AZ OKOK 19 IV. 2 EGY MÁSIK ÖREGEDÉSI SZINDRÓMA 23 V. AZ ÖREGEDÉS ÉS A TUMOR SZUPPRESSZIÓ25 VI. A KUTATÁSOK TESZTÁLLATAI 29 VI. 1 A CAENORHABDITIS ELEGANS KÍSÉRLETI RENDSZER BEMUTATÁSA 31 VI. 1 1 "Szuperférgek" (még egy kísérlet a C

elegans-sal) 34 VI. 2 A DROSOPHILA MELANOGASTER 35 VI. 3 Öregedés az evolúció szemszögéből 37 VII. HOGYAN VÁLTOZIK SZERVEZETÜNK AZ ÉLETKOR ELŐREHALADTÁVAL? .39 VII. 1 A SZÍV ÉS A KERINGÉSI RENDSZER 39 VII. 2 A CSONTRENDSZER 41 VII. 3 AZ IMMUNRENDSZER 42 VII. 4 A NEUROENDOKRIN RENDSZER 43 VII. 5 A SZAPORODÁS SZERVRENDSZERE: NŐI IVARSZERVEK 45 VII. 6 A SZAPORODÁS SZERVRENDSZERE: FÉRFI IVARSZERVEK 47 VII. 7 A KÖZPONTI IDEGRENDSZER ÉS AZ AGY ÖREGEDÉSE 48 VIII. HOGYAN ÖREGEDNEK SEJTJEINK? 52 IX. MEDDIG IS ÉLÜNK? 56 IX. 1 NEM ÖREGEDŐ ÁLLATOK 56 IX. 2 ROBBANÁSSZERŰ SZAPORODÁS ÉS ÖREGEDÉS 58 IX. 3 SZÁZÉVESEK ÉS ANNÁL IDŐSEBBEK 59 IX. 4 A KALÓRIABEVITEL KORLÁTOZÁSA 61 X. A DIPLOMAMUNKÁM HASZNÁLHATÓSÁGA AZ OKTATÁSBAN ÉS A NEVELÉSBEN .64 X. 1 BEVEZETÉS 65 X. 2 AZ ÓRA OKTATÁSI, NEVELÉSI ÉS KÉPZÉSI FELADATAI 67 X.3 AZ ÖREGEDÉS ÉS AZ ÖREGKORI VÁLTOZÁSOK C TANÍTÁSI EGYSÉG ÓRAVÁZLATA 69 2 IRODALOMJEGYZÉK . 79 1. SZ

MELLÉKLET 80 2. SZ MELLÉKLET 81 3. SZ MELLÉKLET 82 XI. ÖSSZEFOGLALÁS 83 XII. IRODALOMJEGYZÉK 84 FÜGGELÉK.89 ÉRDEKESSÉGEK A NAGYVILÁGBÓL . 89 ÖREGEDÉS ELLENI CSOKOLÁDÉ. 89 ÁFONYA AZ ÖREGEDÉS ELLEN. 89 ÖREGEDÉS ELLENI SZEREK: TM. 90 SEJTALAPÚ TERÁPIA . 90 3 I. Bevezetés Az ember már az ősidőktől fogva próbálta megfejteni az öregedés misztériumát. Minden kor kereste a maga csodatévő “életelixírjét”- a halhatatlanság csodaszerét. Az öregedéssel kapcsolatban két fogalmat kell megemlítenünk: “gerontológia” és “geriátria”. A gerontológia szót Ilja Mecsnyikov vezette be 1903-ban A gerontológia (géron = öregember, -ológia = tudomány, tan ) az öregedési folyamat tudomanyos vizsgálatát jelenti. Alap- és alkalmazott kutatásokkal vizsgálja az életfolyamatok időben előrehaladó változásait, valamint az öregedés orvosi és szociális vonatkozásaival is foglalkozik; nem csak az idős emberek vizsgálatáról

van szó, hanem valamennyi élőlény öregedésének vizsgálatáról. Az öregedéskutatással foglalkozó biológusok legtöbbje éppen ezért biogerontológusnak nevezi magát, így különülve el másfajta gerontológusoktól. A geriátria (idősgyógyászat), a gerontológia egyik ága, szakemberei az idősek egészségügyi problémáival foglalkoznak. A geriátria megelőző, gyógyító és rehabilitáló idősorvoslás. Az öregedés folyamatának meghatározása és analízise csak a XX. században indult meg. Gerontológiai kutatócsoportok (1945 Amerikai Gerontológiai Társaság; 1956 Szovjet Gerontológiai Intézet stb.) sorának alakulása és konferenciák sorozata jelezte, hogy valami elkezdődött az öregedés kutatásában. A XXI század pedig már az anti- aging korszaka, melynek fő célkitűzése a minőségi öregedés és öregkor. A biogerontológia jelentősége napjainkban hihetetlenül megnőtt az Egyesült Államokban és a többi fejlett országban.

Országos kutatóintézeteket hoznak létre, magánszervezetek alakulnak, hogy pénzeszközöket teremtsenek fiatal kutatók számára. A legjobban ismert, legsikeresebb ilyen magánszervezet az USA-ban a New York- i központú Amerikai Öregedéskutatási Szövetség (American Federation for Aging Research). Az öregedéskutatásban már egy közelgő új korszakot jeleznek a biotechnológiai cégek (Geron). De mi is az öregedés valójában? Hogyan tudnánk ezt a kicsit sem egyszerű fogalmat meghatározni? 4 II. Az öregedés fogalma Az öregedést úgy definiálhatjuk mint a szervezet reprodukciós érettsége után fellépő progresszív funkcionális kapacitáscsökkenést [1]. Egy másik definíció szerint: az öregedés időben elkerülhetetlenül és törvényszerűen kiszélesedő, jóval az öregkor előtt fejlődő, soklépcsős biológiai folyamat, amely elkerülhetetlenül a szervezet alkalmazkodóképességének csökkenéséhez, a halál

valószínűségének növekedéséhez vezet. Az öregedés az önszabályozó mechanizmusoknak potenciális lehetőségeinek a csökkenése a genetikai apparátus szabályozásában bekövetkezett primer változások során. Az öregedés belső ellentmondást tartalmazó folyamat, amelynek során nemcsak anyagcsere-és funkciózavar, degradálódás jelentkezik, hanem az alkalmazkodást elősegítő fontos mechanizmusok is mobilizálódnak [2]. A kutatók régi törekvése, hogy meghatározzák, melyik az az életkor, amelyben beköszönt az öregség. Ez az életkor természetesen nem lehet egy éles határvonal, hiszen az öregedés sem egyik napról a másikra következik be, hanem egy fokozatos folyamat eredménye. A gerontológiában kétféle életkort különböztetünk meg: • kronológiai kort, azaz a naptári, anyakönyvi életkort • biológiai életkort akkor alkalmazzuk az életkor meghatározásához, amikor a szervezet tényleges, fiziológiás

állapotát vesszük figyelembe A mai napig sincs egyetértés abban, hogy mi számít az öregkor alsó határának. Egyes kutatók a nyugdíjkortól számítják az öregkort, de tudjuk, hogy ez a különböző országokban más és más. Ezek a véleményeltérések abból adódnak, hogy egy ember öregségét valójában nem a kronológiai, hanem a szervezet tényleges állapota határozza meg. A biológiai öregedés kapcsolatban van a kronológiai életkorral, hiszen a szervezet öregedése az életkorral együtt halad. Ez a kapcsolat azonban nem elég szoros, hiszen előfordulhatott már mindenkivel, hogy meglepetten állapította meg valakiről, hogy milyen fiatalnak vagy öregnek látszik a naptári 5 életkorához képest. Az érzéki csalódásokat a plasztikai műtétek fiatalító eljárásai még tovább fokozzák és ez a jövőben még gyakoribbá fog válni. Minden élő fajnak, így az embernek is van maximális élettartama, amely a lakosság leghosszabb

életű 10% -ának átlagos élettartama. Az orvostudomány és az életkörülmények javulása jelentősen megemelte a várható élettartamot, azt az életkort amelyet a születő gyermek várhatóan meg fog élni, de gyakorlatilag nem befolyásolta a maximális élettartamot, amit elérhetünk. Az emberé jelenleg 115 éves korra tehető A gerontológia egyik megalapítója, Hufeland német biológus úgy vélte, hogy az emberi élettartamnak el kell érnie a 200. életévet Mecsnyikov és A A Bogomolec a 120-130 évet tartotta reálisnak [3] 6 III. Öregedési elméletek, avagy miért öregszünk? A biogerontológia fiatal tudomány, nélkülözi a kísérletekkel igazolt tényekből álló szilárd alapot. Az öregedéssel nagyon sok elmélet foglalkozik, talán a biológiának egyetlen olyan ága sincs, ahol ennyiféle elméleti fejtegetéssel találkoznánk. Ennek egyik oka, hogy a különböző teóriákat nem lehet a megszokott szigorral ellenőrizni, egyetlen

állításról sem mondhatjuk, hogy helytelen. A másik ok a nagyszámú kísérletes adat, illetve, hogy az idő függvényében történő változások a biológiai szerveződés minden szintjét érintik, igaz nem azonos módon. Mára azonban már, a molekuláris biológia nagymértékű fejlődésének köszönhetően, a tudósok lényegesen közelebb jutottak az öregedés folyamatának megértéséhez. Az öregedésről elegendő megfigyelési adat gyűlt össze ahhoz, hogy lehetővé váljon a különféle elméletek kísérleti próbája. A korábbi, ma már csak történeti csemegeként szolgáló elméleteket felváltották a korszerű vizsgálatokon alapuló elméletek. Az öregedési elméleteket két nagy csoportra oszthatjuk: az egyikbe tartoznak azok, amelyek egy eleve meglévő alaptervet feltételeznek, a másikba azok, amelyek véletlenszerű eseményekre alapoznak [4]. Az előbbiek az aktív folyamatokat vizsgáló, ún. programelméletek. Ezek az

öregedést az események egymás utáni, folyamatos programjának tekintik, amit elsősorban a DNS molekulák nukleotid sorrendje és térszerkezete határoz meg. Ebben a csoportban fő helyet foglal el a biológiai óra eszméje. A biológiai óráról a későbbiekben még részletesen lesz szó. Az utóbbiak pedig a véletlenszerű károsodások összegződése és felhalmozódása révén lehetnek felelősek a szervezet öregedéséért. Ezen elméletek szerint az öregedés véletlenszerűen bekövetkező, nem célirányosan meghatározott események következménye. Az elmúlt évtizedekben számos elmélet született, amelyek közül csak a legjelentősebbeket és legérdekesebbeket említem meg. 7 III. 1 A szabad gyökök elmélete (véletlenszerű eseményekre alapozott öregedési elmélet) Ezen elméletnek, amely a legnépszerűbb öregedési elméletek közé tartozik, fő képviselője Denham Harman. Harman szerint az öregedés részben a szabad gyökök

reakciójának eredménye. Köztudott, hogy minden aerob szervezet az életműködéshez szükséges energiát a táplálékként felvett szerves molekulák oxigén jelenlétében történő lebontásból nyeri, ennek helye pedig a sejtekben a mitokondrium. A lebontó folyamatok során azonban melléktermékek, ún. szabad gyökök (igen reakcióképes, rövidéletű, oxigéntartalmú vegyületek) keletkeznek, amelyek erősen oxidáló hatásúak. Ilyen aktív gyökök lehetnek: • szinglet oxigén (O) • hidroxilgyök (OH ) • hidroperoxilgyök (HO2 ) • szuperoxidgyök (O2-) . . A gyökök keletkezése energetikai szempontból kedvezőtlen, így reakciókészségük nagy. A szabad gyökök nem stabilak, és a közelben található bármely makromolekulával reakcióba léphetnek. A legsúlyosabb következménye annak lehet, ha a sejtek működése szempontjából fontos fehérjéket, vagy még inkább ha a nukleáris DNS-t károsítják, tehát mutációt okoznak. Az

oxigén szabadgyökök fő célpontja a mitokondriális DNS (mt DNS). Ennek egyik oka a mtDNS közelsége, hiszen a belső membrán felszínéhez simul, éppen ahol a szabadgyökök képződnek. A másik ok, hogy nincs fehérjékhez kötve és a csupasz DNS védtelen a szabadgyökök támadása elől. Ráadásul itt nincs olyan hibajavító mechanizmus, mint a sejtmagban, így a mtDNS károsodásait nem lehet kijavítani, rögzülnek és akkumulálódnak. A mitokondriális genom mutációi csaknem mindig fontos gént érintenek és hátrányos következményekkel járnak. Életünk folyamán a mitokondriális DNS-ben mintegy 25 – szörösére szaporodnak fel a szomatikus mutációk. Mivel egy sejt több ezer mtDNSmolekulát tartalmaz, a mutációk következményei nem hirtelen, hanem fokozatosan jelennek meg : az öregedés során csökken a szövetek ATP-termelése és ha egy bizonyos szintet elér, kóros tünetek jelennek meg. 8 A fehérjék oxidatív károsodása

keresztkötések kialakulásához, biokémiai funkciójuk elvesztéséhez vezet. Természetesen a legsúlyosabb következményei a nukleáris genom oxidatív károsodásának lehetnek. Az itt bekövetkező mutációk bázis-és cukormódosulást, lánctörést, nukleotidok közötti kovalens kötéseket, DNS-fehérje keresztkötéseket okozhatnak. Ezen hibák egy része a hibajavító mechanizmusok által kijavítódik, de nem mindegyik. A spontán mutációk száma a korral együtt nő, és ezek a mutációk olyan géneket is érinthetnek, amelyek termékei részt vesznek a repair-folyamatokban. A sejt reparációs kapacitásának csökkenése viszont gyorsítja a genom rombolását. Érdekes tény, hogy a DNS-repair örökletes zavarai mindig együtt járnak a sejtöregedés felgyorsulásával. Az egyik ilyen betegség, amelyről a későbbiekben még szó lesz, a Werner– szindróma. Itt egy replikációs helikáz enzim hiányzik, melynek következtében degeneratív

elváltozások, progéria jellemzik a betegséget. Ilyen betegségek még a xeroderma pigmentosum és a Cockayne-szindróma is. A sejtekben vannak olyan enzimek (szuperoxid-dizmutáz, glutation-peroxidáz ésreduktáz, valamint a kataláz), amelyek a szabadgyököket megsemmisítik. Kísérletekkel kimutatták, hogy a hosszabb élettartamú állatokban magasabb a szuperoxid-dizmutáz szintje [5]. A legmagasabb szintet az emberben mérték A szabad gyökök valószínű szerepét bizonyítják a következő észrevételek: - több szabad gyök termelődik az idősebb állatokban, mint a fiatalabbakban - a hosszabb élettartamú állatokban, mint a rövidebb életű fajokban. Antioxidánsokkal is végeztek kísérleteket a szabad gyökök öregedési folyamatokban való szerepének bizonyítására. Az antioxidánsok, így az A, C és az E vitamin, valamint a glutation megakadályozzák a szabad gyökök keletkezését, illetve semlegesítik azokat. A kísérletben laboratóriumi

állatokat olyan takarmánnyal etettek, amelyek nagy mennyiségű antioxidánst tartalmaztak. Ezután az eredményeket összehasonlították a kontroll állatoknál tapasztaltakkal. Ők egyáltalán nem kaptak antioxidánsokat tartalmazó takarmányt A kísérletek különféle eredményeket hoztak, de mégis felfedezhető volt valamilyen tendencia arra nézve, hogy az antioxidánsokkal etetett állatok ténylegesen tovább élnek, mint a kontrollcsoport. Ilyen eredményeket kaptak egerekkel, patkányokkal, ecetmuslicákkal és fonálférgekkel [6]. 9 Vannak kutatók, akik ezen eredmények ellenére úgy gondolják, hogy a szabadgyökök nem játszanak jelentős szerepet az öregedési folyamatokban. Ezen véleményüket arra alapozzák, hogy a nagy mennyiségű antioxidánsokkal etetett állatok nem szeretik az ily módon kezelt táplálék ízét. Így felvetődött, hogy kevesebbet esznek, és az ebből következő kalóriamegvonás miatt élnek tovább, nem pedig azért, mert

az antioxidánsok megakadályozzák a szabad gyökök reakcióit. A keletkező szabad gyökök károsító hatása elől a sejtek öngyilkosságba (apoptózis) is menekülhetnek, így megakadályozva, hogy a sérült DNS-ű sejt elszaporodjon. Olasz kutatók olyan egerekkel kísérleteztek, melyekben nem termelődött a p66shc fehérje egy gén funkciózavara miatt. A p66shc fontos szerepet tölt be a szabadgyökök elleni védekezésben. Normális esetben gátolja azokat a folyamatokat, amelyek a károsító szabad gyököket semlegesítik, így mintegy monitorozza a szabad gyökök mennyiségét. Az ily módon felszaporodó szabad gyökök hatására megváltozik a fehérje szerkezete, gátló hatása megszűnik, ugyanakkor a védekező rendszer aktiválódik. Ezekben a kísérleti egerekben a fehérje hiánya miatt a szükséges gátlás nem érvényesül. Így a védekező rendszer állandó készenléti állapotban volt. Ennek eredményeként ezen egerek élettartama 30% -al

megnőtt normális társaikéhoz képest [7]. Ha a tudósok embernél is megtalálnák és kiiktatnák a p66shc-hez hasonló hatású fehérjét kódoló gént, akkor az ember átlagéletkorát 25-30% -kal lehetne növelni. A legújabb kísérleti adatok azt mutatják, hogy az antioxidánsok fokozzák a szervezet ellenállóképességét, megnövelik az élettartamot, ha nem is az öregedési folyamat lelassításával, de sok súlyos (rák, szív- és érrendszeri, központi idegrendszeri és immunrendszeri) betegség megjelenését késleltetik. Ha azt akarnánk bizonyítani, hogy akár az antioxidánsok, akár más tényezők befolyásolják az öregedési folyamatokat, akkor nem az átlagos élethossz, hanem a maximális élettartam növekedését kell kimutatnunk. 10 III. 2 Genetikai óra és a teloméra elmélet (célszerű eseményekre alapozott öregedési elmélet) A 19. század végén új technika jelent meg, amely forradalmasította a biológiai kutatást, és új

korszakot nyitott az öregedési folyamatok megismerésében. A technikát szövettenyésztésnek, pontosabban sejttenyésztésnek nevezik. Az eljárás lényege, hogy emberből vagy állatból eltávolítanak egy pici élő szövetdarabot, és ezt, vagy az ebből kinyert sejteket laboratóriumi üvegedénybe helyezik. Ezután folyékony tápkeverékkel táplálják a sejttenyészetet, valamint testhőmérsékleten tartják, ennek következtében a sejtek növekedni és osztódni kezdenek. A 20. század elején Alexis Carrel francia kutató fontos kísérleteket végzett sejtkultúrákkal. Csirkeszívből vett szövetdarabot helyezett sejtkultúrába és biztosította a növekedésükhöz és osztódásukhoz megfelelő tápközeget. Carrel és kollégája 34 éven át tenyésztett egy csirkeszívből kivett szövetdarabkát. Carrel ezen munkája egy dogma kialakulásához vezetett, amely 50 éven át uralkodott a sejttenyésztés területén: ha a sejteket tenyészetbe helyezzük és

biztosítjuk számukra növekedésükhöz a lehető legjobb körülményeket, akkor a végtelenségig élnek és osztódnak. A normális sejtek tehát halhatatlanok! Tudjuk, hogy a rákos sejtek mind tenyésztett sejtkultúrákban, mind az emberi szervezetben halhatatlanok. Ha igaz lenne Carrel állítása, vagyis hogy az állati szervezetből vett normális sejtek tenyészetbe helyezve vég nélkül osztódnak, akkor a normális sejtek nem öregednének, tehát eredendően halhatatlanok volnánk. Ebből a biogerontológusok azt a következtetést vonhatnák le, hogy a sejtek öregedését a szervezetben a sejteken kívül lejátszódó folyamatok okozzák. Ezt a dogmát Leonard Hayflick 1961-ben megjelent cikke döntötte meg. A cikkben Hayflick és munkatársa, Paul Moorhead, azt állította, hogy a normális sejtek a sejttenyészetben éppen úgy korlátozott ideig őrzik meg működő-és osztódóképességüket, mint az állati szervezetekben, amelyekből származnak [8].

