Biologia starzenia

Dlaczego się starzejemy? Co przesądza o długości życia człowieka i wszelkich innych gatunków? Biologia starzenia podejmująca problematykę starzenia biologicznego, to pierwszy podręcznik na ten temat od momentu wyjaśnienia przyczyn starzenia się i długowieczności. Treść angażuje Czytelnika i została skomponowana tak, że ma się wrażenie, iż jest to opowieść, jednocześnie bez szkody dla dokładności, która jest cechą nieodłączną jakiegokolwiek tekstu biologicznego. Poznanie biologicznego procesu starzenia się wymaga zrozumienia podstawowych koncepcji z zakresu biochemii i fizjologii, które mają zastosowanie do wszystkich form życia i wszystkich jego etapów. Dlatego też każdy z rozdziałów rozpoczyna się od omówienia podstawowych praw biologicznych odnoszących się do systemów, które nie uległy procesowi starzenia się. Ilustracje są łatwo zrozumiałe i towarzyszą im obszerne legendy, stanowiąc uzupełnienie tekstu głównego, a nie jego zwykłe powtórzenie. We wszystkich rozdziałach kluczowe pojęcia zostały pogrubione, a ich definicje znajdują się z obszernym Słowniku pojęć. Ramki uszczegóławiają wywód z tekstu głównego bądź wprowadzają dygresje związane z tematem rozdziału. Kluczowe pojęcia stanowią podsumowanie najważniejszych wiadomości zaprezentowanych w każdym z rozdziałów. Pytania do dyskusji stanowią pomoc dydaktyczną, zaś Literatura uzupełniająca to lista źródeł przyporządkowanych każdemu z rozdziałów. W rozdziałach 1 i 2 omawiane są podstawowe pojęcia z zakresu biogerontologii, które odnoszą się zarówno do jej zastosowań eksperymentalnych, jak i klinicznych. Została w nich zaprezentowana i wytłumaczona terminologia, którą posługują się biogerontolodzy, przedstawiono rozwój tej subdyscypliny, a ponadto opisano organizmy modelowe, które naukowcy wykorzystują do badania procesu starzenia się i długowieczności. Przyglądamy się bliżej podstawowym metodom używanym przez biogerontologów do pomiaru tempa starzenia się osobnika i populacji. Rozdziały 3–6 dotyczą odkryć w dziedzinie biogerontologii ewolucyjnej, komórkowej i genetycznej, którym zawdzięczamy obecny stan wiedzy na temat przyczyn i mechanizmów starzenia się. Śledzimy rozwój teorii ewolucyjnych na temat długowieczności i starzenia się, począwszy od dawnych propozycji obserwacyjnych, a skończywszy na eksperymentach matematycznych i laboratoryjnych prowadzonych przez współczesnego ewolucjonistę. Tłumaczymy, w jaki sposób prawa termodynamiki określają fundamentalną zasadę starzenia komórkowego, głoszącą, że odzwierciedla ono akumulację uszkodzonych białek. Przedstawiając mechanizmy biochemiczne i fizjologiczne odpowiadające za akumulację uszkodzonych białek i określoną długość życia komórki, odwołujemy się do dwóch zjawisk: stresu oksydacyjnego i skracania telomerów. Omawiamy wyniki wyrafinowanego badania laboratoryjnego na drożdżach i robakach, dzięki któremu zidentyfikowano konkretne geny odpowiadające za długość życia. Omawiamy starzenie się roślin, a także znaczenie tego procesu dla zjawiska starzenia się człowieka i zwierząt. Z kolei w rozdziałach 7–10 mowa jest o związkach między opisaną wcześniej podstawową wiedzą a zjawiskami starzenia się człowieka i jego długowieczności. Uwzględniony został tu także