učbenik Temelji fiziologije

Molekularne teorijeSTARANJEMarko Kreft in Robert ZorecOPREDELITEV STARANJA IN STAROSTIStaranje organizma se kaže kot postopno propadanje njegovezgradbe in pešanje funkcije. Razvije se s časom, povzročizmanjšanje adaptacijske sposobnosti organizma in zvečaverjetnost smrti. Kljub temu, da se proces staranja dejanskoprične že z oploditvijo jajčeca, starost opredelimo kot obdobjeposameznika, ki traja od petinšestdesetega leta starosti do smrti.Ta opredelitev ni povezana z biološkimi temelji staranja, temvečje plod socialnih norm, ki so povezane z upokojevanjem ljudi.GERIATRIJA IN GERONTOLOGIJAVeč ved se ukvaraja s staranjem. Zdravstvene vidike staranjaproučuje geriatrija. Njen temeljni cilj je s preventivnimi ukrepi,in s starostniku prilagojenim zdravljenjem ohraniti fizično,psihično in socialno stabilnost tudi v pozni življenjski dobi. Tacilj se tesno dotika dela fizioterapevta. Gerontologija pa je veda,ki raziskuje biologijo staranja, ukvarja se z mehanizmi, ki sopovezani s staranjem. Človek je edino živo bitje, ki skušazavestno upočasniti svoje staranje. Pri tem je pomembnorazumeti biološke temelje tega univerzalnega procesa, in prektega mehanizme, ki pospešijo ali zavrejo proces staranja.TEORIJE O STARANJUO vzrokih staranja je veliko pogledov in razlag. Podedovanidejavniki in tisti iz okolja vplivajo na potek staranja. Razlagestaranja so pogosto osredotočene na posamične strukture infunkcionalne spremembe na molekularni, celični ali sistemskiravni. V zadnjem času pa se uveljavlja mnenje, ki temelji naevolucijski teoriji.Evolucijska teorijaPo tej teoriji se organizmi starajo, ker se s starostjo zmanjšujejoselekcijski pritiski. V dodatno pojasnilo velja poudariti, da je zavsako biološko vrsto (vključno s človekom) ugodno in hkrativitalnega pomena ohraniti vrsto. Temelj selekcijskih pritiskov jepreživetje vrste. Zato se pri organizmih med evolucijo izberejotisti mehanizmi (evolucijska selekcija), ki omogočajo, da imajoodrasli osebki plodne potomce. Obdobje življenja, ki jepovezano s starostjo torej ni pomembno (ni selekcijskegapritiska), zato mehanizmi, ki ohranjajo vitalnost staregaorganizma, niso tako dovršeni. Zaradi tega se nekateri genilahko izrazijo do take mere, da je njihov učinek lahko škodljiv.Zaradi teh mehanizmov naj bi se s starostjo pogosteje pojavljalenaprimer katarakta, Alzheimerjeva bolezen, ateroskleroza, indruge bolezni.Temelj teh teorij je, da razlagajo staranje s pojavljanjemsprememb na molekularni ravni, kar pa je tesno povezano tudi sceličnim staranjem (glej spodaj). Molekularne spremembe vorganizmu so verjetno posledica zmanjšane intenzivnostidelovanja na celični ravni. Tako se na primer zmanjšaintenzivnost proizvodnje nekaterih beljakovin (pogosto so toencimi), s tem pa se zmanjša tudi intenzivnost popravljalnihmehanizmov na ravni DNA, translacije in postranslacijskihprocesov. Pri tem se intenzivnost nekaterih mutagenihdejavnikov ne zmanjša (ionizirajoče sevanje ozadja), zato seštevilo poškodb v celici povečuje s staranjem.Celične teorijeTemelj teh teorij je, da se organizem stara, ker se celice starajo.Dejavnike, ki so pri tem pomembni, uvrščamo v dve skupini:med endogene in eksogene.Med endogene dejavnike staranja uvrščamo genski programstaranja (predvidevajo obstoj genov, ki določajo dolgoživostobstoja celic). Če fibroblaste izoliramo iz dojenčka, se ti lahkopodvojujejo 60-krat, pri starem človeku pa le 40 krat. Pribolnikih s t.i. Wernerjevim sindromom (pospešeno staranje) pase fibroblasti v razmerah in vitro podvojujejo le 30 krat. Vzrokiza tako različno sposobnost podvajanja fibroblastov sonepoznani. Dolgoživost podvajanja je lahko posledica aktivacijespecifičnih genov, ki določajo staranje. Lahko je to posledicaspremembe ali izgube genov, ki spodbujajo razraščanje celic, alipa indukcije genov, ki inhibirajo razraščanje celic.Med razloge za različno dolgoživost celic nekateri omenjajohipotezo telomernih skrajšav. Telomere so konci kromosomovevkariontskih celic in sestojijo iz DNA in beljakovin. Pripodvajanju DNA kromosomskih koncev ne pomnožuje encimpolimeraza, ki je sicer zadolžena za podvojevanje DNA. Topočnejo posebni encimi telomeraze (drugo ime je reverznatranskriptaza, specifična za telomerno področje). Če se tiokvarijo, ali pa jih sploh ni dovolj, se telomere krajšajo, krajšatise prične cel kromosom. S tem pa se iz genoma izgubljajo genimed podvojevanjem DNA. Dolžina telomernih regij je posebejdolga pri spermijih in pri celicah zarodka, s staranjem pa setelomera kromosomov krajša. Rakave celice se lahkopodvojujejo v nedogled. Njihova »nesmrtnost« naj bi bilapovezana prav z mehanizmi, ki bi preprečevali izgubotelomernih regij kromosomov s podvajanjem med staranjemcelice.Po drugi strani eksogeni dejavniki tudi prispevajo k staranjucelice in vplivajo na molekularne spremembe celičnih sestavin(glej Molekularne teorije). Staranje pospešujejo poškodbe, kinastanejo med pretirano rabo celice (povečana obremenitev).Poškodbe nastanejo zaradi prostih radikalov, ki nastanejo zaradiionizirajočega sevanja in presnovne aktivnosti celice(mikrosomi, mitohondriji). Obremenitev celice s prostimiradikali blažijo mehanizmi, v katerih sodelujejo antioksidanti(npr. vitamin E in A), in encimi, ki inaktivirajo proste radikale.S staranjem pa se učinkovitost teh mehanizmov zmanjšuje. Vprid tej teoriji naj navedemo, da se v starih celicah (predvsem vjetrih, nevronih in v srčnih celicah) kopiči pigment lipofuscin.To je netoksičen pigment, ki nastane s peroksidacijo lipidov.Prosti radikali poškodujejo tudi DNA. V enem dnevu naj bi sezaradi tega spremenilo približno 10000 nukleotidnih baz nacelico. Reparativni mehanizmi navadno zmorejo napakepopraviti, a učinkovitost teh se s staranjem slabša, zato se v staricelici kopiči okvarjena DNA. Iz poškodovane genske zasnovenastanejo nefunkcionalne beljakovine ali pa sploh ne.99