Rámutattak, hogy egyes sejtpopulációk azért halhatatlanok, mert valamilyen szempontból abnormálisak, és majdnem mindig rákos sejtekké válnak. Kijelentették, hogy a normális tenyésztett sejtek halandók, és csak a tenyésztett daganatos sejtek halhatatlanok. Hayflick a kísérleteihez embrionális sejteket használt, és azt tapasztalta, hogy ezek a sejtek körülbelül 50x képesek osztódni. Ezen a ponton túl abbahagyták az osztódást és 11 elpusztultak. Az 50-nél kevesebbszer osztódott sejtek pedig további osztódásokat mutattak Több kísérlet is igazolta az átlag 50 sejtosztódást. Ezek után felmerült a kérdés a tudósban, hogy hány megkettőződés történik, ha a kiinduló tenyészethez felnőtt emberekből származó sejteket használnak. A kísérletek azt mutatták, hogy ezek a sejtek kevesebbszer osztódtak, mint az embrióból származók. A későbbi kísérletek is igazolták, hogy minél idősebb a donor, annál kevesebbszer osztódtak

a tenyésztett normális sejtek. Ezt a jelenséget kimutatták a fehérvérsejtek, bőr, aorta, máj és a szemlencse sejtjeinek esetében. Ezekből a kísérletekből úgy tűnt, hogy a normális embriók sejtjei számára valamiféle beépített óra körülbelül 50 megkettőződést tesz lehetővé. Számos kutató megerősítette az eredményeket, amelyek ma is relevánsak. Azóta a cikk a „klasszikus” rangra emelkedett-egyike a legtöbbet idézett 100 szakcikknek a hatvanas években a világon megjelent kétmillió közül. Még egy évtized kemény munkája kellett ahhoz, amíg a közvélemény elfogadta azt a gondolatot, hogy az öregedés sejtszinten is bekövetkezhet. Ezen ismeretek tudatában lehetővé vált, hogy lombikban végezzenek el olyan kísérleteket emberi sejtekkel, amelyek élő emberben lehetetlenek volnának. Két olyan rendellenesség esetében (mint a már említett Werner-szindróma, és a szintén említésre kerülő Hutchinson-Gilford progéria),

amelyek a felgyorsult öregedés jeleit mutatják az emberben, vizsgálatot végeztek ilyen betegek sejtjeivel. Azt tapasztalták, hogy a bőrmetszetekből vett sejtek sokkal kevesebb megkettőződést éltek túl, mint az azonos korú normális vizsgálati alanyok sejtjei. Ez a megfigyelés is alátámasztotta azt a tételt, hogy a tenyésztett normális emberi sejtek véges osztódási képessége az öregedés sejtszintű megnyilvánulása lehet. A legújabb megfigyelések is egy, az osztódásokat számláló rendszer, „genetikai óra” meglétét bizonyítják. Ezzel az állítással szemben számos olyan kérdés merül fel, amelyre talán ma már tudjuk a választ. Hol helyezkedik el ez az óra a sejtben? Hogyan működik? Meg lehet-e zavarni? Ez az óra a sejtben a sejtmagban helyezkedik el. Tudjuk, hogy a sejtmagban helyezkedik el a sejt genetikai információjának hordozója a DNS, ez a kettős, csavarodott, helikális makromolekula. A sejtek osztódását megelőzően a

DNS duplikálódik, majd a megkettőződött DNS állomány osztódáskor először kromoszómákba rendeződik, ezután megfeleződik, és így azonos genetikai információ jut a keletkező utódsejtekbe. 12 Az eukarióta kromoszómák, szemben a gyűrű alakú bakteriális DNS-sel, lineáris, a két végén nyitott DNS-t tartalmaznak. Ez a lineáris DNS szerkezet jelentős gondokat okoz a DNS szintézis során. Ennek kiküszöbölésére jöttek létre az eukarióta kromoszómák végein a telomér régiók, amelyekben fajra jellemző rövid DNS szekvenciák ismétlődnek, egymás után több példányban. Emberben a telomér-DNS ismétlődő egységei kromoszómavégenként mintegy 2000 példányban ismétlődnek. Ez a régió géneket nem tartalmaz, szerepe a kromoszómavégek védelme. 1.ábra Kromoszóma végei a telomérákkal 2.ábra A teloméra régió rövidülése [http://swmed.edu/home pages/cellbio/shay/-wright/intro/gallery] A DNS szintézis során minden egyes

duplikációkor a DNS egyik lánca rövidebb lesz. Tehát minél többet osztódik a sejt, annál kisebb lesz a telomér régió. A telomér-óra hipotézis feltételezi, hogy a sejt telomérjének rövidülésével méri életkorát, pontosabban azt, hogy élete során hány osztódáson esett át [9]. 1985-ben felfedeztek egy enzimet, a telomerázt, amely képes megakadályozni a telomérrövidülést. A telomeráz enzim ribonukleoprotein, és reverz transzkriptáz, mivel RNS templáton dolgozik. Ez az enzim a DNS nem rövidülő szálát képes meghosszabbítani, amelyhez már a megfelelő enzimek hozzá szintetizálják az új DNS szálat, amely így az előző állapothoz képest nem rövidül. A telomerázaktivitás a legtöbb testi sejtből az egyedfejlődés korai szakaszában eltűnik. Ekkor kezdenek el rövidülni a telomérák Egy bizonyos hossz elérése után a sejtek morfológiája megváltozik, többé nem osztódnak, bekövetkezik a sejtek öregedése. A csíravonal

sejtjeiben a telomeráz tovább termelődik : a telomérek nem rövidülnek, az ivarsejtekbe ép, érintetlen genom kerül. Az immortalizált sejtek azonban találtak rá módot, hogy megvédjék telomérjeiket a sejtosztódáskori megrövidüléstől, így ezen sejtekben sem következik be a telomerek fogyása. Ma már tudjuk, hogy az immortális sejtek a telomeráz enzim gátlásának feloldásával kerülik ki a fogyást. 13 1998 elején kísérletes adatokkal is alátámasztották a telomér-óra mechanizmust. Tudósok telomeráz-negatív humán sejtekbe bejutatták a telomeráz-reverz transzkriptáz cDNS-ét. Az így kezelt sejtek kromoszómáinak telomérjei megnyúltak, így a tenyészetek élettartama legalább 20 generációs idővel meghosszabbodott. Így igazolást nyert, hogy a telomeráz enzim expressziója meghosszabbítja a sejtek életét [9]. A kísérlet nagy visszhangot keltett mind a tudomános körökben, mind a közvéleményben. A sajtó pedig a

“halhatatlanság génjeként” emlegette a telomeráz gént Azonban most is akadtak kétkedők. Ők arra hivatkoznak, hogy a telomeráz enzim és a sejtek proliferációs képessége között nincs mindig szoros kapcsolat. Vannak halhatatlan sejtvonalak, melyek telomeráz-negatívak, és fordítva: normális, szomatikus sejtekben is kifejeződhet a telomeráz. Valamint a telomeráz-gén génterápiás bevitele az egyes sejtek, szövetek élettartamának meghosszabbításával valószínűleg nem hosszabbítaná meg az egész szervezet életét. Az emberi daganatok túlnyomó többségében kimutatható a telomeráz aktivitás. A telomeráz enzim megjelenése a tumorprogresszió során a daganatos megbetegedés fokozódását jelzi. Telomerázgátló anyagok fontos és hatásos ellenszerei lehetnek a tumoroknak. Előállítottak olyan egereket, amelyekből genetikailag hiányzik a telomeráz, ami az intenzíven osztódó szövetekben rendellenességekhez és kromoszóma

instabilitáshoz vezetett. A telomeráz enzim génjének keresztezéssel visszajutatott egyetlen kópiája elegendő volt ahhoz, hogy a telomérák meghosszabbodjanak és az osztódási hibák megszűnjenek [10]. Más kísérleti eredmények azt mutatják, hogy a telomeráz-hiányos egerek rezisztensek a karciogenezisre [11], és csökken bizonyos tumorok, például a melanoma növekedése Sok kérdés merül még fel a telomérek és az öregedés kapcsolatában. Az emberi sejtek szigorú telomeráz-szabályozása talán gátolja az rákosodást. Az is lehetséges, hogy egy vagy több kromoszóma telomerje hosszúságának küszöb alattira való csökkenése az öregedés időzítésében játszhat szerepet. 14 III. 3 A neuroendokrin-teória (célszerű eseményekre alapozott öregedési elmélet) Mint ahogy a telomér a sejtek biológiai órájaként működik, hasonlóan a szervrendszerek öregedésének óraműve lehet a neuroendokrin rendszer. Legalább is ezen elmélet

követői szerint. V Dilman fogalmazta meg, hogy a hipotalamusz-hipofízis tengely képviseli ezt a bizonyos “öregedési óraművet”. Ifjúkorban a szabályozó rendszer óraműpontossággal működik a homeosztázis fenntartásának érdekében. Az öregedéssel pontatlanságok, hibák jelentkeznek. Dilman még betegségfolyamatnak tartotta az öregedést, ezért 25 éves kortól kezdve “gyógykezelést” javasolt. A belső elválasztású mirigyek hormonokat juttatnak a vérbe, amelyek ezután a szervezet célsejtjeire fejtik ki hatásukat. A hormonok sokféle működést szabályoznak az anyagcsere, a szaporodás, az immunfolyamatok, a növekedés és a viselkedés területén. Ismert, hogy nagy mennyiségben a hormonok képesek felgyorsítani egyes öregedési folyamatokat és lelassítani másokat. Nem újkeletű az az elképzelés sem, hogy az endokrin mirigyekben végbemenő változások az öregedés okozói. Már 1889-től kezdve próbálkoznak hormonkísérletekkel

az öregedési változások visszafordítására. A múlt században sokan úgy hitték, hogy az öregedés elsősorban az ivarmirigyek működésének megszűnésével függ össze, és ebből következően a folyamat megelőzhető ivarmirigy átültetéssel, ill. ivarmirigy-kivonat vagy nemi hormonok bejuttatásával a szervezetbe. De sajnos keserű csalódás lett osztályrészük Az ivarmirigyek kivonatai és átültetése sem fordította vissza az öregedést. A szaporodóképesség hanyatlását a neuroendokrin rendszer szabályozza, amely több különféle biológiai órával is kapcsolatban áll. Célszerű tehát a neuroendokrin rendszer szerepét megvizsgálni az öregedésben. Az erre irányuló vizsgálatok csak az 1960 -as ill az 1970 -es években indultak meg. Először azt akarták tisztázni, hogy milyen kapcsolat van a hipotalamusz és az idősödő patkányok csökkenő szaporodása között. Joseph R Meites megállapította, hogy a hipotalamusz váltja ki az idős

nőstény patkányok ösztruszciklusának elmaradását [12]. A hipotalamuszt más okból is tanulmányozták. Amikor egyes állatokat olyan étrenden tartanak, amely tartalmaz minden létfontosságú tápanyagot, de kalóriaértéke alacsony, akkor 15 élettartamuk megkettőződhet. Felvetődött, hogy a kalóriamegvonás lelassítja az öregedést azáltal, hogy késlelteti az agyban működő hipotalamikus kronométert. A kalóriamegvonás egyike az öregedési folyamat megzavarását eredményező módszereknek. Az öregedéssel kapcsolatos hormonális elváltozásokról egy egész katalógust lehetne összeállítani. A menopauza jól példázza az életkorral összefüggő, az egész testre ható hormonális elváltozásokat. Bármilyen mély hatást is gyakorol a szervezetre a neuroendokrinrendszer, nincs rá közvetlen bizonyíték, hogy valamennyi öregedési változás innen eredne 16 III. 3 1“A fiatalság hormonjai” Az 1990-es években tapasztalták, hogy egy

kevéssé ismert mellékvesehormon, a dehidro-epiandroszteron (DHEA) kapcsolatban van az öregedési folyamattal. Fiatal egereknek beadva csökkenti az emlőrák előfordulásának gyakoriságát, késlelteti az immunrendszer működési zavarait, megnöveli az élettartamot. Tény viszont, hogy a DHEA-val kezelt egerek keveset esznek, talán mert nem kedvelik a szer ízét, vagy elmegy az étvágyuk. Ebből adódóan egyes biogerontológusok arra következtetnek, hogy a DHEA-nak tulajdonított meghosszabbodott élettartam valójában a kalóriamegvonás élettartam-növelő hatásának következménye [13]. Grace Wong kutató, aki molekuláris onkológusként fejlesztette ki a “rekombináns növekedési hormont”, határozottan állítja, hogy az öregedés a fehérjék károsodásának következménye mind a sejtekben, mind a DNS-ben, RNS-ben. Szerinte a fehérjék degradálásának következménye a legtöbb öregedési jellegzetesség is. Ma kutatócsoportok sokasága

vizsgálja a növekedési hormon hatását állatkísérletekkel és emberi vizsgálatokkal. Öregedést befolyásoló hatásai : • gátolja az oxigén-szabad gyökös sejtpusztulást • leállítja a programozott sejthalált • a sejtképzés és-működés DNS-vezérlését is befolyásolja Egyre merészebben hangsúlyozzák, hogy a növekedési hormon hatására nemcsak az életminőség, hanem a maximális élettartam is növekedhet (a tudomány mai állása szerint ez 115 évnél nem lehet több). Eddig még senkinek sem sikerült megállítania vagy visszafordítania az öregedést egy vagy több hormon alkalmazásával. De izgatottan várjuk mit hoz a jövő ezen a cseppet sem unalmas kutatási területen. 17 IV. “ Fiatal öregek ” avagy felgyorsult öregedés az embernél Az ember esetében több olyan súlyos betegséget is ismerünk, amelyben a páciensek az idő előtti öregedés jeleit mutatják. Az egyik ilyen és talán legsúlyosabb kórt

HutchinsonGilford progéria szindrómának (progeria infantorum) nevezik (a továbbiakban HGPS) Az ebben a betegségben szenvedők már nagyon fiatalon az időskorban végbemenő változások egész sorát mutatják. A HGPS nagyon ritka genetikai rendellenesség, amely négymillió ember közül egyet érint. Dr Jonathan Hutchinson 1886- ban elsőként tudósított egy olyan fiúról, aki ebben a betegségben szenvedett, és 1895- ben egy másik ilyen esetet is vizsgált. A két pácienst később (1897- ben és 1904- ben) Dr. Hastings Gilford is megvizsgálta, és ő volt az, aki le is írta a betegség patológiai jellemzőit, valamint javasolta a “progéria” (idő előtti öregedés) meghatározást a tünetegyüttes elnevezésére. Mára már a szakirodalom számos e kórral küzdő betegről ad hírt, de ritka rendellenességről van szó, az ismert esetek száma nem több 100-nál. 3. ábra Egy HGP – szindrómás ember 4. ábra Progériás gyermekek egy számukra

jellegzetes arca kialakított terápiás központban [www.progeriafamilycirclede] Az ilyen gyermek csecsemőkorában még nem mutat eltéréseket kortársaitól, de egyéves korban megjelennek a tünetek. Visszamaradnak növekedésben, ebből következően termetük alacsony lesz. Hajuk megritkul, majd kihullik Jellemző az arckoponya és az agykoponya egymáshoz viszonyított aszimmetriája, a fejletlen és kicsi állkapocs. Koponyájuk relatíve nagy. Az arcuk madárszerű külsőt ölt, szemük kidülled, orruk horgassá válik és jellemző az úgynevezett csőrszerű orr. A bőr vékony és ráncos lesz, jellemző megbetegedése 18 a szkleroderma, valamint mindig megfigyelhetőek pigmentációs foltok a bőrön. Jellemző a zsírszövet hiánya a pofacsontok körül és a fülkagylón. Egész megjelenésük töpörödött öregemberre hasonlít. Szembetűnőek a vékony végtagok és az ún “lovagló testtartás”, amely a csontváz fejlődési rendellenességének

következtében alakul ki. Ízületeik megnagyobbodtak, mellkasuk keskeny. A progéria áldozatai mind hasonlítanak egymásra [14] 5.ábra Egy HGPS – ben szenvedő beteg életének különböző szakaszaiban [Progeria: A new kind of laminopathy : 1st European Symposium c. konferencia meghívólevele] Az ilyen “idős” gyermekek élettartama átlagosan 12-13 év. De ismertek olyan esetek, ahol az érintett egyének a 27 éves kort is megélték. Az e rendellenességgel születő gyermekek fele azonban a 13. születésnapját már nem éri meg A külső elváltozások mellett szívbetegség és az agyérrendszeri artériák elmeszesedése lép fel, vérnyomásuk magas. A halál oka az esetek 90%-ában szívroham vagy agyvérzés Idegrendszeri fejlődésük zavartalannak látszik. Intelligenciájuk és mentális fejlődésük teljesen normális, sőt sokan közülük átlag feletti intelligenciával rendelkeznek. A progériás gyermekek szexuális fejlődése elmarad. Nem

képesek szaporodni, de ha képesek lennének, akkor utódaik fele örökölné a betegséget. Ez a rendellenesség nőknél és férfiaknál egyaránt előfordul, földrajzi eloszlást nem mutat. 19 IV. 1 Az okok A betegség okáról nagyon keveset lehetett tudni az elmúlt évtizedekben, a változás az utóbbi pár évben állt be, amikor is számos cikk jelent meg e genetikai rendellenesség okáról. Leonard Hayflick 1994-ben megjelent könyvében még csak feltételezi, hogy a progériát valamilyen genetikai hiba okozza. Mára már tudjuk, hogy a HGPS-t a lamin-A gén, vagyis az LMNA gén mutációja okozza. A laminok a nukleáris lamina szerkezeti komponensei. A nukleári lamina egy fehérje hálózat, amely a belső nukleáris membrán alapját képezi. A lamina specifikus molekulái a közbülső filamentumok rendszerébe tartozó, polimerizációra képes lamin fehérjék. A laminnak három fő típusa, a lamin-A, -B és -C, vesz részt a lamina kialakításában. A

laminmolekulák tetramerjei hálózatot képezve alkotják a maghártya belső lemezéhez kapcsolódó laminát. Foszforiláció hatására a lamin tetramerek dimerekké válnak szét, és a lamina leválik a maghártyáról. A lamina leválása az osztódás során következik be, majd a maghártya maga is szétesik apró vezikulumokká. A sejtosztódás telofázisában a laminmolekulák defoszforilációja indítja meg a maghártya és a lamina reorganizációját. A lamin-A molekulák a kromatinnal létesítenek kapcsolatot, és a dekondenzálódó kromatint a lamina kialakulása során rögzítik [15]. A laminok két típusát ismerjük : • A-típusú laminokat (lamin A, C, C2) egy gén kódolja, az LMNA, amely különböző sejtekben fejeződik ki. • B-típusú laminokat (B1 és B2/B3) két különböző gén kódolja, amely minden sejtben kifejeződik. 20 Az LMNA-gén mutációja változatos genetikai rendellenességeket okoz, amelyek mind tüneteikben, mind

öröklődési mintázatukban különböznek. Domináns öröklődésmenettel rendelkeznek a következő rendellenességek : • Emery-Dreifuss Muscular Dystrophy • Familial Partial dystrophy • Dilated Cardiomyopathy • Limb-Girdle Muscular Dystrophy • HGPS A HGPS öröklődésmenetét a legtöbben autoszómális dominánsnak tartják, de sokan lehetségesnek tartják az autoszómális recesszív öröklődésmenetet is [16]. Recesszív öröklődésmenetet mutatnak a következő rendellenességek : • Emery-Dreifuss Muscular Dystrophy (egy másik típusa) • Charcot-Marie-Tooth Disease • Mandibuloacral Dysplasia A genetikai térképezés a HGPS génjét az egyes kromoszóma hosszabb (q) karján azonosította. Ezen a szakaszon 80 ismert gén helyezkedik el A gén 12 exont tartalmaz PCR technikával 23 HGPS-ben szenvedő beteg közül 18 esetében azonosítottak egy heterozigóta bázis szubsztitúciót (G608G (GGC > GGT) ) az LMNA-gén 11. exonján belül