związek między starzeniem się a chorobami, a ponadto mowa jest w nim o sposobach, w jakie można spowolnić tempo starzenia się człowieka. Przyglądamy się nowemu obszarowi badań na temat starzenia się i długowieczności – biodemografii gerontologicznej oraz analizujemy przyczyny bezprecedensowego wzrostu oczekiwanej dalszej długości trwania życia w XX wieku. Omawiamy zależne od czasu zmiany głównych układów fizjologicznych, tj. związane z wiekiem zmiany, które – ogólnie rzecz biorąc – nie zwiększają ryzyka choroby lub zgonu, ale też takie, których konsekwencją może być rozwój choroby, w związku czym zwiększa się umieralność i chorobowość. Książkę zamyka rozdział podsumowujący obecny stan wiedzy naukowej na temat możliwej modulacji starzenia się i długowieczności

ROZDZIAŁ 1: PODSTAWOWE POJĘCIA BIOLOGII STARZENIA SIĘ 1 BIOGERONTOLOGIA – BADANIA NAD STARZENIEM BIOLOGICZNYM 2 Biolodzy zaczęli zajmować się procesem starzenia się w momencie, gdy wzrosła długość życia człowieka 2 W latach 40. XX wieku biogerontologia stała się niezależnym obszarem badań 3 Współczesne badania nad starzeniem się są holistyczne 4 Starzenie biologiczne zachodzące u gatunków innych niż człowiek ma wiele cech wspólnych ze starzeniem się obserwowanym u ludzi 4 Badanie starzenia się to proces złożony 5 Przyczyna i mechanizmy starzenia się to dwa odrębne, ale powiązane procesy 6 DEFINICJE STARZENIA BIOLOGICZNEGO 7 Pierwsze definicje starzenia biologicznego opierały się na umieralności 7 Do opisu starzenia biologicznego na przestrzeni określonego czasu służą definicje funkcjonalne 8 Definicja starzenia się na użytek Biologii starzenia 9 Do opisu procesu starzenia wykorzystuje się pojęcia rozwoju, dojrzałości i starzenia postreprodukcyjnego 10 Starzenie biologiczne różni się od chorób podeszłego wieku 11 JAK BIOGERONTOLODZY BADAJĄ STARZENIE SIĘ. WYKORZYSTYWANIE ORGANIZMÓW MODELOWYCH W BADANIACH NAD STARZENIEM SIĘ CZŁOWIEKA 12 Do opisu podstaw biochemicznych starzenia się i długowieczności mogą posłużyć hodowle komórkowe 14 Grzyby to dobre modele do badań czynników rodowiskowych wpływających na starzenie się i długowieczność 16 Prymitywne bezkręgowce mogą dostarczać wskazówek do przedłużenia życia komórki, sygnalizacji komórkowej i starzenia się całego organizmu 17 Owady można wykorzystać do zbadania, w jaki sposób sygnalizacja całego ciała i wewnątrzkomórkowa wpływa na historię życia 18 Myszy i szczury są częstymi obiektami badawczymi w kwestiach żywieniowych, genetycznych i fizjologicznych 18 Naczelne inne niż ludzie wykazują wiele tych samych zależnych od wieku zmian co człowiek 18 Do modelowania normalnego starzenia się człowieka wykorzystuje się ludzkie progerie 20 JAK BIOGERONTOLODZY BADAJĄ STARZENIE SIĘ.BIOGERONTOLOGIA PORÓWNAWCZA 21 Zależność między rozmiarem ciała danego gatunku a jego maksymalną długością życia 21 Zwiększoną długowieczność tłumaczy obniżona podatność na zagrożenia zewnętrzne 22 Za zwiększenie długowieczności w warunkach naturalnych odpowiada także wysoce uporządkowana struktura społeczna 23 Istnieje kilka zwierząt wodnych o skrajnej długowieczności 24 Starzenie się wypławków i stułbi jest minimalne – wykazują one skrajną długowieczność związaną z dużą zdolnością regeneracji tkanek 25 