Egy másik mintában egy ettől eltérő heterozigóta bázis szubsztitúciót azonosítottak ugyanazon kodonon belül (G608S (GGC > AGC) ). Ezenkívül egy másik beteg esetében azonosítottak még egy heterozigóta bázis szubsztitúciót a 2. exonon belül (E145K (GAG > AAG) ). Azokban az esetekben, ahol a rendelkezésre állt a szülői DNS minta, a mutációk hiányoztak a szülőkből, megerősítve, hogy ezek a mutációk újonnan jöttek létre [17]. Sejtosztódás alatt a membrán dezintegrálódik, hogy a sejtmag megkettőződésnek helyet adjon. Amikor az új membrán elkezd szintetizálódni a sejtmagok körül a laminok újra életre kelnek. Ha a sejtek defektív lamin fehérjéket tartalmaznak, akkor tökéletlenül osztódnak és idő előtt elpusztulnak, valamint a szövetek regenerációs képessége is csökken. Az eukarióta sejt jellemzője, hogy a génekben olyan DNS szakaszok is találhatók, amelyek lenyomatai a transzkripció elsődleges termékében

megjelennek, de a funkcionáló, érett molekulából már hiányoznak. Az utóbbiakat intron szekvenciának, az érett termékben 21 maradókat pedig exonnak nevezzük. A genom rendelkezik egy speciális splicing rendszerrel, amely az intronokat kimetszi és az exonokat pedig összekapcsolja. Azt találták, hogy az LMNA mutáció a splicing mechanizmusában okoz hibát, oly módon, hogy a 11. exon végét is levágja Így a transzkriptum 150 bázispár deléciót tartalmaz, ez az aminosavak nyelvére lefordítva 50 aminosav hiányát eredményezi. Ez vezet az abnormális fehérjék szintéziséhez. A lamin-C eközben nem változik, a mutáció nem érinti Sok dolog van még amit a kutatók nem értenek. Az egyik ilyen, hogy a mutáció csak néhány sejtben okoz abnormális lamin termékeket [17]. Immunocitokémiai módszerrel, specifikus antitesteket felhasználva vizsgálták a lamin A/C, A, és B1 fehérjéket. A HGPS– ben szenvedő betegekből vett limfociták nagyobbak

voltak, mint a kontroll limfociták, és nagyobb citoplazmatikus vakuólumokat, valamint abnormális mitotikus alakzatot mutattak. A lamin-A-t a limfociták csak 10-20%-ában detektálták, a lamin A/C megfestés csak a lamin-C jelenlétét mutatta a legtöbb sejtben. A lamin-B1 a nukleoplazmához delokalizálódott, valószínűleg a lamin-A elvesztése miatt. Ezek az elváltozások jelentősen eltértek a kontroll sejtektől. Western blott technika segítségével kimutatták, hogy a betegek a normális lamin-A szint 25% - át fejezik ki [18]. Egy kutatócsoport azt bizonyította, hogy a HGPS-ben szenvedő betegek szüleinek életkora szerepet játszhat a spontán kialakuló LMNA mutációkban. Három esetben az apa életkora 33 év volt, a házastársak közötti differencia átlagosan 5,4 év volt. Tehát az anya életkora átlagosan 28 év volt. Több mint 15 genetikai rendellenesség áll kapcsolatban az előre haladott apai életkorral [19]. Egy igen széleskörű funkcionális

genomikai vizsgálatban fiatal (7 és 9 év), középkorú (37 év), öreg (90, 92, és 96 év) és progériás (Hutchinson-Gilford, 8-9 év) emberek fibroblasztjainak 6000 működő génjét hasonlították össze. A középkorú embert és a fiatalokat összehasonlítva 61 gén működése változott meg, ezek két csoportba sorolhatók. Csökkent a sejtosztódást stimulálóké, és nőtt azoké, amelyeknek termékeit a sejtek a környezetükbe juttatják. Ami a sejtek szaporodását stimuláló géneket illeti, a változás még kifejezettebb volt idős korban, nagyobb volt a csökkenés, ill. még több gén működése csökkent A természetes és az idő előtti öregedést összehasonlítva elsősorban az öregedéssel kapcsolatos betegségek kialakulásában szerepet játszó gének változtak azonos módon [20]. A HGPS a humán genetikai megbetegedések hosszú listáját bővíti. A betegséggel napjainkban igen sokat foglalkoznak. A németországi Magdeburgban tartották

az első európai szimpóziumot a 22 progériáról (2003. szept 25-29), és további konferenciák várhatók a jövőben A progériában szenvedő gyermekek családjainak segítésére jött létre a progéria családi kör, amelynek az interneten is van weblapja (www.progeriafamilycirclede) Itt a szülők hasznos tanácsokat adhatnak egymásnak ill. lehetőség nyílik az ilyen családok találkozására, problémáik megbeszélésére. Ma két olyan alapítvány létezik (The progeria research foundation, Sunshine foundation), amely a progériában szenvedő betegeknek próbál mind erkölcsi, mind anyagi segítséget nyújtani. 6. ábra Danny a volánnál [www.progeriaresearchorg] 23 IV. 2 Egy másik öregedési szindróma Otto Werner, német orvos, 1904-ben egy olyan családról tudósított, ahol mindenki korán öregedett. Werner genetikai okot feltételezett, és igaza lett A betegség, amelyet ma Werner-szindrómának neveznek (progeria adultorum), kamaszkorban

lép fel és átlagosan a 47. életévben következik be a halál A rendellenesség jellemzői: alacsony termet, szürkehályog, az őszülés, hajhullás és a bőr ráncosodása. Gyakori a csontritkulás és a II típusú cukorbetegség. A betegek között gyakoribbak bizonyos ritka rákok 7.ábra Egy Werner – szindrómás nő 15 és 48 éves korában [http://www.ncbinlmnihgov/disease/Wernerhtml] Az állapotért egy recesszív mutáció a felelős. A betegség csak akkor jelentkezik, ha a gyermek mindkét szülőjétől a mutáns génváltozatot örökli. A genetikai térképezés a Werner-szindróma génjét a nyolcas kromoszóma rövid karján azonosította. A kutatók azonban képtelenek voltak meghatározni a pontos helyet A problémát az okozta, hogy nem tudták mit csinál a gén. Végül úgy döntöttek, hogy meghatározzák a gyanúsított kromoszómaterületen lévő minden gén teljes szekvenciáját, ami összesen 1,2 millió bázispár hosszúságú volt.

Munkájukat siker koronázta, amikor megtalálták azt az apró DNS-szakaszt, amelyik csak a Werner-szindrómában szenvedőkben volt más. De még így sem tudták megmondani, mi a gén szerepe. Ekkor összehasonlították a rejtélyes gén DNSszekvenciáját az összes ismert fehérjét kódoló génnel a DNS-adatbázisban A DNS-kód hasonlított egy génszekvenciához, amelyet férgekben, élesztőben és bizonyos baktériumokban már azonosítottak. A gén egy javító mechanizmusban fontos DNS-helikázt kódol. A helikázok olyan ún kicsavaró aktivitású fehérjék, amelyek, pro- és eukarióta élőlényekben egyaránt, széttekerik a 24 nukleinsav kettős spirálokat. A helikáz felnyitja a DNS molekulát, hogy a különféle reakciókat katalizáló enzimek hozzá tudjanak férni. Ma már azt is tudjuk, hogy ez a helikáz, amelyet a Werner-szindróma génje kódol, a RecQ típusú DNS-helikázok családjába tartozik [21]. A Werner-szindrómás betegekben a kettős

spirál nem tud kitekeredni és ennek a DNSanyagcserére nézve komoly következményei lesznek A repair-ben részt vevő javító enzimek nem férnek hozzá a DNS-hez, így a hibák felhalmozódnak. Amint a sejtek osztódni kezdenek teljes kromoszómák vesznek el, keresztkötések alakulnak ki közöttük, és a mutációk gyakorisága megnövekszik. Gyakoriak az ilyen emberek kromoszómáiban a reciprok transzlokációk, az inverziók, valamint a deficienciák. A Werner-szindrómások gyakori rákjának a legvalószínűbb oka, hogy rákokozó génjeikben mutációk keletkeznek. A rendellenesség egy másik jellemzője, hogy a kromoszómák végei gyorsabban „kopnak” le. Az eukariótákban a kromoszómák két vége alkotja a teloméra régiót Ezek a géneket nem tartalmazó DNS-darabok, minden egyes osztódás alkalmával megrövidülnek, így az élettartam és az öregedés órájaként működnek (részletesebben lásd : a Genetikai óra és a teloméra elmélet c.

fejezetben) A Werner-szindrómában a telomérek rövidülése felgyorsul. A helikáz enzim hiánya a kromoszómák végeinek gyorsabb kopását eredményezi, éppen úgy, mintha a sejtek és a szervek gyorsabban öregednének. A Werner-szindróma ugyan nem minden tünetét mutatja a természetes öregedés fenotípusának, de így is elősegítheti annak megértését, hogy a DNS-anyagcsere zavarai hogyan vezethetnek a korral összefüggő változásokhoz. A gerontológusok között gyakori vitatéma, hogy ezek az állapotok mennyiben kapcsolódnak a normális öregedéshez. Azért gondolják róluk, hogy felgyorsított öregedést jelentenek, mert olyan degeneratív változásokat okoznak, amelyek hasonlóak az idős szervezetben végbemenőkhöz. Ugyanakkor sok olyan betegséget is ismerünk, amelyekben szintén degeneratív változások fordulnak elő, de ezek mégsem tűnnek felgyorsult öregedésnek. 25 V. Az öregedés és a tumor szuppresszió A soksejtű szervezetben

a különböző sejtek osztódását mai ismereteink szerint specifikus osztódást serkentő és gátló molekulák együttesen szabályozzák. Sok növényi és állati hormon osztódást serkentő hatását ismerjük. Az állatok különböző szöveteiből sikerült olyan hatóanyagokat izolálni, amelyek serkentik a proliferációt. A szövetekből izolálható endogén proliferációt serkentő anyagokat növekedési faktoroknak (growth factor, GF) nevezzük. Számos növekedési faktort írtak le Közülük legismertebbek: szomatomedinek, az eritropoietin, az inzulin és a prosztaglandinok. E növekedési faktorok szerkezetük, képződésük és hatásuk szempontjából is különbözőek. A növekedési faktorok többsége peptid és fehérje jellegű molekula, így a célsejtek specifikus receptoraihoz kapcsolódhatnak. Így képesek, a citoplazmában lévő protein-kináz enzim aktivitását fokozva, a sejt osztódási mechanizmusát megindítani. Normális körülmények

között a jelen levő induktor anyagok hatására a sejtosztódás leáll és a sejtek differenciálódnak. Ha nincs jelen induktor anyag, akkor a sejtek osztódása nem áll le, így tömegesen keletkeznek. A normális sejtek korlátozott osztódási kapacitással rendelkeznek. Meghatározott számú sejtosztódás után kilépnek a sejtciklusból, véglegesen nem osztódó állapotba kerülnek. Ezt az állapotot replikatív szeneszcenciának nevezzük. Ez a folyamat irreverzibilis A sejtek ezután már osztódásképtelenné válnak, bár életképességüket nem vesztik el. Sejtfúziós kísérletekkel megállapították, hogy emberben legalább négy szeneszcencia-specifikus géncsoport található. Génjeik domináns hatásúak, ha mutáció következik be bennük, a sejtek immortálissá válnak, megindulnak a daganatosodási folyamatok. A sejtöregedés tehát elnyomja a daganatosodást, tumor- szuppresszor hatású jelenség. A szeneszcencia in vitro és in vivo is

érvényesül, közöttük szoros kapcsolat áll fenn. Ismert jelenség, hogy az egyik leghosszabb életű állatfaj, a galápagosi teknős sejtjeinek tenyészetében mintegy 130 osztódás után jelentkezik a replikatív szeneszcencia. A 3 évig élő egér sejtjei 10 generáció után elvesztik proliferációs képességüket. A Werner-szindrómás betegekből származó fibroblasztok tenyészete gyorsabban öregszik, mint a normális humán sejteké. Tehát az osztódások száma egyaránt függ a fajtól, és annak az egyednek a korától, amelyből a sejtet vették [22]. 26 A legújabb kutatási eredmények alapján az öregedést olyan biológiai folyamatnak tekintik, amely gátolja a tumorok kialakulását, limitálja a sejtek proliferációs kapacitását. A tumorok kialakulása és az osztódási kapacitás között igen szoros az összefüggés. A rosszindulatú tumorok kialakulásához több mutációnak, DNS hibának kell bekövetkezni. Mindegyik mutációhoz minimum

20-30 osztódás szükséges, vagy még ennél is több, ha bizonyos sejtek időközben eliminálódnak. Rous klasszikus kísérletei óta tudjuk, hogy bizonyos vírusoknak szerepe van a tumorgenezisben. RNS és DNS vírusoknak az összes humán daganatféleség 15%-ában van etiológiai szerepe. Tumorvírusokkal végzett vizsgálatok alapján ismertté váltak a DNS-en olyan szakaszok, amelyek nem szükségesek a vírus szaporodásához, viszont, ha eukarióta sejtbe kerülnek, megindítják a protein-kináz enzim termelését, amely mint tudjuk, a sejteket állandó osztódásra kényszeríti. A DNS-nek ezt az osztódást szabályozó területét onkogén régiónak nevezzük. Az onkogén régió termékei (enzimek, fehérjék) beépülnek a sejtmembránba és a növekedési faktorokat magukhoz kötik, ezáltal a sejtnek egy állandó osztódási kényszere alakul ki. A normálisan működő sejtekben ún protoonkogén területek vannak jelen [23]. Legfőbb feladatuk a

differenciálódás és a növekedési faktorok termelésének szabályozása. A protoonkogének nem rendelkeznek malignus transzformációt okozó hatással, csak aktiválódásuk után. A protoonkogének mutációjával (kromoszóma transzlokáció, génamplifikáció vagy pontmutáció) ún. onkogén területek alakulnak ki Ezek nem mindig mutatnak aktivitást, ilyenkor egyensúly van az onkogén régió és a közvetlenül ráható antionkogén terület között. Differenciálódás előtt az onkogén régiók aktivitása fokozódik, a differenciálódás után az antionkogének kerülnek túlsúlyba. Ha az onkogének és az antionkogének közötti egyensúly az onkogének javára eltolódik, akkor megindul a korlátlan sejtosztódás [23]. Az egyensúlyvesztés oka lehet vírusfertőzés, különböző fizikai és kémiai mutációk. A sejtosztódást szabályozó rendszer meghibásodása érintheti az ivarsejteket és a testi sejteket egyaránt. Ha az ivarsejtekben az onkogének

aktivitása fokozódik, akkor nő az esély a zigóta fejlődési rendellenességeinek kialakulására, esetleg elhalás is bekövetkezhet. A testi sejtekben a szabályozatlanná vált sejtosztódás daganatok kialakulását eredményezi. A rosszindulatú daganat sejtjei kivonják magukat a sejt osztódási mechanizmusai alól, ezért igen gyorsan és rendellenesen osztódnak. A daganatsejtek szerkezete eltér a normális sejtekétől, gyakran találhatók bennük számbeli vagy szerkezeti kromoszóma elváltozások. Anyagcseréjük legfőbb jellemzője az anaerob módon történő energianyerés. Általános jellemvonásuk a 27 genetikai instabilitás. A genetikai instabilitás két formáját különíthetjük el Az egyik forma a mikroszatellita instabilitás, amelyet a DNS replikáció hibájának is tartanak. Jellemzője az egész genomra kiterjedő, az ismétlődő DNS szekvenciákat érintő abnormalitás. Az instabilitás másik formája kromoszómális instabilitásként

jelentkezik. Kromoszóma átrendeződések, számbeli eltérések figyelhetők meg ilyenkor. A kromoszómális instabilitás kromoszómális szintű, míg a mikroszatellita instabilitás nukleotid szintű mutációs ráta növekedéssel járul hozzá a tumorgenezishez. Bármi is váltsa ki a sejt öregedését, a teloméra régió rövidülése vagy a szabad gyökök okozta mutációk, a sejtek morfológiai és biokémiai tulajdonságai hasonlóak lesznek, és megnő bizonyos gének, a tumor-szuppresszor gének kifejeződése a sejtekben. A tumorszuppresszor gének olyan fehérjéket kódolnak, amelyek különböző folyamatokon át a sejtosztódást, differenciálódást negatívan szabályozzák. Ez tehát a magyarázata annak, hogy az öreg sejtek nem osztódnak. Valószínűleg a P53 a legismertebb tumor-szuppresszor gén. Nevét molekulasúlyáról kapta. Elég sokáig tisztázatlan volt, hogy onkogén vagy szuppresszor A 90-es évek elején vált nyilvánvalóvá, hogy

tumor-szuppresszor, amelynek mutációi a legtöbb tumorfélében kimutathatók. A p53 fehérje specifikus módon kapcsolódik a DNS-hez és így befolyásolja a transzkripciót. A DNS károsodások mértékétől függően a p53 két különböző utat nyithat meg a sejt számára. Enyhe károsodások esetén leállítja a sejtciklust, azáltal, hogy serkenti egy Cdkinhibitor génjének átírását A sejt mindaddig Go-fázisban marad, amíg a DNS károsodást ki nem javítja. Ebben segít, hogy a p53 a DNS-reparáció néhány génjét is indukálja Ha a DNS károsodás olyan súlyos, hogy nincs remény a kijavításra, a p53 apoptózist indukál. A p53 fehérjének szerepe van a különböző citotoxikus stresszhatásokra adott válaszban. A P53 gén aktivitása különösen ionizáló sugárzás után jelentősen emelkedik A p53 tumor-szuppresszor fehérje aktiválódik DNS károsodás, a mitotikus orsó sérülései, vagy aktiválódott onkogének hatására. Így a p53 fehérje

megakadályozza, hogy a genetikailag sérült, vagy megváltozott genetikai stabilitású sejtek osztódjanak. A tumor-szuppressziós gének termékei tehát gátat szabnak a tumorok kialakulásának. A fenti megfigyeléseket kísérletes adatok is alátámasztják. Olyan egerekkel végeztek kísérleteket, amelyekben az egyik legfontosabb tumor-szuppresszor fehérje, a p53, inaktív. Az állatokban már fiatal korukban olyan tumorok alakultak ki, amelyek a kontrollokban csak az idős állatokban voltak jelen. 28 Egy másik kísérletben egy aktívabban működő p53 proteinnel rendelkező egértörzset állítottak elő. Igaz, hogy ezen egerek rezisztensebbek voltak a spontán tumorok kialakulására, mint a normális működésű p53-at tartalmazó kontroll egerek, de élettartamuk rövidebb volt, és az idő előtti öregedés sok jelét mutatták (csontritkulás, csökkent stressz tolerancia, számos szerv atrófiája) [24]. Kutatók megvizsgálták a p53 fehérje DNS

károsodásokra adott reakcióját UV és IR besugárzás után HGPS-ben szenvedő betegek fibroblasztjaiban. Az már ismert volt, hogy a megemelkedett p53 szint egerekben csökkenti a rák iránti fogékonyságot, de emellett az egerek a korai öregedés tüneteit mutatták. Amikor a sejtek elkezdenek öregedni vagy UV ill. ionizációs sugárzás (IR) éri őket, a p53 fehérje egy poszt-transzlációs módosuláson megy keresztül. Ezek a módosulások rezisztenssé teszik a p53 fehérjét az Mdm2 fehérje degradáló hatásával szemben, aminek következtében megnő a mutáns p53 szintje a sejtekben [25]. A vizsgálatok bebizonyították, hogy a progéria tünetei nem a DNS károsodások hatására megemelkedett p53 szint következtében jöttek létre. A p53 fehérje szintje alacsony maradt és a p53 szabályozása is normális szintű volt progériás betegek esetében. Természetesen a p53 szint megnövekedett UV ill. IR megvilágítás hatására De ez a kontroll személyek

fibroblasztjaiban is megtörtént. Jelenleg nincsenek adatok arra nézve, hogy milyen a p53 szintje progériás betegek szöveteiben. Egér szövetekben a p53 szint nagy változatosságot mutat a besugárzások után, de ehhez hozzátartozik, hogy a p53 szövetspecifikus tulajdonsággal bír. Ezért talán mégis elképzelhető, hogy a megemelkedett p53 válasz a progériás betegek csak bizonyos szöveteiben fordul elő. A kutatók a vizsgálatokból azt a következtetést vonták le, hogy nagyon valószínűtlen, hogy ez a sejtszaporodást szabályzó fehérje lenne a progéria tüneteinek direkt okozója. 29 VI. A kutatások tesztállatai A genetikában gerontogéneknek nevezik azokat a géneket, amelyek kifejeződése valamilyen módon az öregedést befolyásolja. Becslések szerint a 30-40 000 emberi génnek 70% -a „öregedési gén”. A baltimore-i John Hopkins Egyetem kutatói kimutatták, hogy van egy olyan gén, mely jelzést adhat arról, hogy hordozója milyen

hosszú élettartamra számíthat. Azok, akik e gén mutáns változatából két példányt hordoznak 65 évnél rövidebb élettartamra számíthatnak. Az újszülöttek 3% -a hordozza mindkét mutáns változatot, a 65 évesnél idősebb vizsgált személyekben csak 1, 1% -nál találták meg mindkét mutáns gént. E baljóslatú gént el is nevezték a görög mitológiából ismert három végzetistennő egyikéről, Klotóról, aki a sors fonalát fonja. A „klotho” viszonylag gyakori gén, és egy mutáns változatát a népesség legalább egynegyed része hordozza. A mutáns génpár életrövidítő folyamatokat szabályoz, ezekről ma még nagyon keveset tudnak. A tudósok elő is állítottak ilyen „klotho” mutáns egereket, amelyek az öregedés számos jelét mutatták. A szokásos két év helyett két hónapig éltek, s olyan elváltozások voltak megfigyelhetők rajtuk (aktivitásuk csökkent, terméketlenség, csontritkulás, érelmeszesedés),

amelyek az öregedéssel együtt járnak. A gén visszaültetésével a defektus korrigálható. A „klotho” gént emberben is megtalálták, sőt azt is tudják, hogy melyik kromoszómán helyezkedik el. Érdekes viszont, hogy egyetlen olyan progériás esetet sem ismernek, amelynek az oka ennek a génterületnek a megváltozására, mutációjára lenne visszavezethető. A „klotho” gén valószínűleg olyan membránfehérjét kódol, amelynek bizonyos részei hasonlóságot mutatnak a glükozidáz enzimcsaláddal, ennek bizonyos tagjai az állatokon kívül baktériumokban és növényekben is megtalálhatók. Ez a fehérje részben beépülhet a sejtek külső membránjába, részben a szintetizáló sejtekből kikerül a keringésbe, majd a szervezet szinte minden pontjára eljutva kifejti hatását a megfelelő célsejtekre [26]. Az emlősök élettartamának növelésére alkalmas monogénes változások közé tartoznak a Pit-1 gén mutációi. Ez a gén egérben az

agyalapi mirigy elülső részének kialakulásában játszik szerepet. A Snell- és az Ames-féle törpeegér törzs élettartama a szokásosnak másfélszerese. A Snell-törpeegereknek mindkét Pit-1 allélja mutáns Ezek az állatok egész életükben kicsik maradnak, szérumukban több hormon szintje is alacsonyabb a normálisnál. Élettartamuk akár 50-75% -kal is hosszabb lehet, mint az egereké általában. 30 Sajnos ezek a mutációk természetes populációban nem maradnak fenn, a jelenlegi kutatások célkitűzése tehát az, hogy laboratóriumi állatok populációiban fenn lehessen tartani őket. Az első életkort meghosszabbító mutációt az „age”- 1”-nek nevezett génben találták meg. A mutáns génnel rendelkező férgek kétszer olyan hosszú ideig éltek, mint a normális egyedek. Emellett ugyanolyan egészségesek, mozgékonyak és termékenyek voltak, mint bármely másik fiatal féreg. Ahogyan a mutáns férgek öregedtek, kevésbé vesztették el

mozgékonyságukat, és alacsonyabb volt a mitokondriális DNS-ben felhalmozódott mutációk száma is. Ismerkedjünk meg közelebbről ezzel a féreggel! 31 VI. 1 A Caenorhabditis elegans kísérleti rendszer bemutatása A C. elegans a talajban élő hengeresféreg, tápláléka baktériumokból áll Taxonómiailag az állatvilág Metazoon csoportjának egyik legegyszerűbb törzsébe (Nematoda) tartozik. A törzshöz becslések szerint több százezer faj tartozik, amelyek mérete és életmódja igen eltérő. A C. elegans felnőtt korában kb 1mm hosszúságú, elnyúlt testű állat Egyedfejlődése 20 °Con három napig tart, 25 °C-on negyvenöt óra alatt fejlődik ki Embriogenezise négy lárvastádiumból (L1-L4) áll Nehéz körülmények esetén egy különleges, nem táplálkozó, ún dauerlárva helyettesíti az L3 stádiumot. Az állat teste kevesebb, mint 1000 testi sejtből épül fel. Ivarilag dimorf Az egyik ivar a petéket és spermiumokat egyaránt termelő,