JAK BIOGERONTOLODZY BADAJĄ STARZENIE SIĘ. BIOLOGIA SYSTEMÓW 26 Dzięki biologii systemów biologia stanie się nauką predykcyjną 26 Badania biologiczne opierają się na metodzie redukcjonistycznej 27 Biologia systemów i redukcjonizm współdziałają na rzecz poszerzenia wiedzy i udoskonalenia prognoz 29 Redukcjonizm może przewidywać właściwości emergentne w prostych systemach biologicznych; systemy złożone wymagają metody ilościowej 30 Współczesna biologia systemów i nauki omiczne rozpoczęły się od sekwencjonowania genomu ludzkiego 31 Sieci biologiczne zapewniają metodę oceny interakcji w systemie 32 CO PRZED NAMI 35 KLUCZOWE POJĘCIA 36 PYTANIA DO DYSKUSJI 37 LITERATURA UZUPEŁNIAJĄCA 38 ROZDZIAŁ 2: OCENA STARZENIA BIOLOGICZNEGO 39 OSZACOWANIE STARZENIA BIOLOGICZNEGO JEDNOSTKI 39 Różnice w fenotypie związanym z wiekiem wpływają na pomiar starzenia się osobników 41 Styl życia znacząco wpływa na fenotyp 44 W badaniach przekrojowych porównuje się zmiany w różnych grupach wiekowych w określonym czasie 44 Badania podłużne polegają na analizowaniu zmian jednej osoby przez wiele lat 47 Precyzyjny i dokładny biomarker starzenia będzie opracowany przez Inicjatywę Medycyny Precyzyjnej 50 OSZACOWANIE STARZENIA BIOLOGICZNEGO POPULACJI 53 Współczynnik umieralności określa liczbę zgonów w populacji 54 Tablice trwania życia zawierają informacje o umieralności, oczekiwanym dalszym trwaniu życia i prawdopodobieństwie śmierci 55 Współczynnik umieralności zależny od wieku rośnie wykładniczo 56 Na współczynnik umieralności może mieć wpływ umieralność niezależna od wieku 58 Czas podwojenia współczynnika umieralności koryguje różnice w początkowych współczynnikach umieralności 60 Krzywe przeżywalności przybliżają współczynnik umieralności 62 Spowolnienie współczynnika umieralności pod koniec życia wskazuje na istnienie genów długowieczności 64 Era medycyny precyzyjnej zmieni sposób, w jaki mierzymy tempo starzenia się populacji 65 CO PRZED NAMI 66 KLUCZOWE POJĘCIA 66 PYTANIA DO DYSKUSJI 67 LITERATURA UZUPEŁNIAJĄCA 69 ROZDZIAŁ 3: EWOLUCYJNE TEORIE DŁUGOWIECZNOŚCI I STARZENIA SIĘ 71 PODSTAWY EWOLUCYJNYCH TEORII DŁUGOWIECZNOŚCI I STARZENIA SIĘ 71 Weismann dokonał podziału na somę i komórki rozrodcze 72 Weismann zasugerował, że starzenie się ma charakter nieadaptacyjny 73 Biolodzy populacyjni opracowali równania logistyczne do obliczania rozwoju populacji 76 Struktura wiekowa populacji złożonych eukariontów przedstawia darwinowskie dostosowanie 77 Współczynnik reprodukcji opisuje dostosowanie specyficzne dla wieku w populacji rozmnażającej się 78 Zależność między potencjałem reprodukcyjnym a darwinowskim dostosowaniem populacji opisał jako pierwszy R.A. Fisher 79 EWOLUCJA A DŁUGOWIECZNOŚĆ 81 Zewnątrzpochodne tempo starzenia się prowadzi do osłabienia siły doboru naturalnego 81 Medawar twierdził, że starzenie się jest wynikiem dryfu genetycznego 82 Medawar zaproponował, że starzenie się i długowieczność powstają osobno w populacjach postreprodukcyjnych 84 Teorię Medawara udoskonaliła hamiltonowska koncepcja siły doboru naturalnego wpływającego na umieralność 84 TESTOWANIE EWOLUCYJNYCH MODELI DŁUGOWIECZNOŚCI 86 Wewnątrzpochodny współczynnik umieralności jest niższy u organizmów rozmnażających się późno 86 Zależność między długością życia a reprodukcją wynika z dryfu genetycznego 88 Wyniki testowania ewolucyjnej teorii długowieczności zmieniły badania biogerontologiczne 89 EWOLUCJA A STARZENIE SIĘ 90 Antagonistyczna plejotropia to szczególny przypadek plejotropii ogólnej 90 Teoria ciała jednorazowego użytku opiera się na przesunięciu zasobów 91 CO PRZED NAMI 92 KLUCZOWE POJĘCIA 93 PYTANIA DO DYSKUSJI 94 LITERATURA UZUPEŁNIAJĄCA 96 ROZDZIAŁ 4: STARZENIE KOMÓRKOWE 97 CYKL KOMÓRKOWY I PODZIAŁ KOMÓRKI 97 Cykl komórkowy złożony jest z czterech faz i jednej fazy dodatkowej 97 Replikacja DNA zachodzi podczas fazy S 98 Podział komórki zachodzi w fazie M 98 REGULACJA CYKLU KOMÓRKOWEGO 100 Replikację DNA inicjują cykliny S oraz kinazy cyklinozależne 101 Szlak p53 może wstrzymać replikację DNA na granicy faz G1 i S 102 W replikację DNA zaangażowanych jest wiele białek 102 Kohezyny i kondensyny kontrolują segregację chromosomów 102 Przejście metafazy w anafazę oznacza punkt końcowy w cyklu komórkowym 103 W pełni funkcjonalne komórki mogą wyjść z cyklu komórkowego w fazie G0 104 Programowana śmierć komórki – apoptoza – to normalny etap rozwoju tkanki 105 STARZENIE KOMÓRKOWE 106 Błąd opóźnił odkrycie starzenia się komórek o 50 lat 106 Wyniki badań Hayflicka i Moorheada dały początek cytogerontologii 107 Komórki w hodowli mają trzy fazy wzrostu 108 Starzejące się komórki mają kilka wspólnych cech 111 Starzenie się komórki może chronić komórkę przed rakiem 112 Mechanizmy indukujące starzenie się komórek nie są znane 113 PRZYCZYNA STARZENIA SIĘ KOMÓREK. AKUMULACJA USZKODZONYCH BIOCZĄSTECZEK 114 Biocząsteczki podlegają zasadom termodynamiki 114 Do życia niezbędne jest zachowanie uporządkowania i obecność energii swobodnej 115 Mechanizmem leżącym u podstaw starzenia się jest utrata wierności molekularnej 116 Starzenie się odzwierciedla wewnątrzkomórkową akumulację uszkodzonych biocząsteczek 117 METABOLICZNE PODSTAWY STARZENIA KOMÓRKOWEGO 118 Organizmy wielokomórkowe powstały, gdy w atmosferze wzrósł poziom tlenu 118 Metabolizm tlenowy tworzy reaktywne formy tlenu 119 Większość jonów ponadtlenkowych powstaje podczas syntezy ATP w mitochondrium 121 Redukcja rodnika ponadtlenkowego do wody katalizowana jest przez enzymy 124 W redukcji cytozolowej również powstają wolne rodniki 124 Wolne rodniki tlenowe prowadzą do akumulacji uszkodzonych biocząsteczek 125 Błony komórkowe są podatne na uszkodzenia wywoływane przez reaktywne formy tlenu 126 Wyjaśnieniem mechanizmu starzenia się polegającego na uszkodzeniach wywołanych reaktywnymi formami tlenu jest antagonistyczna plejotropia 129 TELOMERY A STARZENIE KOMÓRKOWE 131 Telomery zapobiegają usuwaniu ważnych sekwencji DNA z opóźnionych nici 131 Skracanie telomerów może być przyczyną starzenia się komórek somatycznych 133 Istnieje zależność między krótkimi telomerami a zależnym od wieku spadkiem funkcji oraz chorobami 134 CO PRZED NAMI 135 KLUCZOWE WIADOMOŚCI 136 PYTANIA DO DYSKUSJI 137 LITERATURA UZUPEŁNIAJĄCA 138 ROZDZIAŁ 5: GENETYKA DŁUGOWIECZNOŚCI 139 OMÓWIENIE EKSPRESJI GENÓW U EUKARIONTÓW 139 W wyniku transkrypcji DNA powstaje komplementarny RNA 140 Komórki eukariotyczne modyfikują RNA po transkrypcji 142 Translacja to sterowana przez RNA synteza białek 