önmegtermékenyítésre is képes, női morfológiát mutató hímnős. A másik, a kizárólag spermiumokat termelő, a hímnős egyedet megtermékenyíteni képes hím. Az ivar az ivarkromoszóma (X) és az autoszóma (A) arányától függ. Két X kromoszómát hordoz a hímnős és egy X kromoszómát a hím. 8.ábra A Caenorhabditis elegans életciklusa 25°C-on órákban [Forrás: Dr. Csoknya Mária - Dr Hoffmann Gyula: Fejlődésbiológia II] A C. elegans az első soksejtű szövetes állat, amelynek olyan mutációi ismertek, melyek befolyásolják az élettartamot. Az ilyen mutációkat „Age” mutációknak nevezi a szakirodalom. 32 Áttekintés a C. elegans eddig megismert élettartamot meghosszabbító „Age”mutációkról: • age-1 (hx546): A hermafroditák közepes élettartamában 70 %-os emelkedést okoz. • gpe-26 (hc138): 25 °C-on a spermiumtermelés teljes hiányát okozza; a hermafroditák élettartamát 65% -kal növeli meg. Két

mutációtípus, amely a dauer lárva kialakulását befolyásolja: • daf-c mutánsok: Mindenképpen kialakítanak dauer lárvákat, akkor is ha a körülmények kedvezőek. • daf-d mutánsok: Nem alakítanak ki dauer lárvákat akkor sem, ha a körülmények kedvezőtlenek. • daf-c2, daf-c23, daf-c28 mutánsok: „Age” fenotípust is mutatnak; jelentős mértékben növelik az élettartamot. • daf-d mutációk: Egyiknek sincs „Age” fenotípusa. • clock mutánsok: Biológiai órájuk lelassult, lassabban fejlődnek és minden működésük lelassul, ezért haláluk később következik be. Az e mutációkat hordozó egyedek mutatnak „Age” fenotípust, élettartamuk 50% -ban vagy még nagyobb mértékben növekszik meg, maximális élettartamuk 70% -kal hosszabb, mint vadtípusú társaiké. Az „Age” mutánsokban az egyes mutációk más és más mechanizmusok által terjesztik ki az élettartamot. De egy közös pontot felfedeztek: minden vizsgált

„Age”-mutáció növeli a külső stressz elleni ellenálló képességet. Ebből következik, hogy ezek a mutánsok a belső stressznek is jobban ellenállnak. Ilyen belső stressz-tényezők lehetnek a szabad gyökök Az öregedés elméletei című résznél már találkoztunk az öregedés szabad gyök elméletével, miszerint az életkor előrehaladtával egyre több szabad gyök halmozódik fel szervezetünkben, és részben ezek sejtkárosító szerepének köszönhető az öregedés. A szabad gyökök ellen a küzdelmet szervezetünkben bizonyos enzimek veszik fel. Ezen elméletet alapul véve több „Age” mutációban is vizsgálták az antioxidáns enzimek aktivitását. Az age-1 és daf-2 génjükben mutáns egyedekben magasabbnak találták 33 az antioxidáns enzimek aktivitását, mint vad típusú társaiknál. Ez az eredmény is azt mutatja, hogy az „Age” mutánsok jól ellenállnak a belső oxidatív stressznek [27]. Ellenőrzésképpen kísérletekkel

is igazolták ezen elmélet helyességét. Az „age-1” génjükben mutáns férgeket magas koncentrációjú oxigénnek tették ki vagy olyan vegyületekkel kezelték, amelyek szabad gyökök képződését segítik elő. A mutánsok sokkal szívósabbak voltak nemcsak a szabad gyökökkel szemben, hanem a meleggel és az ultraibolya fénnyel szemben is, amelyek mint tudjuk szabad gyököket generálhatnak. A mutáns sejtekben két enzim mennyisége emelkedett meg: a katalázé és a szuperoxiddizmutázé. Így tehát igaz volt, hogy az age-1-ben mutáns férgek sokkal jobban védettek az oxidációval és a káros környezeti hatásokkal szemben. Kimutatták azt is, hogy az „Age” mutációk a hővel és az UV-sugarakkal, mint stressz faktorokkal szemben is toleranciát mutatnak. Az „Age” mutációk hőstresszel szembeni ellenálló képessége miatt vetődött fel a hősokk fehérjék szerepe az életidő meghatározásában. A hősokk a fehérjéknél konformációs

változást idéz elő, így az elromlott fehérjék felszaporodnak. Valószínű, hogy az „Age” fenotípusú egyedekben hatékonyabb védelem van a fehérjék felhalmozódása ellen. Kutatók kimutatták (egyelőre csak egyszerű szervezetekben), hogy a stresszfehérjék fokozott szintézise, illetve jelenléte segíti a túlélést. Minél többször, minél változatosabban tudja az egyed indukálni a stresszfehérjéit, annál hosszabb élettartamra számíthat [28]. A jelenségben valószínű, hogy a stressztolerancia is szerepet játszik: egy későbbi, nagyobb káros hatást sokkal könnyebben túlél a szervezet akkor, ha korábban egy kisebb káros hatás a védelmi apparátusát már mozgósította. Ezt igazolják azok az érdekes kísérletek, amelyekben C elegans és Drosophila populációit nemletális, átmeneti hősokk kezelésnek teszik ki. Ezáltal ezen populáció egyedeinek élettartama meghosszabbodott és csökkent a hővel szembeni érzékenységük. A C.

elegans az egyetlen olyan metazoa, amelynek „Age” mutációi ismertek Mint láttuk ezek a mutációk nemcsak meghosszabbítják az élettartamot, hanem létrehoznak egy közös fenotípust, amely stressz rezisztanciát mutat. A stressz rezisztencia hátterében a stresszfehérjék és az antioxidáns enzimek állnak. 34 VI. 1 1 „Szuperférgek” (még egy kísérlet a C elegans –al) A C. elegans öregedése során először termékenységét veszti el, majd mozgása fokozatosan lelassul, és egyre romlik az oxidatív károk elleni védekező képessége. Hibák és változások halmozódnak fel a DNS-ben, különösen a mitokondriális DNS-ben, majd bekövetkezik a halál. Tenyésztéssel olyan „szuperférgeket” sikerült tudósoknak előállítani, amelyek átlagos társaiknál ötször hosszabb ideig éltek. Ezeket úgy hozták létre, hogy keresztezték a hosszú ideig L3 stádiumban levő férgeket azokkal, amelyeknek biológiai órájuk lelassult (tehát clock

mutánsokkal). Ezek a férgekben talált, életet meghosszabbító gének fontosak nekünk embereknek is, mert kapcsolatban állnak az oxidatív stresszel, ugyanazzal a mechanizmussal, amely az emberi öregedésben is szerepet játszhat. Emberben még nem találtak hasonló típusú géneket, de kutatások folynak e téren. Vellai Tibor és munkatársai nemrégiben megtalálták azt a gént, amely az öregedésért felelős. A TOR szignálnak az öregedés szabályozásában egy új funkcióját is felfedezték: a láncszem lehet a tápanyagok, a metabolizmus és a hosszúéletűség között [29]. Vellai kutatásai bebizonyították, hogy azok a fonálférgek, amelyekben a TOR-gének működését csillapították, hosszabb ideig élnek. Nemcsak az életkoruk nő meg, hanem hosszabb ideig maradnak fiatalok, és tovább megőrzik szaporodóképességüket is. Azt is megállapították, hogy az inzulinnak és egy inzulinhoz hasonló növekedési faktornak alapvető szerepe van az

öregedési folyamatokban. Ezek a hormonok fehérjék, amelyek termelődését gének szabályozzák A fonálféregben és az ecetmuslicában megtalálható annak az inzulinszerű hormonnak a génje, amely termelődésének hatására elkezdődik az öregedés. 35 VI. 2 A Drosophila melanogaster Ez a kis állat nagyon értékes a genetikai kutatásokkal foglalkozó kutatók számára. Az öregedés kutatása szempontjából egyik nagy előnye, hogy 25 °C-on átlagosan 40 nap az élettartama. További előnyei: könnyen tartható, szaporítható és sok utódja van Kis méretű, de jól struktúrált. A házi légy rokona, morfológiájuk hasonló, de genomjukban nagy az eltérés 4 kromoszómája, nyálmirigy óriáskromoszómái vannak. 25 °C-on 9 nap alatt fejlődik ki, 18 °Con 16 nap a fejlődési ideje 1976-ban Michael R. Rose „családot” alapított néhány tejesüvegben Az üvegek alját táptalajjal töltötte meg, majd kétszáz megtermékenyített nőstény

muslicát telepített beléjük. Öt héttel később Rose összegyűjtötte a petéket azoktól az állatoktól, amelyek még mindig egészségesek és termékenyek voltak, majd újabb generációt tenyésztett ki belőlük. Megint várt öt hetet, majd újra a legidősebb termékeny muslicákat gyűjtötte össze. Ezt a szelekciót folytatta tovább, és még folytatja a tenyésztést mind a mai napig. Minden alkalommal a leghosszabb életű muslicákat válogatja ki. Így minden újabb generációban a muslicák egy kicsit hosszabb ideig éltek, mint elődeik. Ma már Rose-nak egy millió muslicája van A jelenlegi muslicagenerációk kétszer olyan hosszú ideig élnek, mint az alapító muslicák. Ez a növekedési tendencia az egymás utáni generációk életidejében tovább várható [30]. A Drosophila ily módon kitenyésztett későn öregedő vonalainak aktivitása fiatalabb korban kisebb. Ezen populációk egyedei fertilisebbek, és hosszabb élettartamot mutatnak A

Drosophila később öregedő vonalainak vizsgálatánál a különböző csoportok által izolált vonalak különbözőek voltak. Voltak olyan Drosophila vonalak, melyek egyedeinek glikogén tartalma magasabb volt, kiszáradás tűrése jobb, mint az egyéb törzseké. Ezen törzsek lipid tartalma is magasabb, és az éhezést is jobban tűrték. Reverz szelekciós kísérleteket is végezetek, ezekben a korai fertilitásra szelektáltak, ekkor az élettartam és a glikogén tartalom csökkent, valamint a kiszáradás és éhezés tűrés is. Ezekből a kísérletekből következik, hogy azon allélok, melyek nagyobb stresszrezisztenciát biztosítanak antagonisztikus pleiotrópiát mutatnak a korai fertilitás tekintetében. A később öregedő vonalakban ezen allélok nagyobb stressz rezisztenciát biztosítanak, ami hozzájárul a megemelkedett élettartamhoz a korai fertilitás rovására [31]. A Drosophilában eddig nem azonosítottak olyan egy gént érintő mutációt, amely

mind a hím, mind a nőstény életidejét meghosszabbítaná. 36 Genetikai módszerekkel kimutatták, hogy a későbbi öregedésért sok gén felelős, amelyek több kromoszómán elszórtan helyezkednek el. A főbb géneket a harmadik kromoszómára lokalizálták. Néhány héttel ezelőtt találtak egy újabb gént a „Matuzsálem gének” családjából. Ez a Stunted gén. E génben történt módosítás nyomán több mint a felével megnőtt a Drosophila élettartama a „normális” csoporthoz viszonyítva. A Drosophilán és Caenorhabditison nyert eredményekből következik, hogy a gerinctelenek öregedésének ütemét nem óraszerű mechanizmusok határozzák meg, hanem nem-adaptív folyamatok, amelyek közül fontos szerepet játszik a belső stressz elleni ellenállóképesség, amelyet a stresszválasz-gének határoznak meg [31]. 37 VI.3 Öregedés az evolúció szemszögéből Már Weismannt is foglalkoztatta az öregedés és a halál kérdése.

Felvetette, hogy az öregedés és a halál nem szükséges velejárói az életnek, hanem a multicellularitással együtt lettek az evolúció szerves részei [32]. A genetikus Theodosius Dobzhansky szerint: „A biológiában semminek sincs értelme, csak ha az evolúció fényében nézzük”. Ez az öregedésre is igaz Az evolúció lényege a természetes szelekció, így az öregedés mélyén is ezt kell keresnünk. A vad populációkban a ragadozók, betegségek és balesetek miatt magas a halálozási ráta, ezért csak néhány egyed él elég sokáig ahhoz, hogy az öregedés jeleit mutassa. A vad populációk elsősorban fiatal, szaporodó felnőttekből állnak, akik genetikailag hozzájárulnak a következő generációhoz. Az olyan kóros genetikai változatok, amelyek az élet későbbi szakaszában lépnének működésbe nem maradnak meg, mert hordozóik vagy meghalnak mielőtt megöregednének, vagy pedig életben maradnak, de már nem szaporodnak ebben az

életszakaszban. A szelekció azt a tulajdonságot fogja előnyben részesíteni, amelyik fiatalkorban a szaporodás érdekében növeli a rátermettséget (fitnesszt), az már nem érdekes, ami a szaporodás után történik. Thomas Kirkwood brit biológus az öregedésben a „korlátozott tartalékokkal való élethosszt” látja. Szerinte az élőlényeknek meg kell osztaniuk az energiájukat az önfenntartás, a szervezet működési hibáinak kijavítása és a reprodukció között. 1977-ben mutatta be elméletében, hogy a test javítására fordított egyre több energia megnöveli a túlélés esélyét, de csökkenti a szaporodásét és fordítva. A szaporodás kevesebb energiát igényel, mint a hibajavítás. Ha megnöveljük a termékenységet, akkor csökken az energia, amit javításra fordíthatunk, és ez valószínűleg rövidebb élethosszt eredményez. Ha elég energiát fordítunk arra, hogy maximalizáljuk a hibajavítást, csökkeni fog a termékenység, ami

csökkenti az élőlény rátermettségét. Ez az elmélet felvet egy érdekes kérdést: egy élőlény tehát akkor öregszik, amikor a rendelkezésére álló energiából már nem tudja fedezni a megfelelő hibajavításokat, és nem egy genetikailag meghatározott öregedési program következtében. 38 George Williams brit fejlődésbiológus szerint az evolúció nemcsak „beletörődik” az élőlényeknek a szaporodási fázis utáni hanyatlásába, hanem még elő is segíti pusztulásukat. Fiatal és szexuálisan aktív korban serkenti azokat az agresszív géneket, amelyek időskorban ártalmasak.* Felmerült, hogy vannak-e olyan gének, amelyek az életidőt meghatározzák. Az evolúciós elmélet alapján ilyen életkort meghatározó program nincsen, a természetes szelekció közvetett hatást fejt ki az élettartamra. Az öregedés evolúciós szempontból sem nem hátrányos, sem nem előnyös [31]. Ebből következik két genetikai jelenség, amelyeknek

szerepe lehet az öregedésben: • mutáció akkumuláció • antagonisztikus pleiotrópia A mutáció akkumuláció: olyan mutációk véletlenszerű felhalmozódása, amelyek az élet kései szakaszában fejtik ki káros hatásukat. Antagonisztikus pleiotrópia: egy olyan gén hatása, amely az élet korai szakaszában pozitív hatású, míg késői szakaszában negatív hatású. A két jelenség együttesen vezet a szervezet hanyatlásához és a megnövekvő mortalitáshoz. Mindkét jelenségre találunk példát a Drosophilában * Forrás: http://nyuz.eltehu/archiv27/2713/ttthtml 39 VII. Hogyan változik szervezetünk az életkor előrehaladtával? Most áttekintjük az öregedés során a szervrendszereinket érintő leggyakoribb változásokat. Természetesen ez az áttekintés nem lesz teljes, a számomra érdekes problémákra helyeztem a hangsúlyt. VII. 1 A szív és a keringési rendszer A vérkeringés szerveinek betegségei az egész világon a

halálozási és betegségi statisztikák vezető helyein szerepelnek. Nem kétséges, hogy az életkorral egyértelműen nő a szív-és érrendszeri megbetegedések száma. A statisztikák szerint az utóbbi negyven évben csökkent az ebből adódó halálesetek száma. Ez az orvostudomány fejlődésének, illetve az emberek életmódbeli szemléletváltásának köszönhető. A baltimore-i longitudinális (a kísérleti személyeket életük végéig megfigyelés alatt tartják) öregedési felmérés (BLSA) kutatói azt állapították meg, hogy szív- és érrendszeri betegségektől mentes személyeknél az életkornak nincs kiszámítható hatása a keringési perctérfogatra vagy a szívindexre [33]. A maximális szisztolés vérnyomás emelkedik az életkorral, a diasztolés vérnyomás azonban nem. Az artériák normális életkori változása a falukban lévő rugalmas elemek mennyiségének csökkenése. Ennek egyik oka lehet az ütőerek falát alkotó legbelső

sejtréteg lassú megvastagodása. A megvastagodás következtében az érfal merevebbé válik és belső keresztmetszete szűkül. Ez önmagában nem életveszélyes, azonban előidézi, illetve fokozza az érelmeszesedés veszélyét. Ennek következményeként pedig az ér végül elzáródhat, és ez szívrohamot vagy agyvérzést okozhat. Másik oka pedig az, hogy az érfal kötőszövetes állományában csökken az elasztikus rostok mennyisége, és körkörös mészlerakódás figyelhető meg az erek falában. A merev erek nem képesek megfelelően tágulni, így az általuk ellátott szervek vérellátása is zavart. Merevségük miatt könnyebben repednek meg, gyakoribb bennük a trombózis. A maximális szívritmus, a pulzusszám az életkorral csökken, de ez nem jelent egészségügyi problémát. A koszorúér-megbetegedés előfordulási gyakorisága növekszik az életkorral. Kutatók meghatározták a koszorúér-megbetegedés rizikófaktorait: dohányzás, 40

magas vérnyomás, a koleszterin és az alacsony sűrűségű lipoproteinek megemelkedett szintje a vérben, cukorbetegség és elhízás. 41 VII. 2 A csontrendszer Az idősödéssel átalakul a csontozat alapállománya és a szervetlen-, ásványianyag-összetétele is. Az így kialakuló folyamatot nevezzük csontritkulásnak, ami a leggyakoribb csontanyagcsere-zavar és -betegség. Rendszerint középkorúaknál és idősebbeknél válik nyilvánvalóvá. A csontépítés és csontbontás felnőttkorban egyensúlyban van. A maximális csonttömeg elérése után megkezdődik a csökkenés. A csontveszteség mindkét nemnél az ötvenes években kezdődik, azután azonban a nőknél gyorsabb ütemben folytatódik, mint a férfiaknál. A korban előrehaladva öt évente megkétszereződik a csontritkulásos csípőtáji, combnyaktörések kockázata. A nők életük során csontozatuk ún kérgi rétegének 35%-át, míg a szerkezeti tartók 50% -át vesztik el. A 60 év

feletti nők 25% -ánál található csontritkulás miatt bekövetkezett összenyomódásos csigolyakárosodás. A korral jellegzetesen velejáró csontritkulást férfiaknál csak 70 év felett igazoltak. A csonttömeg csökkenése évente 3-4% is lehet. Ezért a gerincoszlop évente körülbelül 3 mm-rel rövidül A csontállomány egyensúlyban tartása függ egyes hormonok aktivitásától, az izomtevékenység intenzitásától, táplálkozási tényezőktől (kalcium- és foszfátbevitel) és az UV-sugárzás mértékétől. Nőknél megfigyelték, hogy a menopauza után a csontritkulás kialakulásának esélye igen nagy; ez valószínűsíthetően az ösztrogén hormon megszűnésének következtében alakul ki, bár a pontos mechanizmus még nem tisztázott. A női áthajláskori csontritkulások nagyon eredményesen befolyásolhatók, korai diagnózis és korai komplex gyógykezelés révén. Több vizsgálat is kimutatta, hogy a testmozgás, az ösztrogénkezelés és a

fokozott kalciumtartalmú étrend külön-külön vagy együttvéve lelassíthatja a nők klimax utáni csontvesztését. 42 VII. 3 Az immunrendszer Az immunfunkcióknak az öregedés folyamán bekövetkező változásaira már régen felfigyeltek. Az immunrendszer feladata a mikroorganizmusok és más idegen anyagok észlelése, hatástalanítása és eltávolítása a szervezetből. Az immunrendszer érzékeny az idegen fehérjékre, és ezeket nagyon jól el tudja különíteni a „saját” fehérjéitől, így antitestet csak az idegen anyagok ellen termel. Az életkor előrehaladtával normális, saját fehérjéink apró változásokon mehetnek át. Immunrendszerünk azonban annyira éber, hogy e megváltozott fehérjék ellen is antitesteket kezd termelni. Így tehát fiatalkorunkban oly jól működő immunrendszerünk időskorban már komoly károkat is okozhat. Ez az alapja az autoimmun betegségeknek. Egyes gerontológusok szerint az autoimmun betegségek

kialakulásának valószínűsége az öregedéssel fokozódik. A pubertás után megkezdődik a limfoid szövetek mennyiségének progresszív csökkenése. A csecsemőmirigy az ivarérettség elérése után rejtélyes módon degenerálódik Egyesek úgy gondolják, hogy ez a csecsemőmirigyben lezajló normális változás váltja ki az immunrendszer öregedését. Egy ötvenéves ember csecsemőmirigye eredeti tömegének már csupán 5-10% -át őrzi meg. A csecsemőmirigy hormonokat termel, amelyeknek a mennyisége huszonöt éves kor körül csökkenni kezd, és hatvanéves kor után már kimutathatatlan. A mandulák, amelyek maximális méretüket tizenkét éves gyermekeknél érik el, a negyvenes évekig nem változnak, majd átmeneti kisebbedés után ismét nagyobbak lesznek (ötvenedikhatvanadik év), míg végül nagyságuk fokozatosan csökken. A vérben keringő limfociták száma az ötvenedik év után fokozatosan csökken, és mintegy 70% -át teszi ki a fiatalkori