144 Białka mogą być modyfikowane lub degradowane po translacji 145 REGULACJA EKSPRESJI GENÓW 147 Ekspresja genów może być kontrolowana przez zmianę struktury nukleosomu: epigenom 147 Ekspresja genów jest kontrolowana przez wiązanie białek do DNA 150 Kontrola ekspresji genów może odbywać się także za pomocą mechanizmów potranskrypcyjnych 152 ANALIZA EKSPRESJI GENÓW W BIOGERONTOLOGII 153 Pierwszym etapem biogerontologicznej analizy genetycznej jest skrining mutantów 154 Identyfikacja funkcji genu wymaga klonowania DNA 155 Funkcję genu można częściowo określić na podstawie jego sekwencji 156 Funkcję genu może ujawnić hybrydyzacja in situ 161 Organizmy modyfikowane genetycznie pomagają ocenić wpływ genów na długowieczność człowieka 162 Mikromacierze DNA wykorzystuje się do oceny wzorców ekspresji genów w różnym wieku 164 GENETYCZNA REGULACJA DŁUGOWIECZNOŚCI U SACCHAROMYCES CEREVISIAE 165 Saccharomyces cerevisiae rozmnażają się zarówno bezpłciowo, jak i płciowo 166 Na rozmnażanie i długość życia mają wpływ warunki środowiskowe 167 Na długość życia mają wpływ zmiany strukturalne DNA 168 Związek szlaku SIR2 z długowiecznością 169 Mutacje powodujące utratę funkcji w szlakach reagujących na składniki odżywcze mogą wydłużać życie: cel rapamycyny 170 GENETYCZNA REGULACJA DŁUGOWIECZNOŚCI CAENORHABDITIS ELEGANS 171 Regulacja powstawania larw dauer prowadzi do zwiększenia długości życia 172 Szlaki genetyczne regulują powstawanie larw dauer 173 Słabe mutacje genu daf-2 wydłużają długość życia 175 Gen daf-2 łączy długowieczność z kontrolą neuroendokrynną 176 Białka mitochondrialne mogą być ogniwem między wydłużeniem życia a metabolizmem 176 GENETYCZNA REGULACJA DŁUGOWIECZNOŚCI DROSOPHILA MELANOGASTER 177 Drosophila ma długą historię w badaniach genetycznych 178 Geny zwiększające długowieczność związane są z podwyższoną odpornością na stres 179 Geny regulujące rozwój Drosophila także przedłużają długość życia 181 GENETYCZNA REGULACJA DŁUGOWIECZNOŚCI MUS MUSCULUS 182 Wiele genów Mus musculus wpływa na długowieczność 183 Za związek między opóźnieniem rozwoju a długowiecznością odpowiada sygnalizacja insulinowa 185 Osłabiona sygnalizacja hormonu wzrostu łączy insulinopodobne szlaki sygnalizacyjne ze zwiększoną długością życia 186 Genetyczna regulacja długowieczności wykazana u myszy ma wpływ na starzenie się człowieka 188 CO PRZED NAMI 189 KLUCZOWE POJĘCIA 189 PYTANIA DO DYSKUSJI 191 LITERATURA UZUPEŁNIAJĄCA 192 ROZDZIAŁ 6: STARZENIE SIĘ ROŚLIN 195 PODSTAWY BIOLOGII ROŚLIN 196 Komórki roślinne mają ścianę komórkową, wakuolę centralną i plastydy 196 Fotosynteza zachodzi w chloroplastach 197 Hormony roślinne regulują wzrost i rozwój 199 BIOLOGIA STARZENIA SIĘ ROŚLIN 201 Starzenie mitotyczne zachodzi w komórkach merystemu wierzchołkowego 201 Na starzenie postmitotycznych komórek roślinnych składają się procesy zaprogramowane i stochastyczne 204 Liście Arabidopsis thaliana są modelem w badaniach nad starzeniem się roślin 205 Starzenie się liści to proces trzyetapowy 205 Monosacharydy odgrywają ważną rolę w starzeniu się liści 206 Rozkład chloroplastów jest źródłem azotu i minerałów dla innych organów rośliny 209 Produkty uboczne katabolizmu mogą stymulować geny odpowiedzialne za demontaż organelli 