értékeknek. Ez a csökkenés azonban csak a T-limfocitákat érinti, a B-limfociták száma az életkorral nem változik. Az immunrendszer nagyon bonyolult, és több száz összetevőből épül fel, amelyek legtöbbje az életkorral természetesen változik. Ezért van az, hogy az idősebb emberek immunválaszainak csökken a hatékonysága. Néhány gerontológus úgy véli, hogy a rák egyre gyakoribb előfordulásának oka az életkor előrehaladtával az, hogy az immunrendszer már kevésbé képes felismerni és elpusztítani a rákos sejteket, mint fiatalkorban. 43 VII. 4 A neuroendokrin rendszer A belső elválasztású mirigyek által termelt hormonok szintje is jelentősen változik az életkor előrehaladtával. Az egyes hormonszintek változásának üteme és mértéke is eltérő, de körülbelül hatvan év felett a legtöbb csökkenő tendenciát mutat. Ilyen hormonok: tesztoszteron, inzulin, androgének, aldoszteron, pajzsmirigy- és a növekedési hormon. A

hormonális szabályozást nemcsak a hormonok mennyisége, hanem az általuk kiváltott szöveti reakció is befolyásolja. A pajzsmirigy működése öregkorban fokozatosan gyengül, s magában a mirigyben is lényeges változások mennek végbe. A pajzsmirigy működését a hipotalamusz-hipofízis rendszer a tireotrop hormon (TSH) közvetítésével szabályozza. A hipofízisben az öregedéssel csökken a tireotrop hormon mennyisége, ezzel párhuzamosan fokozódik a pajzsmirigy érzékenysége a TSH iránt. A pajzsmirigyhormonok két formában kerülnek a vérbe: szabad, aktív és fehérjékhez kötött, tartalék formában. A szöveti felhasználástól függ a két hormonforma mennyiségi átrendeződése. N V Verzsikovszkaja és G V Valujeva kimutatta, hogy a vér tiroxinkötő képessége öregkorban csökken [34]. A kötött hormon mennyisége csökken, a vérben keringő szabad forma nem változik jelentősen. A szöveti anyagcsere-változások kialakulására jó példa

lehet a pajzsmirigy működésének megváltozása. Öregkorban nő a szöveteknek a pajzsmirigyhormon iránti érzékenysége, és ugyanakkor csökken a reakcióképessége. A sejt energiatermelése eltolódik (az ATP-szintézis csökken és az oxigénfelhasználás is csökken), a fehérjeszintézis üteme csökken. A pajzsmirigyhormon szabályozás változásának szerepe van a zsíranyagcsere zavaraiban, a koleszterin felhalmozódásában, és ebből kifolyólag az érfalak meszesedésében. Közismert dolog, hogy az életkor növekedésével az inzulinelégtelenség kialakulásának igen nagy az esélye. A szervezet egyre kevésbé képes fenntartani a vér normális glükóz szintjét Az inzulin az egyetlen olyan hormon, amely csökkenti a vércukorszintet. Kiderült, hogy az öregedés során a vérben megnő a szabad inzulin aktivitását gátló anyagok mennyisége és így inaktív komplex keletkezik. Az inzulin kötött formában fehérjéhez kapcsolódik, és ez megvédi az

inhibitorok inaktiváló hatásától. A szabad inzulin gátlása azt eredményezheti, hogy a hormon hatástalanná válik, és így kifejlődhet az inzulinelégtelenség. A korral a növekedési hormon szintje és éjszakai szekréciójának csúcsai is csökkenek. Ennek pontos okát nem ismerik a kutatók, de az egyik lehetséges ok a hipotalamuszban termelődő növekedési releasing hormon (GNRH) szintjének korral való csökkenése. A 44 fiatalok növekedési hormon hiányát összefüggésbe hozták a zsírszövet tömegének növekedésével és az izomtömeg, illetve az izomerő csökkenésével. Innen ered az a D Rudman és munkatársai által közölt feltevés, mely szerint az időskorban megfigyelhető elhízás és izomszövet-csökkenés a növekedési hormon hiányának következménye. Erre vonatkozólag végeztek kísérleteket, mely során 12 idős férfinak testsúlykilogrammonként 0,03 mg növekedési hormont adtak, többi társuk pedig nem kapott ilyen

kezelést. Hat hónap elteltével a kezelt csoportban a zsír nélküli testtömeg és a csontdenzitás szignifikáns növekedést, és a zsírszövet tömegének csökkenését figyelték meg. Olyan eredmény azonban nem született, amely a növekedési hormonnak az időskorúak klinikailag lényeges paramétereire gyakorolt hatását igazolná. A növekedési hormon meglehetősen drága, és csak injekcióban adható, ráadásul olyan mellékhatásai lehetnek, mint az inzulinrezisztencia és az ödéma. Mindezek miatt a növekedési hormonkezelést ma még kísérleti jellegűnek tekinti az orvostudomány. 45 VII. 5 A szaporodás szervrendszere: női ivarszervek Közismert dolog, hogy a nők körülbelül az ivarérettség elérése után negyven évvel, tehát nagyjából ötven éves korukban elvesztik szaporodási képességüket. Érdekes tény, hogy a csimpánzoknál vagy a különféle nem emberszabású majmoknál a nőstények az átlagos élettartam jóval nagyobb

részében termékenyek, mint az emberek esetében a nők. A főemlősök nőnemű egyedei az életkor előrehaladtával nem mutatnak fokozatos hanyatlást a peteérés tekintetében. Azokban a fajokban, ahol van menopauza a peteérés hirtelen szakad meg. Meglepő, hogy a legtöbb háziállat esetében nem rendelkezünk adatokkal a menopauzára vonatkozólag. A menopauzához közeledő nőkben csökken az élő, normális petesejtek száma. Amikor a nők elérik az ötvenéves kort, akkor petefészkükben nem találhatók éretlen petesejtek. Idősebb nőkben egyre gyakrabban fordul elő a petesejt kromoszóma-rendellenessége, és ez az oka az egyre gyakoribbá váló születési rendellenességeknek. A kromoszóma-rendellenességek születési defektusokkal való összefüggésének bizonyítéka a Down-kór. A genetikai kockázat az anya életkorával párhuzamosan nő : átlagos életkorú anyák ismétlődési kockázata kisebb mint 1% , negyvenéves korban 2%, negyvenöt éves

korban 5% , ötvenéves korban 12%. A Down-kórosok mintegy 30% -át harmincöt évnél idősebb anyák szülik. A változás kora után számos hormon szintje hirtelen visszaesik, ilyen például az ösztradiol. A tesztoszteron koncentrációja viszont fokozatosan csökken. A petefészek működését jórészt az agyalapi mirigy által elválasztott hormonok szabályozzák, ez a mirigy pedig a hipotalamusz hormonjainak magasabb rendű irányítása alatt áll. A folyamat tehát igen összetett A női szaporítószervrendszer más szerveiben is lezajlanak változások. A méh súlya és mérete a menopauza után körülbelül hatvanöt éves korig csökken, ekkor harmincéves kori súlyának felét teszi ki. A klimax után a női szervezet nem jut ösztrogénhez, a hüvely hossza és átmérője egyaránt kisebb lesz. A hüvelyfal gyakran elvékonyodik, és a helyi mirigyműködés alábbhagy. A hormonális változások miatt a női mell is megváltozik A mell mérete csökken,

mirigyes állománya degenerálódik. Ezen változások lezajlása egyénenként igen eltérő lehet. A mellrákok kétharmada ötven év fölötti nőknél fordul elő Ismert tény, hogy a menopauza után a nők sokkal nagyobb hajlamot mutatnak arra, hogy csontritkulásban és érelmeszesedésben betegedjenek meg. A szívbetegségek kockázata két és félszer akkora a menopauza után. Ezen alapul az a hiedelem, hogy az ösztrogének valamiféle védő hatást 46 gyakorolnak a szív- és keringési rendszerre. Ma már elterjedtek az ún ösztrogénkezelések, mely során a női szervezet továbbra is hozzájut a megszokott ösztrogén adagjához. Számos vizsgálat igazolta, hogy a hormon pótlásával növelhető a csontozat ásványianyag-tartalma. Az ösztrogén a lipid paramétereket is kedvező irányban befolyásolja: növeli a HDL- és csökkenti az LDL-koleszterin szintjét. A hormonpótlás azonban veszélyeket is rejt magában: növeli a méhrák előfordulási

gyakoriságát. 47 VII. 6 A szaporodás szervrendszere: férfi ivarszervek A férfiak szaporító szervrendszerének öregedése jóval fokozatosabban megy végbe, mint a nőké. A férfiak esetében is beszélhetünk ún andropauzáról Viszont olyan esetek is ismertek a szakirodalomban, hogy egyes férfiak egészen aggastyánkorukig megőrzik teljes szaporítóképességüket. Akárcsak a nőkben, a férfiakban is számos hormon szintje csökken az életkorral, ilyen például az androgén-elválasztás. A férfiak tesztoszteronszintje fokozatosan lesz egyre alacsonyabb. A vélemények annak tekintetében viszont megoszlanak, hogy a férfiak öregedésével mutatkozik-e változás a hímivarsejtek mozgásában, életképességében vagy a rendellenességek előfordulási arányában. Itt is, mint a nőknél igen nagy az egyéni változékonyság. Míg a legtöbb szövet és szerv zsugorodik a korral, a szív, a tüdő és a prosztata hajlamos megnagyobbodni. A prosztata

körülöleli a húgyhólyag nyakát, amikor megnagyobbodik összeszűkítheti a húgyhólyagból kivezető húgycsövet, ami vizelési nehézségeket okoz. A negyvenévesek 10% -nál és a nyolcvanévesek 80% -ánál mutatkozik valamilyen megnagyobbodás. A megnagyobbodás a leggyakrabban jóindulatú sejtburjánzás következménye, de néha ez a sejtburjánzás rosszindulatú. A prosztata eltávolítása is ajánlatos lehet a húgycső akadályoztatásának megszűntetésére. 48 VII. 7 A központi idegrendszer és az agy öregedése Mint az emberi szervezet minden egyes sejtje, illetve a szövetek és szervek, ugyanúgy az idegrendszerünk sem menekülhet meg a természet törvényei elől: az idegrendszer is megöregszik, majd elpusztul. Születésünkkor agyunk körülbelül 350 grammot nyom, súlya nagyjából húszéves korunkig 1300 grammra nő. Az agy súlya ezután csökken és kilencvenéves kor körül már 10% -kal kevesebbet nyom, mint húszéves korban. A

súlyveszteség az öregedő agy felszínén is jól látható, ahol az agytekervények összehúzódását a köztük lévő agybarázdák kiszélesedése kíséri. Ez a változás élő emberben is láthatóvá tehető a tengelyirányú komputertomográfos letapogatás vagy MRI segítségével. Agyunk összetett szerv, amelyet százmilliárd neuron épít fel. A neuronok kémiai „hírvivők” segítségével kommunikálnak egymással igen nagy távolságokon keresztül. Mindegyik neuron tízezer másikkal is kölcsönhatásba léphet nyúlványainak elágazó hálózata révén. Az öregedő agy egyes részein a szinapszisok eltűnnek vagy alakváltozást szenvednek A neuronok száma a frontális és temporális régiókban még épp intellektus mellett is 40-50% ra csökkenhet. Fokozódik a kéreg alatti központokból kiinduló mielinhüvely nélküli neuronrendszerek sérülékenysége. Már 1984-ben felvetettek egy hipotézist, mely szerint a szellemi működések életkorral

együtt járó hanyatlását a neuronok elvesztése okozza. De mind a mai napig nem bizonyították a csökkent szellemi működés és az agysejtveszteség közötti kapcsolatot. 1906-ban egy Alois Alzheimer nevű német neurológus elsőként írta le azt az értelmi fogyatékosságot, amelyet róla neveztek el Alzheimer-kórnak. E betegség elterjedtsége hatvanhatvanöt éves korban a teljes népesség 0,1% -át érinti, a nyolcvanöt éves kor felettieknél azonban ez 47% -ra emelkedik. Alzheimer különbségeket fedezett fel az agy külső részén A betegekben a szürkeállomány betüremkedései közti rések nagyobbak voltak, ami az agyszövetek hiányára utalt. Ez különösen feltűnő volt a hippokampuszban, az emlékek tárában, és a neocortexben, a szabályozó központban. Az agynak pontosan azok a területei kezdtek eltünedezni, amelyek az emlékezéssel és a gondolkodással kapcsolatosak. Amikor Alzheimer mikroszkóppal is megvizsgálta az agy felszínét két

jellemző azonosítási jegyet talált, amelyeket mind a mai napig a betegség kizárólagosan biztos diagnosztikai jelzőjeként használnak: plakkok és csomók. A plakkok apró, kör alakú területek, a béta-amiloid nevű 49 fehérje sűrű lerakódásai. A plakkokat pusztuló idegsejtek gubancos hálója veszi körül A normális agyban is találhatunk ilyen plakkokat, de azok sűrűsége sokkal kisebb, mint az Alzheimer - kórban szenvedőkben. Míg Alzheimer le nem írta a betegséget, addig az emberek nem is tudtak e kór létezéséről. Úgy hitték, hogy a szenilitás az öregedés természetes velejárója Ma az Alzheimer-kór a kutatások középpontjában áll. A legújabb eredmények szerint a caveolin nevű membránfehérje szerepet játszik az Alzheimer-kór patofiziológiájában. A béta-amiloid fehérje a szenilis plakkok fő fehérjekomponense, amely egy prekurzor fehérjéből, az amiloid prekurzorból (APP) szintetizálódik az α-, β- és γ- szekretáz

segítségével. Immuncitokémiai vizsgálatokkal igazolták, hogy az APP caveolákban halmozódik fel, és a caveolin-1 fontos szerepet játszik az amiloid prekurzorok kialakulásában a szekretáz enzim aktivitásának fokozásán keresztül. Alzheimer-kóros betegek agyszövetében a plakkokat körülvevő gliasejtekben a caveolin-3 felszabályozása figyelhető meg. A nagy mennyiségben expresszálódó caveolin-3 kötődik az APP-hez, amely aktiválja a β-szekretázt, s így még fokozottabb mennyiségben szintetizálódik APP. A caveolin-3 tehát az APP-metabolizmus megváltoztatása révén, a prekurzor molekula toxikus metabolitjainak túltermelődését eredményezve játszik szerepet az Alzheimer-kór kialakulásában [35]. A késői Alzheimer-kór génjeit térképezte Margaret Pericak-Vance genetikus, amikor az agyra ható APO-E géncsaláddal találkozott. A génnek három különböző változata létezik: E2, E3 és E4. Ezek három, kismértékben különböző

fehérjeformát kódolnak, melyeket apoE2, apoE3 és apoE4-nek neveznek. Mindenki, akár egészséges, akár Alzheimer-kórban szenved, a három változat közül bármelyikkel rendelkezhet. Az APO-E2 véd az Alzheimer-kór sejtpusztulásaival szemben, az APO-E3 gén véd az arterioszklerózis kialakulásával szemben. Az APO-E4 gén ugyanakkor hajlamosít az Alzheimer-kór kialakulására, és ha két ilyen aktivált gén hordozója valaki, annál már korábban körülbelül hetvenéves kor körül elindulhatnak a neurodegeneratív folyamatok. Egy E4 gén hatására csak később, kb nyolcvanéves kor körül jelentkezhetnek a kórfolyamatok. Nem kérdéses, hogy ez a gén befolyásolja az Alzheimer-kór kialakulását. Körülbelül az esetek 40% -a hozható kapcsolatba ezzel a génnel. Ismertek olyan esetek, hogy valaki az allél mindkét példányával rendelkezik és mégsem fejlődik ki nála a betegség, és vannak betegek, akik nem rendelkeznek ezzel a génformával [36].

Tehát e kór körül még igen sok a megoldásra váró rejtély. A jelenlegi álláspont az, hogy valahogyan az apoE fehérje elősegíti a béta-amiloidok összekapcsolódását, és így 50 hosszú, húrszerű molekulák alakulnak ki, amelyek sűrűn egymásra rakódnak és zavart keltenek az agyban. Fontos felismerés volt társadalmi szempontból, hogy a szellemi képességek elvesztése a megöregedéssel nem elkerülhetetlen. Nem helyes az az elképzelés, miszerint a szenilitás az öregedés normális velejárója. Természetesen a rövid távú emlékezet a korral gyengül, de ez nem jelenti az értelmi képességek gyengülését. Rengeteg példa mutatja, hogy az ember megőrizheti szellemi frissességét idősebb éveiben is. Zárásképpen pedig álljon itt egy idézet Tolsztojtól, aki 82 éves korában írta a következőket: „Késő öregkorban azt gondolják az emberek, hogy életük végéhez közelednek, pedig éppen hogy az életük legértékesebb

legszükségesebb munkája folyik önmaguk és mások számára. Az élet értéke fordítottan arányos a haláltól való távolság négyzetével” 51 VIII. Hogyan öregednek sejtjeink? Legalább három szövetféleség van, amelyben a sejtek állandóan osztódnak: a bőr, a tápcsatornát bélelő sejtek és a vörösvértesteket meg a fehérvérsejteket képző sejtek. Ezekben a szövetekben rengeteg sejt osztódik, a régebbi sejtek pedig kiselejteződnek. Az elöregedett hámsejtek bőrünk legkülső rétegéről leválva végül a környezetbe kerülnek. Az elöregedett bélsejtek a tápcsatornába lökődnek, az elöregedett vértesteket a falósejtek takarítják el. A többi szövetben az új sejtek lassabb ütemben váltják fel a régieket, ez a folyamat a kicserélődés. Két olyan szövetfajtát ismerünk, mely olyan sejtekből áll, amelyeknél nincs osztódás vagy kicserélődés. Ilyenek az idegsejtek, a vázizomsejtek és a szívizomsejtek Agyunk és

izmaink legtöbb sejtjét egy életen át birtokoljuk. Az izmok, a szív és az agy a születés után részben azért lesz nagyobb, mert az őket felépítő sejtek mérete növekszik, részben pedig azért, mert az idegsejteket és az izomsejteket körülvevő egyéb sejtek osztódnak, és így hozzájárulnak a méretbeli növekedéshez. Öregkorban a sejtek pótlásának üteme lelassul vagy megszűnik, ezért van az, hogy a szövetekben a sejtszám lecsökken. Ez különösen az idegszövet elemeinél jelentős tényező (Lásd az idegrendszer és az agy öregedése c. részt) A sejtpusztulás öregkorban sem hirtelen következik be. Ezért az öregedés során bármely szervben sejtek széles spektrumát láthatjuk, a teljesen ép sejtektől a súlyosan károsodott és elpusztult sejtekig. A sejtváltozatok sokfélesége határozza meg a szerv, a szövetek öregedésének minőségi sajátosságait. Az életkor előrehaladtával nemcsak a sejtek számbeli csökkenése

figyelhető meg, hanem a morfológiai változásuk is. A sejtek megduzzadnak vagy éppen ellenkezőleg a vízvesztés miatt zsugorodnak. A plazmában só-és zsírlerakódás, illetve üregképződés valamint vakuólumok képződése figyelhető meg. Szembetűnő a lizoszómákban rekedt, emészthetetlen, zsírsavtartalmú, sötét színű lipofuszcin (öregedési pigmenteknek v. öregkori pigmenteknek is nevezik ezt a képletet) megjelenése is. 10 éves kor alatt a sejtek belső térfogatának körülbelül 0,6 %-át teszi ki a lipofuszcin mennyisége, 90 év felett a pigmenttartalom akár 6-7% is lehet. Feltételezések szerint a lipofuszcin a sejt működésekor, valamint az organellumok szétesésekor keletkező végtermékekből halmozódik fel, s így a sejt elhasználódásának mértékéül szolgálhat. 52 Az öregedéssel a sejtmag szerkezetében látható változások keletkeznek. Sok sejtben a sejtmag kisebb méretű lesz, ráncossá válik, szabálytalan alakot vesz

fel, sőt részleges vagy teljes szétesése is bekövetkezhet. Szintén bekövetkezhet a sejtmagok számának növekedése és a poliploid sejtmagok megjelenése. Öregkorban a máj, a vese, a szív, a vázizmok, az idegszövet igen sok sejtjében jelenik meg több sejtmag. A sejtek sokmagvúságának jelensége nemcsak öregkorban figyelhető meg. Az izomrostokban levő sejtmagok mennyisége még a viszonylag nem hosszú ideig tartó oxigénhiány esetén is csaknem kétszeresére nőhet. A sejtosztódás szabályozási jelenség, meghatározott szabályozó gének aktiválódásával függ össze. Ha állatokat tartósan kezelnek aktinomicinnel vagy olivomicinnel, akkor a sokmagvúság kialakulása elmarad. Az újonnan képződő magok nem mentesek a genetikai apparátus szabályozásának korral járó változásától. Ez az oka annak, hogy a második vagy a harmadik sejtmag kialakulása, azaz a kromoszómaszám sejten belüli növekedése ellenére sem kezd a sejt új életet,

nem fiatalodik meg A sokmagvú sejt elöregedett genetikai apparátusa sejtszabályozási zavarokat idéz elő, így a megsokszorozódás nem képes kompenzálni a sejtszám csökkenését vagy a sejt működésében fellépő egyéb zavarokat. Az öregedés során megfigyelhető, hogy a sejtmag és a citoplazma aránya megváltozik. A sejtmag-citoplazma közti térbeli viszony megváltozása már közönséges mikroszkópban is jól látható. A sejtmagok számának növekedésekor megnő a sejtmag és a citoplazma érintkezési felülete, javul az anyagcsere-kapcsolat. Gyökeresen megváltozik a sejtbeli szállítórendszer, az endoplazmás retikulum is. Elektronmikroszkópos vizsgálatokkal megfigyelhető a retikulum membránrendszerének szakadozása, gyakran az egész rendszertől különváló retikulumszakaszok fedezhetők fel. Az öregedéssel a mitokondriumok mennyisége és struktúrája a különböző szervekben eltérő módon változik. Elektronmikroszkópos

vizsgálatokkal igazolták, hogy a sejtben gyakrabban jelennek meg szokatlan formájú mitokondriumok. Ezek számának csökkenését gyakran méretük növekedése kíséri, megjelennek az óriás mitokondriumok. Talán így próbálják pótolni az energiatartalom csökkenését. Öregkorban csökken a mitokondriumok külső membránjának áteresztőképessége, s ez bizonyos mértékig korlátozza energiatermelő képességüket. Az öregedő sejtek energiatermelő folyamataiban az is tükröződik, hogy a mitokondriumok kevésbé stabilakká, törékenyebbekké, sebezhetőbbekké válnak [34]. Öregkorban megfigyelték a membrán elvékonyodását, megvastagodását, mintázatossá válását, sőt szakadásokat is felfedeztek rajta. Egyes sejtekben sajátos membrángyűrődések, tasakok is létrejöhetnek. A membránstruktúra felbomlása eléri a lizoszómák membránjait is A lizoszómákat az „öngyilkosok zacskójának” is nevezik. Igen sok aktív enzimet 53

tartalmaznak. Ha a lizoszómák membránja megreped, az összes enzim a sejt citoplazmájába kerül, és ott autolízissel szétroncsolják a belső sejtszerkezetet. Mindez a sejt egy részének vagy egészének pusztulásához vezet. Az öregedéssel tehát megváltozik a sejt struktúrája, az egyes organellumok módosulnak, ami az anyagcsere-és működészavarok kiindulópontjává válik. Laboratóriumi mérések szerint az öreg sejtek nyugalmi potenciálja nem változik meg, az ingerlékenységük azonban jelentősen csökken. Ebből következik, hogy a sejtek ingerlékenységének a korral bekövetkező változásait nem annyira a membránpotenciál határozza meg, hanem inkább az ionok eloszlása a membrán két oldalán, vagyis a membrán permeabilitása. Öregkorban csökken az intracelluláris kálium- és nő a nátriumtartalom Így lassan kiegyenlítődik a sejt és környezete közötti normális aszimmetria. Ugyanis az ionok aszimmetriája minden élőlényre

jellemző, és az élet egyik legszigorúbb feltétele. Az ionkoncentrációk kiegyenlítődése a sejt és a környezet között a sejt pusztulásakor következik be, és a sejt alapvető élettani sajátosságainak elvesztésével jár együtt. A nátrium -, kálium-és klorid tartalom egyenlőtlen változása eredményezi a membránpotenciál változatlanságát. A membrán áteresztőképességének öregkori hirtelen változása miatt nő a Na+-ionok beáramlása a sejtbe, így a sejtmembrán külső felszíne a sejt belsejéhez képest elektronegatívabbá válik, így depolarizáció jön létre. Később csökken a Na+-ionokkal szemben a permeabilitás mértéke és nő a K+-ion kiáramlása. A bekövetkező repolarizáció után helyreáll a nyugalmi potenciál értéke. Az akciós potenciál értéke és terjedési sebessége csökken. Egy negyvenéves ember idegrostjaiban az ingerület terjedési sebessége kb 48 m/s, egy nyolcvanéves emberben ezzel szemben 10 m/s [34].

Széles körben elterjedt az a nézet, amely szerint a szervezetben elsősorban a nem osztódó, differenciálódott sejtek öregednek. Az osztódás a sejtet sok korral járó változástól mentesíti. E. Cowdry javaslatára a sejteket négy csoportra osztották fel Az első csoport az aktívan osztódó sejtek csoportja, ezek léte a mitózissal kezdődik és végződik. Ide tartoznak a bőr epidermiszének, a nyálkahártyáknak, a spermatogoniumoknak a sejtjei. Ezek a sejtek rövid életűek, az öregedés nem játszik szerepet létezésükben. A második csoportba olyan sejtek tartoznak, amelyek osztódnak ugyan, de ennek ellenére nyomon követhető bennük több életkori változás. Ezek már specializáltabb sejtek, ide tartoznak a vörösvérsejtek A harmadik csoportba az öregedés kifejezett jegyeit viselő, specializált sejtek sorolhatók. Ilyenek a máj, a vese, a pajzsmirigy sejtjei. Ezen sejtek csak különleges körülmények között osztódnak A 54 negyedik

csoport alkotói a már említett osztódásra képtelen, igen magas differenciálódási fokú sejtek csoportja. Cowdry ide sorolja az idegsejteket és az izomrostokat Ezekben a sejtekben kialakulnak az öregedés nyilvánvaló jelei. De miért pont a legspecializáltabb sejtek mutatják az öregedés jeleit? Az evolúció során a differenciálódott sejteknek fejlett megújulási képességük, kiegyensúlyozott anyag-és energiaforgalmuk alakult ki. Ez tette lehetővé, hogy az idegrendszer sejtjei 80-100 évig éljenek, és feladatukat megfelelő módon elvégezzék. Ha az idegsejtek gyorsan osztódnának és cserélődnének, akkor a magasabb idegműködési funkciók (emlékezés, gondolkozás) lehetetlenné válnának. Az idegsejtek esetében a korlátozott osztódási képesség a Földön élő rendszerek legmagasabb rendű megnyilvánulásaival kapcsolatos. 55 IX. Meddig is élünk? IX. 1 Nem öregedő állatok Először vizsgálódjunk egy kicsit az állatvilágban,

ott ki viszi el a pálmát az élettartamok versenyében. A galápagosi elefántteknős százhetvenöt évig is elélhet, a tokhal nyolcvankét évig, a ponty pedig ötven évig. A homár egyedei elértek már húsz kilogrammos testtömeget is, ilyenkor életkoruk ötven és száz év közé volt tehető. Ezen egyedek tehát egyre nagyobbak és nagyobbak lesznek, de mégsem nőnek óriás méretűre, az érdekes azonban az, hogy eközben nem öregednek. De ha ez így van, akkor miért nem élnek ezek az állatok örökké? Az öregedő állatokhoz hasonlóan nekik ugyanolyan esélyük van arra, hogy áldozataivá váljanak ragadozóknak vagy különféle betegségeknek, illetve baleseteknek. Ezek az állatok, ha öregszenek is, az olyan lassú ütemben történik, hogy öregedésük nem mutatható ki meggyőzően. Tudósok felállították minimális követelményeiket az öregedés hiányának elismeréséhez [37]. (1) a korspecifikus halálozási arány nem kimutatható növekedése

vagy a szexuális érettség utáni reprodukciós arány nem kimutatható csökkenése (2) a pszichológiai kapacitásnak vagy a betegségekkel szembeni ellenállásnak az életkor előrehaladtával nem kimutatható csökkenése A nem öregedő állatok jobbára alacsonyabb rendű fajok. Jellegzetes példa erre a homár és sok hal (tokhal, cápák). A nem öregedő állatok élettani funkcióiban is észlelhető egy csúcs, valamikor a nemi érést követően, de eközben folytatják növekedésüket. Az öregedés hiányával összefüggő határtalan növekedés ékes példája a sima lepényhal. E faj nősténye vég nélkül növekszik, és nem mutat életkori változásokat, míg a hím ha elér egy maghatározott méretet megöregszik. Rejtély, hogy mi okozza ezt a különbséget A korlátlan növekedésű állatok sokáig élnek, de nem örök életűek. A hidra képes rá, hogy cső alakú testének elveszett testrészeit pótolja. Sőt a hidra egy üvegedényben képes

arra, hogy szétessen sejtjeire, majd a sejtek összekapcsolódnak és sejthalmazt képeznek. Kezdetben a sejtcsoportulás rendezetlen és az egyes sejtvonalak 56 felismerhetetlenek. Napokon vagy heteken belül a sejtek újraképzik magukat és kialakul az új életképes polip. A hidra a csalánozók törzsének tagja, a legegyszerűbb soksejtű szervezet, amely már rendelkezik tipikus állati sejtekkel: érzék-,ideg- és hámizomsejtekkel. Sejtjei halandóságának ellenére a hidra mint egész halhatatlan. A halhatatlanságot a sejtmegújulás végtelen kapacitása révén éri el: egy polip bármely elöregedett sejtjét ki tudja cserélni halhatatlan őssejtjeire. A sejtproliferáció-, differenciálódás- és vándorlás soha nem áll le A hidra két fő sejttípust tartalmaz [38]. • epitél sejtek: meghatározzák a test alapfelépítését, ezekből épül fel a csőszerű test • interstitialis sejtek: az epitél sejtek között helyezkednek el; ide tartoznak az

érzőidegsejtek, ganglionsejtek, csalánsejtek 4 típusa, mirigysejtek és gamétasejtek. Az epitélsejtek az epitél őssejtekből erednek a test oszlopának közeléből. A sejtek itt születnek és innen vándorolnak a száj irányába, ott beépülnek a növekvő tapogatókba vagy a szájkúpba. Más sejtek a láb irányába vándorolnak Megérkezésük után a hátsó régióban véglegesen differenciálódnak és végül meghalnak. A szomszéd sejtek bekebelezik őket A rügyképzés a hidra ivartalan szaporodásának formája, ezáltal saját magát klónozza. A rügyekből az eredeti állathoz hasonló egyed jön létre. Az interstitialis sejtek az interstitialis őssejtekből származnak, amelyek klasszikus pluripotens őssejtek, azaz különböző sejttípusok alakulhatnak ki belőlük. Az újonnan képződött sejtek mind számukban, mind típusban nagyon pontosan szabályozottak. A hidra részben, a csalánozók általában olyan állatok, melyekben tumorokat és rákos

elfajulásokat még nem találtak [38]. 57 IX. 2 Robbanásszerű szaporodás és öregedés A nem öregedő állatokkal mutatnak szöges ellentétet azon állatok, melyekre a robbanásszerű szaporodás és öregség jellemző. Itt a fajfenntartó tevékenység egyszeri, robbanásszerű lezajlását követően rohamos öregedés következik be. Ez a jelenség észlelhető az ingola, a tintahal és az angolnák esetében. A robbanásszerű szaporodás egyik igen látványos példája a csendes-óceáni lazac. Ezek az ívást követően az öregedés szembeszökő külső jeleit mutatják: púpos hát, görbe állkapocs és gombákkal pettyezett bőr. A belső változások is hasonlóan drasztikusak: gyors leromlás mutatkozik a legtöbb szervben, így a gyomorban, májban, lépben, vesében, szívben és a keringési rendszerben. Ezeket a jelenségeket a tudósok felgyorsult életkori változásoknak tekintik [39]. Az öregedéssel és halállal kísért robbanásszerű

szaporodás nem csak halak esetében figyelhető meg. A polipoknál is előfordul, azt követően, hogy az állat látómirigyéből valamilyen anyag szabadul fel. Nemrégiben emlősöknél is megfigyelték ezt a jelenséget Ausztráliában él az apró termetű, rovarevő, erszényes egér. E nem hat faja mutatja a robbanásszerű szaporodást. Az egyik fajnál igen érdekesen zajlik le a szaporodás A fiatal hímek májusban, nyolc hónapos korukban elhagyják az anyjuk fészkét, territóriumot foglalnak maguknak, és szexuálisan aktívvá válnak. Augusztusban egy rövid és harcias párzási időszak következik, majd az ezt követő két hétben a hímek rohamosan veszítenek testsúlyukból, betegessé válnak és ivarszerveik visszafejlődnek. Augusztus végére az összes hím elpusztul, kivéve azokat, amelyek éppen anyjuk méhében fejlődnek. Az összes kölyök szeptemberben jön világra. Minthogy egyetlen hím sem él egy évnél tovább, és a populáció

szinkronizált, egyetlen hím sem találkozhat az apjával. Ha a hímeket nem hagyjuk párzani, de nem is ivartalanítjuk őket, akkor élettartamuk a kétszeresére nőhet, és így még egy évig élhetnek. A párzásért legalább fél életüket adják oda 58 IX. 3 Százévesek és annál idősebbek Az ember azon csoporthoz tartozik, melynek tagjai felnőttkorukban egy meghatározott testméretet érnek el, majd fokozatosan megöregszenek. Az emberek fantáziáját mindig is izgatták a nagyon hosszú életkort megélt aggastyánok titkai, merthogy jelentős élettartamuk mögött valamilyen titkot tételeztek fel, amely megfejtésével ők maguk is közelebb kerülnének a hosszúéletűséghez. A Teremtés könyvében említett tíz pátriárka élettartamát, amely Hénok 365 évétől Matuzsálem 969 évéig terjed, és jóval túlhaladja a legnagyobb emberi élettartam határát, a 115 évet. Noé állítólag 950 évig élt, Ábrahám 175-ig, Izsák 180-ig, Jákób

pedig 140-ig. József 110 éves kort ért meg, Áron 123-at és Mózes 120-at. Természetesen ezeket az állításokat nem szó szerint kell értenünk, ezek a magas életkorok talán az akkoriban elterjedt holdnaptár használatának tulajdoníthatóak. Az eddig leghosszabb életkort megélt ember egy nő, Jeanne Calment, aki 1997-ben halt meg 122 évesen. Talán ezt az adatot minden kétkedés nélkül elfogadhatjuk, hiszen helyességét több hírforrás is megerősítette. A gerontológusoknak azonban kritikusan kell kezelniük a százéves vagy annál idősebb emberekre vonatkozó állításokat. Thomas Parr angol földműves a XV. században született és a XVII században halt meg, s több mint 152 évig élt. A valamikori Szovjetunióban is leírásra került néhány rendkívüli eset. Iszmail Ajtraliev 160 évig, Muszlim Siraliev 164 évig, Mahmed Ejvazov 147 évig élt. Természetesen a magyarok sem maradhattak el a rekordéletkorok versenyében A magyar Ravel János Sára

családi élete 147 évig tartott, a feleség 164, a férj 172 éves korában halt meg. Ezeket az adatokat kétkedéssel kell fogadnunk Az elmúlt századokban született hosszú életű emberek esetében nincs elég pontos bizonyíték a születési adatokról. Egészségi állapotuk jellemzői alapján sem lehet pontosan megállapítani életkorukat. Az azonban biztos, hogy ezek az orosz emberek igen szívósak voltak és életük végéig keményen dolgoztak. A sajtóban még ma is felreppenek hírek olyan személyekről vagy közösségekről, akik állítólag jóval túllépték azt a 115 éves határt, amelyet a gerontológusok az emberi életkor végének tartanak. Bár ebben a kérdésben nincs egyetértés a tudósok között Mind a mai napig sokan hisznek abban, hogy a világ bizonyos részein élnek olyan népcsoportok, amelyek élettartama általában hosszabb. Rendszerint népcsoportról van szó, akik a következő földrajzi területeken élnek [40]. 59 három

ilyen (1) a kaukázusi Abházia és Oszétia vidékről, amelyek a Grúz Köztársaságban találhatók (2) az Andok ecuadori részén fekvő Vilcabamba faluról (3) a Kasmír pakisztáni felében lévő Hunza-völgy vidékéről Tudni kell, hogy a Kaukázus muszlim területein, ahonnét a legeltúlzottabb életkoradatok érkeztek, a születéseket egyáltalán nem anyakönyvezik, ráadásul a hétköznapi életben az emberek nem is használják a naptári életkoradadtokat. A Kaukázusban megkérdezett ötszáz, állítólag száz éven felüli személy közül egy sem tudott semmiféle érvényes okmányt felmutatni állítása alátámasztására. A Grúz Köztársaságban a kulturális hatások is erősen ösztönöznek az életkor eltúlzására. Ezen a vidéken a rendkívül magas életkort megélt emberek a legnagyobb társadalmi megbecsülésben részesülnek, valósággal szentként tisztelik őket. Ehhez még hozzájárul a hazai és nemzetközi figyelem is A

százévesekből álló zenekarokról, kórusokról és táncegyüttesekről szóló sztorikat és fotókat jó pénzért adták el a nyugati hírügynökségeknek. Ráadásul a politika is hasznot húzott a hírverésből Az országos napilapokban cikkek jelentek meg a következő címekkel: „A Szovjetunió a hosszú élet állama” vagy „A Szovjetunió a rekordhosszúságú emberi élet hazája”. Manapság egyre inkább a figyelem középpontjába kerül egy másik, a hosszú élet szempontjából jelentős népcsoport, az Okinawa-népcsoport. Ők az Okinawa-sziget lakói, amely Japán legfejletlenebb és legszegényebb régiói közé tartozik. A híradások arról számolnak be, hogy nagy számban élnek itt száz éves és idősebb, jó egészségnek örvendő, aktív, derűs emberek. Említésre méltó, hogy ezen sziget lakói között az átlagos kalóriabevitel kicsi. Érdekes, hogy száz éves korig a hosszú élet jelei nőkön kifejezettebb, mint férfiakon, ennek

ellenére a száz éven felüli személyek között átlagosan több a férfi, mint a nő. Az is kiderült, hogy hosszú életű emberek ugyanúgy találhatók a hideg éghajlatú területeken, mint a melegeken, hegyekben éppúgy, mint síkságokon. A napjainkra összegyűlt adatokat elemezve elmondhatjuk, hogy a magas korúak egészségi állapotának számos mutatója a náluk húszharminc évvel fiatalabbakra jellemző. Ha átlagos adatokat nézünk, akkor a száz éven felüliek szervrendszereinek állapota optimálisabb, mint például a hetvenöt-nyolcvan éveseké. 60 IX. 4 A kalóriabevitel korlátozása Már 1935-ben megjelent egy közlemény, amely arról számol be, hogy táplálékmegvonással meghosszabbították patkányok életét. Clive M McCay és munkatársai tették a biogerontológusokat megdöbbentő bejelentést, mely szerint a normális mennyiségű vitamint, fehérjét és ásványi anyagot, de rendkívül kevés kalóriát tartalmazó

takarmánnyal etetett laboratóriumi patkányok lassabban növekedtek, és sokkal tovább éltek, mint a rendes étrenden tartott patkányok. Egyes esetekben kétszer annyi ideig is éltek McCay úgy gondolta, hogy a csökkent kalóriafelvétel az állatok fejlődését lelassította, ezért növekedhetett meg az élettartam. Az elégtelen táplálkozás nélküli alultápláltság egészen a legutóbbi évekig laboratóriumi különlegesség maradt, mígnem más tudósok is felismerték jelentőségét. McCay kísérleteit azóta sok más állattal megismételték: halakkal, egerekkel, selyemhernyókkal, pókokkal, ecetmuslicákkal, kerekesférgekkel és vízibolhákkal. Az eredmények valamennyi fajnál ugyanazok voltak: a kalóriamegvonás az állatoknál hosszabb életidőt eredményezett. A hatás eléréséhez szükséges kalóriacsökkentés általában 30-60 %-nak adódott. Főemlősökön ez mérhető változást okoz a különböző biomarkerekben, mint glükóz- és

inzulinszint, inzulinérzékenység és a magas vérnyomás. G S Roth, RWeindruch és mások kimutatták, hogy a kalóriabevitel korlátozásával mind bunder -, mind pedig mókusmajmok esetében lassítható az öregedés. Még egy évtizedre van szükség ahhoz, hogy kiderüljön, hogy a kezelt állatok maximális élettartama is növekszik-e [41]. A kiterjedt kutatások ellenére nem sikerült tisztázni a kalóriamegvonás hatásmechanizmusát. A tudósok négyféle magyarázattal szolgálnak: a sejtosztódás lassulása; a glükózszint csökkenése; a szabad gyökök okozta károsodás mérséklődése; valamint az inzulinreceptorok működésének megváltozása. Ezek közül talán a szabad gyök elméletnek van a legtöbb támogatója. Az emberi szervezetben található oxigén 2– 3 %-a alakul át a makromolekulákat nagy mértékben károsító szabad gyökké. A glükóz maga is képez szabad gyököket. A glükózanyagcsere hozzájárulhat a szabad gyökök

keletkezéséhez, sejtszintű károsodásokat vonhat maga után. Ha kevesebb szabad gyök van jelen, akkor az ellenük való védekezés és az általuk okozott károk kijavítása gyorsabban mehet végbe. Általában a szabad gyököket az öregedéssel járó szöveti degenerációhoz hasonló folyamattal hozzák kapcsolatba. 61 A kalóriamegvonás egyik feltűnő jellemzője az ivarérettség későbbre tolódása, ha az alultápláltság korai életszakaszban vette kezdetét, illetve az ivadékok számának csökkenése, ha az ivarérés után kezdődött [42]. Az evés és az öregedés kapcsán megszületett az első molekuláris szintű kapcsolat. Olyan fehérjét azonosítottak, amely alapvetően befolyásolja a zsíranyagcserét, és egyúttal az öregedési folyamatok sebességére is hatással lehet. Az emlősök Sirt1 elnevezésű génje befolyásolja az egerekben a zsírok anyagcseréjét. Az emlősök többnyire azonnal elégetik a táplálékukban előforduló

fehérjéket és szénhidrátokat, a zsírokat pedig külön erre a célra szolgáló sejtekben tárolják. Ha csökken a kalóriabevitel, a fehér zsírszövet sejtjeiből felszabadulnak a zsírok, és ezáltal hozzáférhetővé válnak az anyagcsere számára. Guarente és munkatársai 2001-ben mutatták ki, hogy a test zsírtartalékai a további tárolás helyett felszabadulnak abban az esetben, ha a Sirt1 gén által kódolt Sirt1 nevű fehérje rövid ideig tartó éhséget érzékel. Ebben az esetben a fehérje kikapcsolja azokat a molekuláris mechanizmusokat, amelyek azért felelősek, hogy a zsírok a zsírsejtekben maradjanak. A zsírsejteknek azt a képességét, hogy érzékeljék a rövid ideig tartó éhséget vagy akár a hosszabb éhezést és felszabadítsák tartalékaikat, egerekben a Sirt1 gén szabályozza. Felmerül a kérdés, hogy emberek esetében hatásos-e a kalóriamegvonás. E téren csak lakossági adatok állnak rendelkezésünkre. A már említett

Okinawa-szigetén, ahol az átlagos kalóriabevitel kicsi, negyvenszer annyian érik el a száz éves kort, és 40% -kal kevesebb a szívbetegség, az agyvérzés és a rák előfordulási gyakorisága, mint máshol. Az ember esetében egy olyan mértékű diéta, ami az élettartam 50%-os növeléséhez lenne szükséges, egy sovány, de boldogtalan, szexuális vágyakkal sem rendelkező egyént eredményezne (ez csak az alapanyagcseréhez lenne elegendő). Bizonyítékok szólnak amellett, hogy az alultápláltság későbbre tolja a betegségeket és meghosszabbítja az életet, ennek ellenére nem sokan vannak az emberek között, akik a hosszú élet elérése érdekében vállalkoznának a csökkentett kalóriatartalmú étrendre való áttérésre. Van egy tudós, Roy Walford Los Angelesből, aki felnőttkorában határozott úgy, hogy kalóriamegvonásos diétát fog folytatni. Walford 1987-ben kezdte meg a maga alultáplálásos diétáját, miután ő maga is végzett

kísérleteket-e témában kedvenc laboratóriumi állatával, a laboratóriumi egérrel. Erőfeszítéseit a tudós társadalom nagy figyelemmel kíséri 62 Még számos kérdés megoldása várat magára. Bár csökkentett kalóriatartalmú étrenddel sokféle állat életét sikerült meghosszabbítani, a vizsgált állatokat nagyon szigorúan szabályozott körülmények között tartották, és nem lehet tudni, hogy stresszhatásra, jelentős erőkifejtésre vagy vízmegvonásra hogyan reagálnának. Nem ismerik a testhőmérsékletben, az anyagcsere sebességében és a legtöbb fontos szerv méretében bekövetkező csökkenés hosszú távú hatását sem. 63 PTE TTK Genetikai és Molekuláris Biológiai Tanszék „Az öregedés biológiája” c. diplomamunka szakmódszertani fejezete Konzulens: Dr. Békefi Irén egyetemi adjunktus Növénytani Tanszék Készítette: Hajnal Katalin biológia – kémia szakos hallgató 64 X. A diplomamunkám

használhatósága az oktatásban és a nevelésben X. 1 Bevezetés Az öregedés biológiája című szakdolgozat sok ponton közvetlenül kapcsolódik a gimnáziumi biológia tananyaghoz. A tanár felelőssége, hogy egy adott tanítási egységen belül milyen szinten hívja fel a tanulók figyelmét az öregedés során bekövetkezett változásokra. A diplomadolgozatomban vannak olyan fejezetek, melyekben a kutatások legmélyére is lehatolok. A tanítási órákon természetesen a tananyag ilyen szintű megtárgyalására nem lesz lehetőség, de fakultációs óra keretében, a különösen érdeklődő tanulók számára megvalósítható az egyes problémák mélyebb szintű megvilágítása. Érdemes erre a témára rászánni legalább egy órát. Az öregedés okát magyarázó elméletek közül a legérdekesebbeket és legaktuálisabbakat ki lehet adni önálló feldolgozásra, majd fakultációs órán kiselőadás tartható belőle. A gimnáziumi kerettantervben

előírt témakörök a három évfolyamnak (10-11-12) megfelelően három jól elkülönült egységet alkotnak. A három egység a ciklusosság miatt általános iskolai ismeretekre épít, azokat folytatja tovább. A diákok az öregedés fogalmával és az öregkor jellemzőivel az ember posztembrionális fejlődéséről szóló anyagrésznél találkoznak. Ezen kívül azonban sok az olyan tanítási egység, ahol a tanár felhívhatja a figyelmet az öregkori változásokra. Különösen fontos ez azért is, mert a könyvek inkább a korai növekedésre és fejlődésre helyezik a hangsúlyt, és figyelmen kívül hagyják, ami az ivarérettség elérése után történik. Az öregedés azonban egy olyan téma, amely nemcsak a biológia órákon kerül elő, hanem fontos részét képezi az osztályfőnöki óráknak. Az osztályfőnöki óra keretében lehet beszélni a világ népességeloszlásáról (fejlett országokban ugrásszerűen nő a 60 évesek és annál idősebbek

aránya), a demográfiai változásokról, és arról, hogy ez milyen terheket ró a társadalomra. Vitára bocsátható a mai magyar társadalomnak az öregekhez való hozzáállása A tanulók beszámolhatnak pozitív ill. negatív élményeikről, amelyeket idős emberekkel kapcsolatban éltek meg, esetleg családban előforduló példákat is meg lehet említeni. Fontos 65 beszélni az idősgondozás lehetőségeiről Magyarországon, valamint a leggyakrabban előforduló időskori megbetegedésekről (Alzheimer-kór, Parkinson-kór, szenilitás, érelmeszesedés). A biológiatanár és az osztályfőnök egyeztethetnek már az év elején, hogy mely témákat dolgozzák fel a biológia- és melyeket az osztályfőnöki óra keretében. A gimnáziumok számára készült tankönyvek a 11. évfolyamban A hormonális rendszer és reprodukció c. témakörön belül tárgyalják az ember posztembrionális fejlődését, azon belül az öregedést. Én ebből a témakörből

az öregkort és annak jellemző változásait dolgoztam fel egy külön tanítási egységben. Az óra típusa új anyag feldolgozó óra, amelyben sok olyan ismeret kerül elő, amit a tanulók már korábbi biológiaórákon elsajátítottak (belső, visszamutató koncentráció). Ebből kifolyólag az órán előtérbe kerül a frontális osztálymunka 66 X. 2 Az öregedés és az öregkori változások c óra oktatási, nevelési és képzési feladatai Oktatási feladatok • az öregkor időbeli elhelyezése az emberi életben és felosztása szakaszokra • az öregedés során bekövetkező külső illetve belső változások rendszerezése • csontritkulás és érelmeszesedés kialakulásának legfőbb jellemzői • az Alzheimer- és Parkinson-kór legfontosabb tünetei • az öregedés, öregkor helyes szemléletének kialakítása Nevelési feladatok • Értelmi nevelés - az öregkor és a különböző élettani változások kapcsolata - logikus

gondolkodásra való nevelés - önálló gondolkodásra való nevelés • Erkölcsi nevelés - öregek megbecsülése, megfelelő viselkedés az öregekkel szemben • Esztétikai nevelés - képek kivetítése írásvetítővel vagy projektorral - táblakép - külső megjelenés öregkorban (arcápolás, korhoz illő öltözködés) • Egészséges életmódra való nevelés - sokoldalú táplálkozásra való nevelés - testmozgásra való nevelés 67 - csontritkulás és érelmeszesedés kialakulásának kockázatai és megelőzési lehetőségei Képzési feladatok • tanult ismeretek felhasználása • társadalmi környezetből származó ismeretek felhasználása • ok-okozati összefüggések felismerése Eszközök • színes fólia • könyv (Génjeink c. könyv 260o) Kellékek • írásvetítő • kréta 68 X. 3 Az öregedés és az öregkori változások c tanítási egység óravázlata Rendtartó intézkedések Jelentés

Kapcsolatteremtés A múlt órán megismerkedtünk az ember posztembrionális fejlődésének szakaszaival, egészen a felnőttkorig. • Melyek voltak a legfontosabb szakaszok? - újszülöttkor - csecsemőkor - kisgyermekkor - kölyökkor - serdülőkor - ifjúkor - felnőttkor • Mely fejlődési stádiumokba tudjuk ezeket a szakaszokat besorolni? - Az újszülöttkortól az ifjúkorig tartó szakaszok a felfelé ívelő, a felnőttkor pedig a stagnáló stádium. 69 Tanári kérdések Motiváció Esztétikai nevelés A képet fólián vetítem ki Leonardo Da Vinci önarcképe • Hány éves lehet az alábbi képen látható ember? Tanári kérdések (Elfogadható tartomány: 70 éves kortól felfelé) • Kinek milyen tapasztalatai voltak már idős emberekkel? (Válaszként pozitív, negatív élményeket mesélhetnek el a diákok.) Célkitűzés A mai órán az ember posztembrionális fejlődésének utolsó szakaszával, az öregkorral és annak

jellemzőivel ismerkedünk meg. 1. Részcélkitűzés Nézzük meg először az öregkor évekre történő felosztását! Tanári közlés Az öregkor az ember életének utolsó állomása. A fejlődési stádiumok alapján ez lefelé ívelő szakasz, ahol a lebontó folyamatok mértéke fokozatosan felülmúlja az építő folyamatokét. A felnőttkor végétől, körülbelül 55 éves kortól (pontos határvonal nem húzható) kezdődik, és a halálig tart 70 a halálig tart. Az öregkor még finomabb, árnyaltabb felosztását is megtehetjük. A Világegészségügyi Szervezet szerinti felosztás: • 50-60 éves korig: az áthajlás kora • 60-75 éves korig: az idősödés kora • 75-90 éves korig: időskor • 90 év fölött : aggkor • 100 év fölött : matuzsálemi kor Táblára felkerül 2. Részcélkitűzés Ismerjük meg az öregkorban bekövetkező külső, illetve a szervezetben végbemenő belső változásokat! Az osztályt a következő

feladathoz két csoportra osztom. Az első Csoportmunka csoport feladata az öregedés során bekövetkező külső változások, a második csoporté a belső, szemmel nem látható változások összegyűjtése. A tanulók a feladat végrehajtására öt percet kapnak. Nézzük meg először az első csoport gyűjteményét! Külső változások : Frontális - Őszülés, ráncosodás, hajlott testtartás, bőr fokozott kiszáradása, osztálymunka pigmentfoltok megjelenése a bőrön, kézremegés, a mozgás lelassulása. Táblára felkerül Nézzük meg részletesebben az őszülés alatt bekövetkező változásokat és a bőr változásait! • Belső, Mi a melanin? visszamutató - Festékanyag. tantárgyi konc. (Gimn. 11 évf: A bőr) 71 • Minek következtében kezdünk el őszülni? - A haj színét a hajszálak melanintartalma határozza meg. Őszüléskor a hajszál kérgében a melanintartalom lecsökken, a hajszál belsejében levő velő pedig

visszafejlődik. • A csecsemő, a fiatal, a középkorú és az öreg ember életkorát a bőr hitelesen tükrözi. Miért? - Az idősebb emberek bőrén ráncok alakulnak ki, és bőrünk magán viseli a külvilág felől érkező behatásokat, amelyek nyomot hagynak rajta. (UV-sugárzás, mechanikai behatások, kémiai anyagok, időjárás, életmód hatásai). • Tudja-e valaki miért alakulnak ki ráncok a bőrön? - A ráncokat közvetlenül a bőr víztartalmának, és a kollagén mennyiségének csökkenése, valamint az elasztin túlszaporodása okozza. A mosolygás vagy a homlokráncolás hangsúlyozzák a gyakrabban használt izmok összehúzódásának megfelelő szögekben történő ránckialakulást. Ez magyarázza a homlok ráncait, a száj fölötti függőleges ráncokat, valamint a szem sarkából kisugárzó ráncokat. Az arc más területein szabálytalan ráncok keletkeznek ott is, ahol az arcizmok működése nem játszhat szerepet. Ezek a

változások a bőr alatti zsír- és kötőszövetre vezethetők vissza. • Mit tehetünk a bőr kiszáradása és a bőrelváltozások ellen? Egészséges - Megfelelő testápolás, hidratálás, bőrpanaszok esetén életmódra való bőrgyógyász felkeresése. nevelés Miután megismerkedtünk az öregedés külső, látható jeleivel, nézzük meg a második csoport által összegyűjtött belső jellemzőket! 72 Csontritkulás, szív- és érrendszeri problémák, hormonális változások, érzékszervek működésének csökkenése, jellegzetes Táblára felkerül időskori megbetegedések (Alzheimer-kór, Parkinson-kór, szenilitás) megjelenése. Foglalkozzunk először a csontritkulással! Az idősödéssel átalakul a csontozat alapállománya, és szervetlen-, ásványianyag-összetétele is. Az így kialakuló folyamatot nevezzük Tanári közlés oszteoporózisnak, azaz csontritkulásnak. Ez a leggyakoribb csontanyagcsere-zavar és -betegség. •

A csontépítés és csontbontás folyamata hogyan viszonyul Belső, visszamutató egymáshoz felnőttkorban? - Egyensúlyban vannak, majd a maximális csonttömeg elérése után megkezdődik a csontozat kalciumtartalmának csökkenése. Harmincéves korig a kalcium felvétele a csontozatba tantárgyi konc.: (Gimn. 11 évf: A csontvázrendszer) meghatározó, nagyobb mértékű mint leadása. • Hogyan függ össze a hajlott testtartás és a csontritkulás? - Csontritkulás következtében a csonttömeg csökkenése évente 3-4% is lehet, aminek következtében a gerincoszlop évente körülbelül 3mm-rel rövidül. A csont ilyen veszteségei következtében romlik annak tartószilárdsága, sérülékennyé és Ok-okozati viszonyok megláttatása törékennyé válik. Igen jellemző tünet az előrehaladó háti fájdalom, és a baleset nélkül bekövetkező csípő-, borda-, csigolyatörés. A nőknél a csontállomány csökkenése fokozottabb mint a férfiaknál,

különösen a menopauza után. A 60 év feletti nők 25% -ánál Belső kimutatható a csontritkulás. • visszamutató Mi lehet ennek az oka? konc. 73 - A klimaxban az ösztrogének és a progeszteron mennyisége (Gimn. 11 évf: csökken. A csontállomány élettani szerkezetének A nemi fenntartásában pedig az ösztrogéneknek szerepe van. működésre ható hormonok) • Ok-okozati Mit tehetünk a betegség elkerülésének érdekében? - Nagyon fontosak a korai szűrővizsgálatok, mind a törések kapcsolat csökkentése, mind a fájdalmak megelőzése, mérséklése miatt. Fontosak a rendszeres, testtartást javító tornagyakorlatok, a Egészséges megfelelő táplálkozás (D-vitamin szükséglet fedezése), életmódra való rendszeresen szabadban töltött idő. nevelés Fontos azonban hangsúlyozni, hogy a csontritkulás kialakulásában genetikai tényezők is szerepet játszanak. Részösszefoglalás • Melyek a csontritkulás legfontosabb

jellemzői? - Az ásványi anyagok vesztesége a csontokból fokozottabb lesz, mint beépülésük, ennek következtében csökken a csonttömeg. A gerincoszlop rövidül, jellemző tünetei a háti fájdalom, gyakran baleset nélkül bekövetkező törések. Átvezetés Az egész világon a halálozási és betegségi statisztikák vezető helyein szerepelnek a szív és a keringési rendszer megbetegedései. Vizsgáljuk meg ezek közül az egyik leggyakoribbat, az érelmeszesedést! Az artériák normális életkori változása a falukban levő rugalmas Tanári közlés elemek mennyiségének csökkenése. Ennek egyik oka lehet az ütőerek falát alkotó legbelső sejtréteg lassú megvastagodása, másik oka, hogy az érfalban körkörös mészlerakódások figyelhetők meg. • Mi lehet a megvastagodás és a mészlerakódás következménye? - Az érfal merevebbé válik, és belső keresztmetszete csökken. 74 • Ez önmagában nem veszélyes, de előidézhet

érelmeszesedést. Belső, Miért veszélyes az érelmeszesedés? visszamutató - A merevvé vált erek nem képesek megfelelően tágulni így az koncentráció általuk ellátott szervek vérellátása zavart szenved. Merevségük (Gimn 11 évf: miatt könnyebben repednek meg, gyakoribb bennük a Keringési r.) trombózis. A betegség kifejlődésének oka tisztázatlan, rizikófaktorai között szerepel a hajszolt, nyugtalan életmód, dohányzás, a vér magas koleszterinszintje. Az elhízás hajlamosító tényező • Mit tehetünk megelőzése érdekében? Egészséges Dohányzás mellőzése, rendszeres testmozgás, egészséges életmódra való táplálkozás, stresszmentes körülmények. nevelés Átvezetés A Génjeink c. könyv 260-261 o-ról vett szövegrészlet felolvasása A szöveget ld: 1. sz melléklet következik. (ld: Irodalomjegyzék) Megfigyelési szempontok : • Mely betegségben szenvedhet a felolvasott szövegrészletben szereplő férfi? - A

betegség neve Alzheimer-kór. • Mely tünetek jellemzők erre a betegségre? - Emlékezetkiesés, tájékozódási zavarok, egyensúlyzavar, ítélőképesség gyengülése. Az agy szöveteiben plakkok és csomók jelennek meg. A betegség 85 éves kor fölött a teljes népesség 47% -ánál Tanári közlés jelentkezik. Az agy szöveteinek 60-65 éves kortól kezdődő elfajulását kísérő agysorvadás. A plakkok apró, kör alakú területek, a homokban heverő fakó pénzérmékhez hasonlítanak. A plakkokat pusztuló idegsejtek gubancos hálója veszi körül. Alzheimer 1907-ben írta le a betegséget, korábban az emberek nem is tudtak e kór létezéséről, úgy hitték hogy a szenilitás az öregedés természetes velejárója. 75 • Ismertek-e más, öregkorban fellépő idegrendszer megbetegedésével kapcsolatban álló betegséget? Belső, -Parkinson-kór. előremutató konc. A Parkinson-kór ritkábban előforduló, az idősödő korosztályra

(Gimn. 11 évf: jellemző megbetegedés. Főleg az 50 év fölötti férfiaknál gyakori Oka, Az idegrendszer hogy az idegrendszer szabályos működéséhez szükséges kémiai anyagok működése) egyensúlya zavart szenved. A törzsdúcok idegsejtjei tönkremennek és nem tudnak elegendő dopamint (ingerület átvivő anyag) termelni, ettől az idegsejtek és az izmok közötti összeköttetés fokozatosan egyre kisebb lesz. • Ismertek-e ebben a betegségben szenvedő embereket? A diákok mondhatnak szűk környezetükben élő példákat, de híres embereket is felsorolhatnak (Michael J. Fox, Muhammad Ali). • A Parkinson-kórban szenvedő betegeknek jellegzetes testtartása van. Mi jellemzi ezt a testtartást? - Előrehajtott fej és törzs, enyhén behajlított térdízület és, behajlított karok. Az ujjakkal mintha epret cukrozna a beteg • Minek köszönhető ez a testtartás? - A fokozott izomtónus következtében alakul ki, ez az izmok merevségét, közvetve a

kóros testtartást eredményezi. A Parkinson-kórban szenvedő betegnek minden mozdulatát előre meg kell terveznie. Jellemzői még a beszéd lelassulása, az írás remegőssé válása. A betegeknek nehéz feldolgozniuk hogy életterük beszűkül, ez azért is nehéz mert szellemi képességeik nem sérülnek. • Mit tehet a társadalom e betegségben szenvedők érdekében? Erkölcsi nevelés - Gyógyszeres és pszichiátriai kezelés, megfelelő terápiás központok létrehozása. Nagyon fontos hogy mi, emberek nyitottan, segítőkészen forduljunk az ilyen betegek felé. 76 3. Részcélkitűzés Próbáljunk meg válaszolni arra a kérdésre, hogy miért Tanári öregszünk! Arra a kérdésre, hogy miért öregszünk, nagyon nehéz magyarázat válaszolni. Az öregedő szervezet ellenálló- és alkalmazkodóképessége csökken. Az anyagcsere káros termékei (szabad gyökök felhalmozódása) és a test sejtjeinek osztódási hibái felszaporodnak, és

megfordíthatatlan elváltozásokhoz, sejthalálhoz vezetnek. Az öregedés okait boncolgatják a különböző öregedési elméletek. Ezekről részletesen a biológia fakultáción lesz szó • Tudja-e valaki, hogy hívják azt a tudományágat, amely az élőlények öregedési folyamatainak tudományos vizsgálatával foglalkozik? - Ez a gerontológia. Óra végi összefoglalás Az órán tanultak alapján töltsétek ki az alábbi keresztrejtvényt! A keresztrejtvény megoldását lásd a 2. sz mellékletben 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. • Posztembrionális fejlődés hanyatló korszaka. Idős kori betegség, az agy felszínén plakkok és csomók keletkeznek. – kór A századik életévét betöltött embert hívják így. Nőknél a menopauza idején fokozatosan csökken e hormon mennyisége. Ez határozza meg a bőr színét. Az öregedés okaival foglalkozik. Jellegzetes időskori hajszínváltozás. E betegség jellemző tünete a testmagasság mérhető csökkenése

Mi a keresztrejtvény megfejtése? - Öregedés. 77 Az öregedés, még ha növeli is számos betegség kialakulásának Tanári közlés kockázatát, nem betegség önmagában, hanem az élet természetes velejárója. Nem szükséges következménye a szellemi leépülés, és a szellemi aktivitás háttérbe szorulása. Rajtunk is múlik, hogy hogyan éljük meg ezt az állapotot. Egészséges életmóddal, az orvosi utasítások betartásával, derűs életszemlélettel mi is sokat tehetünk az egészséges és harmonikus öregkor megteremtéséért. 78 Irodalomjegyzék 1. Oláh Zsuzsa: Biológia II Bp, Nemzeti Tankönyvkiadó, 1995 159 o 2. Dr Berend M, Gömöri A, Dr Szerényi G: Biológia IV Bp, Akadémiai Kiadó, 1997. 697-713 o 3. Leonard Hayflick: Az öregedés titkai Bp, Magyar Könyvklub, 1995 217-220 o 4. Dean Hamer-Peter Copeland: Génjeink Bp, Osiris Kiadó, 2002 261o 79 1. sz melléklet „Egyik reggel Martin gyűrött ruhában állt a mosdókagylónál,

de nem mosakodott, s nem is borotválkozott. Beatrice bement a konyhába, hogy elkészítse a reggelit, ugyanúgy, ahogy ötven éve minden reggel. Martin ránézett, és zavartnak látszott - Ki maga? Mit csinál itt? – kérdezte. Martin 74 éves volt, és állapota szinte napról napra romlott. Viselkedése kiszámíthatatlan lett, gyakran elvesztette az egyensúlyát és elesett.” „Martin gyors leépülésének története ismerősen csenghet. Láthatunk embereket megöregedni úgy is, hogy elméjük túléli testüket, és szellemileg aktívak maradnak egészen halálukig. Sokan azonban, ahogy öregszenek, feledékenyek, szétszórtak lesznek, és koncentrálóképességük csökken. Képesek visszaemlékezni arra, hogy mi történt ötven éve, de arra nem, hogy mit csináltak tizenöt perccel ezelőtt. Emlékeik összekuszálódnak, gondolataik összezavarodnak.” „A betegség két jellemző azonosítási jegye, amelyek a mai napig a legbiztosabb diagnosztikai jelzők

: a plakkok és csomók.” Dean Hamer-Peter Copeland: Génjeink. Bp, Osiris Kiadó, 2002 261o 80 2. sz melléklet A keresztrejtvény megoldása 1. Posztembrionális fejlődés hanyatló korszaka 2. Idős kori betegség, az agy felszínén plakkok és csomók keletkeznek – kór 3. A századik életévét betöltött ember hívják így 4. Nőknél a menopauza idején fokozatosan csökken e hormon mennyisége 5. A bőr, a haj és a szőrzet festékanyaga 6. Az öregedés okaival, miértjével foglalkozik 7. Jellegzetes időskori hajszínváltozás 8. E betegség jellemző tünete a testmagasság mérhető csökkenése 81 3. sz melléklet Táblakép Az öregkor felosztása a Világegészségügyi Szervezet szerint: 50-60 éves korig: az áthajlás kora 60-75 éves korig: az idősödés kora 75-90 éves korig: időskor 90 év fölött : aggkor 100 év fölött : matuzsálemi kor Az öregedés látható külső jelei: •őszülés •ráncosodás •hajlott testtartás

•bőr fokozott kiszáradása •pigmentfoltok megjelenése a bőrön •kézremegés, •a mozgás lelassulása Az öregedés során végbemenő belső változások: •csontritkulás •szív- és érrendszeri problémák • hormonális változások érzékszervek működésének • csökkenése jellegzetes időskori megbetegedések (Alzheimerkór, Parkinson-kór, szenilitás) megjelenése 82 XI. Összefoglalás Napjainkban nagyon felkapott téma lett az öregedés kutatása. A szaksajtóban rendszeresen jelennek meg cikkek e témakörben. De nem csak a szakirodalomban találkozhatunk az öregedéssel, hanem a napi sajtóban és különböző havonta megjelenő újságok hasábjain is. Arról nem is beszélve, hogy a médiából özönlik felénk az egyre jobb és eredményesebb, az öregedés külső jeleit mind jobban eltüntető kozmetikai szerek áradata. Pár évtizeddel ezelőtt a leghíresebb színésznők és leggazdagabb emberek kiváltsága volt a

szépségmegőrző és megifjodást nyújtó plasztikai műtétekre való bejelentkezés. Ma már az ilyen műtétek rutinműveletnek számítanak, és a „hétköznapi” nők számára is elérhetővé válnak, mind anyagi ráfordítás tekintetében, mind elérhetőség szempontjából. Miért került napjainkban az öregedéskutatás ennyire a középpontba? Ha jobban belegondolunk ez a téma mindig is központi helyet foglalt el az emberek gondolatvilágában, hiszen már a mítoszok és legendák idejében is megjelentek az öregedéssel és az élet meghosszabbításával kapcsolatos első gondolatok. Az örök ifjúság vágya több mitológiai történetben fellelhető, ilyen például Titóniusz esete, aki örök életet kért az istenektől, de elfelejtett hozzá örök ifjúságot is kérni. Az öregedés és az élettartam teljes megismerése a biológia legbonyolultabb kérdései közé tartozik. Az Öregedési elméletek című rész a bizonyíték rá, hogy a kutatók

között még ma sincs egységes álláspont az öregedés okának megmagyarázására. Az elméletek közül sok ma már nem érvényes, illetve sok kiegészítésre szorul. Ma a leginkább elfogadott a teloméra-elmélet, és a modern szabad-gyök elmélet. Sajnos ezen a kutatási területen is, mint minden kutatási területen találkozunk az emberi életet megnehezítő betegségekkel. Közülük két súlyos genetikai rendellenesség a Hutchinson-Gilford progéria és a Werner-szindróma, amelyek a korai öregedés jeleit mutatják. Mára már sikerült az orvosoknak az okokat tisztázni, de e betegségek gyógyítására ma még nincs mód. Nagyon fontos a HGPS-ben szenvedő gyermekek számára a megfelelő kezelés, ami sokat javíthat állapotukon, valamint a társadalom részéről az el –, ill. a befogadás 83 készsége, annál is inkább, mert ezek a gyermekek szellemi képességei nem sérültek, sőt a legtöbbjüket átlagon felüli intelligencia jellemzi. A VI.

fejezet az öregedés kutatásában használt ún tesztállatokat mutatja be A legnépszerűbb állatok: Drosophila melanogaster, Caenorhabditis elegans. De meglehetősen sok kísérletet végeztek a laboratóriumi egérrel (Mus musculus) is. Ezek az állatok az ismertetett előnyös tulajdonságaik alapján alkalmasak arra, hogy a genetikai kutatások tesztállatai legyenek, azon belül öregedési modellek kidolgozásához is felhasználhatók. E fejezet harmadik alfejezete az öregedést az evolúció szemszögéből vizsgálja. Az evolúciós elmélet alapján életkort korlátozó program nincs, a természetes szelekció közvetett hatást fejt ki az élettartamra. Az öregedés gyakorlatilag testünk minden részét, az összes szervrendszerünket érinti. Erről szólt a VII. fejezet, ahol közel sem érintettem az összes szervrendszert, próbáltam a számomra leginkább érdekes problémákról írni. A Hogyan öregednek sejtjeink című fejezet a szervrendszereinket

felépítő legalapvetőbb működési egységekről, a sejtekről illetve az öregedés folyamán a sejtekben végbemenő folyamatokról szólnak. A függelék tartalmazza azokat a számomra érdekes dolgokat („öregedés elleni szerek”), amelyeket még mindenképpen szerettem volna, hogy bekerüljenek ebbe a dolgozatba. Összességében megállapíthatjuk, hogy nincsenek csodaszerek az öregedés ellen Különösen indokolt a kétkedés az olyan öregedés elleni kezelésekkel kapcsolatban, amelyekről azt állítják, hogy alkalmasak genetikai szintű beavatkozásra. Azoknak, akik szeretnének egészséges időskort, azt tanácsolja az orvostudomány, hogy táplálkozzanak vitaminokban, zöldségekben, gyümölcsökben gazdag ételekkel; végezzenek valamilyen rendszeres testmozgást; lehetőleg ne tartózkodjanak túl sokat megfelelő védelem nélkül napon; fordítsanak megfelelő figyelmet a daganatos betegségek előjeleinek felismerésére és a terápiára. A

halhatatlanság vagy az öregedési folyamat fölötti ellenőrzés utáni vágy szinte minden emberben él. De érdemes elgondolkodunk azon, hogy ha nem lenne többé öregedés az áldás vagy átok lenne-e az emberiségre nézve. 84 XII. Irodalomjegyzék [1]. Beregi Edit: Az öregedés: Biológiai elváltozások, megbetegedések és szociális problémák öregkorban. Bp, Akadémiai Kiadó, 1984 9o [2]. V V Frolkisz: Az öregedés és az életkor Bp, Gondolat, 1980 48o [3]. V V Frolkisz: Az öregedés és az életkor Bp, Gondolat, 1980 55o [4]. Leonard Hayflick: Az öregedés titkai Bp, Magyar Könyvklub, 1995 283o [5]. Leonard Hayflick: Az öregedés titkai Bp, Magyar Könyvklub, 1995 302o [6]. Leonard Hayflick: Az öregedés titkai Bp, Magyar Könyvklub, 1995 305o [7]. Camougrand N and M rigoulet (2001): Aging and oxidative stress: studies of some genes involved both in ageing and in response to oxidative stress. Resp Physiol. 128 393-401 [8]. Leonard Hayflick: Az öregedés

titkai Bp, Magyar Könyvklub, 1995 154o [9]. Leonard Hayflick: Az öregedés titkai Bp, Magyar Könyvklub, 1995 176- 178.o [10]. Samper E , J M Flores and M A Blasco (2001): Restoration of telimerase activity rescues chromosomal instability and premature aging in Terc-/- mice short telomeres. EMBO Reports 21 (9) 800-807 [11]. González-Suarez E, E Samper, J M Flores and M A Blasco (2002): Telomerase-deficient mice with short telomeres are resistant to skin tumorienesis. Nature Genetics 26 (1) 114-117 [12]. Leonard Hayflick: Az öregedés titkai Bp, Magyar Könyvklub, 1995 287o [13]. Dean Hamer-Peter Copeland: Génjeink Bp, Osiris Kiadó, 2002 265o [14]. Mandera M, D Larysz, J Pajak et al (2003): Epidural hematomas in a child with Hutchinson-Gilford progeria syndrome. Childs Nerv Syst 19 63-65 [15]. Dr Fischer Ernő: A funkcionális sejttan alapjai Budapest-Pécs, Dialóg Campus Kiadó, 1997 126.o 85 [16]. Khalifa M M (1988): Hutchinson-Gilford progeria syndrome: report of a

Libyan family and evidence of autosomal recessive inheritence. Clinical Genetics 35. 125-132 [17]. Eriksson M, W T Brown et al (2003): Recurrent de novo point mutations in lamin A cause Hutchinson –Gilford progeria syndrome. Nature 423 293-297 [18]. De Sandre-Giovannoli A, R Bernard et al (2003): Lamin A Truncation in Hutchinson- Gilford Progeria. Science 300 2055 [19]. Novelli G, R Tenconi et al (2004): Paternal origin of LMNA mutations in Hutchinson-Gilford progeria. Clinical Genetics 65 52-54 [20]. Ly DH, DJ Lockhart, RA Lerner, PG Schultz (2000): Mitotic misregulation and human aging. Science 287 2486-2492 [21]. Szalontai, T-Szabad, J (2002): A helikázok, a nukleinsavakat szétcsavaró fehérjék szerepe a sejtek életében. Biokémia XXVI évf 4 sz 74- 83 [22]. Dr Csoknya Mária - Dr Hoffmann Gyula: Fejlődésbiológia II Pécs, Pro Pannonia Kiadói Alapítvány 690-691.o [23]. Hídvégi Egon: A genom Bp, Széphalom Könyvműhely, 2003 128-133 [24]. Tyner, S D , S

Venkatachalam et al (2002): p53 mutant mice that display early ageing-associated phenotypes. Nature 415 45-53 [25]. O’Neill M, F Núnez et al (2003): p53 and a human premature ageing disorder. Mechanisms of Ageing and Development 124 599-603 [26]. Prof Dr Iván László (2002): A gerontológia újabb eredményei: az egészséges öregedés esélyei és kockázatai. Hippocrates IV/6 2002 november-december 381-386. [27]. Dr Csoknya Mária - DrHoffmann Gyula: Fejlődésbiológia II Pécs, Pro Pannonia Kiadói Alapítvány 693-695.o [28]. Csermely Péter: Stresszfehérjék Bp, Vince Kiadó, 2002 125o [29]. Vellai T K T Vellai et al (2003): Influence of TOR kinase on lifespan in C.elegans Nature 426 620 [30]. Dean Hamer-Peter Copeland: Génjeink Bp, Osiris Kiadó, 2002 253o 86 [31]. Mess Béla-Fischer Ernő-Iván László: Gerontológiai tanulmányok-Az öregedés biológiai és orvosi aspektusai. Budapest-Pécs, Dialóg Campus Kiadó, 1999 3546o [32]. Dr Csoknya Mária - Dr

Hoffmann Gyula: Fejlődésbiológia II Pécs, Pro Pannonia Kiadói Alapítvány 686.o [33]. Leonard Hayflick: Az öregedés titkai Bp, Magyar Könyvklub, 1995 182185o [34]. V V Frolkisz: Az öregedés és az életkor Bp, Gondolat, 1980 148- 168.o [35]. L Kiss A, Turi Á, Müller N (2002): Caveolák: Multifunkciós membrándomének. Szerepük a sejtek működésében és a patogenezisben Biokémia XXVI.Évf4szám 84-89o [36]. Prof Dr Iván László (2002): A gerontológia újabb eredményei: az egészséges öregedés esélyei és kockázatai. Hippocrates IV/6 2002 november-december 381-386. [37]. Finch, C E, Austad, S N (2001): History and prospects: symposium on organisms with slow aging. Experimental Gerontology 36 593-597 [38]. Werner A Müller: Developmental Biology (1997) Springer 34-38 [39]. Leonard Hayflick: Az öregedés titkai Bp, Magyar Könyvklub, 1995 51- 55.o [40]. Leonard Hayflick: Az öregedés titkai Bp, Magyar Könyvklub, 1995 247252o [41]. Leonard Hayflick: Az

öregedés titkai Bp, Magyar Könyvklub, 1995 353357o [42]. Weindruch, R (1996): Caloric Restriction and Aging Scientific American, 274. 46–52 87 88 Függelék Érdekességek a nagyvilágból Öregedés elleni csokoládé A Felice névre keresztelt édesség a németországi boltokban került forgalomba. A receptet egy cukrász és egy orvos közösen dolgozta ki. Az összetevők: étcsokoládé, mangó és szójatej. Dr Kentze szerint a titok az étcsokoládéban rejlik, ugyanis háromszor annyi kakaót tartalmaz, mint a tejcsokoládé, ezért magas a feniletilamin-és polifenol koncentrációja. A feniletilamin élénkíti a szívverést, valamint több a szerotonin -, dopamin-és noradrenalin termelés is a hatására, ezáltal az ember jobb kedvű lesz. A polifenol pedig védi a sejteket a szabad gyököktől. A szójatej csökkenti a nők menstruációs panaszait, férfiaknál pedig megelőzi a prosztataproblémákat, ezenkívül kisimítja a bőrt. A mangó enzimjei

kedvezően hatnak az idegrendszerre, gyógyítják a gyulladásokat. Javasolt adag egy-két bonbon a délutáni órákban. Áfonya az öregedés ellen Idáig az áfonyával többnyire élelmiszerüzletek standjain, illetve erdőbeli túrázásaink alkalmával találkozhattunk. A jövőben azonban elképzelhető lesz, hogy majd a gyógyszertárban fogjuk kérni patikusunktól valamilyen formában. Festékanyagai az antocianinok, amelyek a kék színét adják, értékesebbnek tűnnek, mint a gyümölcshús. Az antocianinok antioxidánsok, melyeknek védő hatásuk van a rák, a szív-és érrendszeri betegségek és talán az Alzheimer-kórral szemben is. A patkányokon végzett kísérletek azt jelzik, hogy az áfonya segít megoldani az emlékezési problémákat, lassítja az öregedést és a motoros funkciók elvesztését. Elsősorban a diétás módszernek van hatása az öregedésre. 89 Öregedés elleni szerek: TM TM, azaz Transzcendentális Meditáció. Ez egy

viszonylag régi meditációs módszer, ami ráadásul még az öregedés ellen is hatásos. A meditáció lényege a stresszek kioldása, a stresszek kezelése helyett. Az orvostudomány egybehangzó véleménye szerint a manapság életünket megkeserítő betegségek 80-90 %-ban pszichoszomatikusak, azaz stressz eredetűek. Tehát ki kell oldanunk szervezetünkből a stresszeket, ehhez azonban mély pihenésre van szükség. Az alvás nem bizonyul elegendőnek a mélyen gyökerező stresszek kioldására Az alvásnál két vagy többszörösen mélyebb pihenést ad a TM eljárása. A TM-ről eddig több mint 600 tudományos vizsgálat bizonyította, hogy minden körülmények között, mindenkinél testi-lelki egyensúlyt, testi és szellemi fejlődést eredményez. A meditáció által elért mély pihenés alatt a testnek lehetősége van kidobni magából azokat a felhalmozódott stresszeket, melyek tökéletes működését gátolják. Ha tehát képesek lennénk az elme és a

test szintjén felhalmozódott feszültségeket kioldani, akkor a betegségek nagy részétől sikerülne megszabadulnunk. A TM öregedésre kifejtett hatását elsőként Dr. Robert Keith Wallace vizsgálta, aki 1968-ban a TM kutatás úttörője volt. Dr Wallace úgy találta, hogy a kronológiailag ötvenéves emberek, akik öt éve gyakorolták a TM-et tizenkét évvel voltak fiatalabbak, mint kortársai. Sejtalapú terápia A sejtekkel, illetve sejtkivonatokkal történő kezelés kutatói azt remélik, hogy a korral járó patológiás változások sejtregeneráció és sejtszubsztitúció útján „gyógyíthatók”. Az első ilyen jellegű beavatkozást Charles-Edouard Brown-Séqard, francia fiziológus végezte 1889ben, 77 éves korában. Beszámolói arról szóltak, hogy sikerült megfiatalítani egészségét azáltal, hogy háziállatok összezúzott heréjéből származó kivonatok vizes oldatát fecskendezte saját bőre alá. Az anyagcsere és a szexuális

teljesítmény általa közölt fokozódását mások eredményei nem támasztották alá. Az orvosi szaklapok ellenségesek voltak, ennek ellenére Brown-Séquard kitartott amellett, hogy a kivonatok fokozzák az életerőt, így a kezelt személyek könnyebben leküzdik a betegségeket. Az injekciókultusz az egész világon elterjedt. Vállalkozók is megpróbáltak belőle busás hasznot húzni Később bebizonyosodott a készítményekről, hogy hatástalanok, és maga Brown-Séquard is visszavonta cikkét. 90 Ezt követően egészen az 1920-as évekig nem jelent meg öregedés elleni kezeléssel foglalkozó tudományos értekezés. Ekkor az orosz Szergej Veronov majomheréket ültetett át férfiakba, és azt állította, hogy a kezelésnek teljesítményfokozó hatása van. Az ilyen különböző szervekből származó sejtek és sejtkivonatok alkalmazását mindig élénk figyelem kísérte. Ezek közül is a legnagyobb érdeklődésre az ivarszervekből származó

preparátumok számíthattak, hiszen ezek a termékenységen és a születésen keresztül a megújulás képzetével állnak kapcsolatban. A sejtátvitellel kapcsolatos próbálkozások a XX. században is folytatódtak Sokan úgy hiszik, hogy az ilyen beavatkozások a szervezet általános regenerációját, vagy az egyes szervek energiájának növekedését segítik elő. Az öregedés ellenszerének kiáltották ki azt az eljárást is, melynek során specifikus testnedveket fecskendeztek be, hogy fiatalító hatást érjenek el. A kockázat ellenére a sejtterápia még ma is jó üzletnek számít sok országban, így Svájcban, Németországban, Hollandiában és a Bahama-szigeteken. Ma már klinikai vizsgálatokban tanulmányozzák például a differenciálódott mellékvesesejtek Parkinson-kóros betegekbe történő hatását, vagy más kísérletekben működőképes Langerhans-szigetsejteket ültetnek be diabeteses betegekbe. Miközben a betegségek gyógyítására

irányuló kísérletek ígéretesnek látszanak, egészséges idős személyeken transzplantációval még nem sikerült klinikailag jelentős javulást elérni. Nem egyszerű a helyzet, hiszen számolni kell a szervezet védekezési reakciójával, a kilökődéssel. 91