210 W procesie starzenia liścia degradacji ulegają błony komórki roślinnej 210 INICJACJA STARZENIA SIĘ ROŚLIN 212 Intensywność światła wpływa na inicjację starzenia się roślin 212 Cytokininy opóźniają starzenie 213 Inne hormony roślinne wywołują starzenie 215 CO PRZED NAMI 216 KLUCZOWE POJĘCIA 217 PYTANIA DO DYSKUSJI 218 LITERATURA UZUPEŁNIAJĄCA 218 ROZDZIAŁ 7: DŁUGOWIECZNOŚĆ I DŁUGOŚĆ ŻYCIA CZŁOWIEKA 219 ŹRÓDŁA DŁUGOWIECZNOŚCI CZŁOWIEKA 220 Współczynniki umieralności człowieka są fakultatywne 220 Plastyczność współczynników umieralności ludzi jest w dużym stopniu uzależniona od czynników genetycznych 222 Współczynniki umieralności są różneu długowiecznych ludzi 222 W badaniach asocjacyjnych całego genomu identyfikuje się geny związane ze złożoną cechą ludzkiej długowieczności 223 Do zmiany współczynników umieralności przyczyniła się ludzka inteligencja 228 Inteligencja ludzka stworzyła wyjątkową trajektorię długowieczności 229 Dziedziczność ma tylko niewielki wpływ na długość życia człowieka 230 WZROST DŁUGOŚCI ŻYCIA CZŁOWIEKA W XX WIEKU 231 Przez większość historii ludzkości średnia długość życia człowieka wynosiła mniej niż 45 lat 232 Średnia długość życia wzrosła dzięki kontroli nad chorobami zakaźnymi 234 Obniżenie współczynnika umieralności niemowląt doprowadziło do wzrostu oczekiwanego dalszego trwania życia 235 Za wciąż zwiększające się oczekiwane dalsze trwanie życia odpowiadają udoskonalone metody leczenia 237 Oczekiwane dalsze trwanie życia kobiet jest wyższe niż mężczyzn 238 CO PRZED NAMI 240 KLUCZOWE POJĘCIA 242 PYTANIA DO DYSKUSJI 243 LITERATURA UZUPEŁNIAJĄCA 244 ROZDZIAŁ 8: SPADEK FUNKCJI ZWIĄZANY ZE STARZENIEM SIĘ 245 ZMIANY W SKŁADZIE CIAŁA I METABOLIZMIE ENERGETYCZNYM 246 Bilans energetyczny to różnica między ilością energii przyjmowanej a wydatkiem energetycznym 246 Nagromadzenie tłuszczu następuje przez cały okres dojrzałości 248 Związek nadmiernej utraty masy ciała pod koniec życia ze współczynnikiem umieralności 252 ZMIANY W MIĘŚNIACH SZKIELETOWYCH 253 Skurcz mięśni jest wynikiem interakcji molekularnych między aktyną i miozyną w obrębie sarkomeru 254 Skurcz mięśni szkieletowych rozpoczyna się od sygnału nerwowego 256 Szybkość i siła skurczu mięśni szkieletowych zależy od typu włókna mięśniowego 258 Za naprawę uszkodzeń i odbudowę mięśni szkieletowych odpowiedzialne są komórki satelitowe 259 Brak aktywności fizycznej i wewnętrzne starzenie się wpływają na utratę masy mięśniowej zależną od wieku 261 Zależny od wieku spadek siły i mocy mięśni szkieletowych skorelowany jest z atrofią mięśni wywołaną starzeniem się 262 Wewnątrzpochodne mechanizmy powodujące atrofię mięśni wywołaną starzeniem się są wieloczynnikowe i pozostają nierozwiązane 263 Cechami charakterystycznymi starzejącego się mięśnia są odnerwienie neuronów ruchowych i fragmentacja strukturalna w połączeniu nerwowo-mięśniowym 263 Funkcja komórki satelitowej zmniejsza się z wiekiem 264 Sarkopenia to stan patologiczny związany z nadmierną utratą mięśni i ich siły wywołanymi starzeniem się 266 ZMIANY SKÓRY 266 Skóra składa się z trzech warstw 267 Zmarszczki są spowodowane utratą elastyczności skóry i podskórnej tkanki tłuszczowej 268 Światło ultrafioletowe z wiekiem wywołuje znaczne uszkodzenia skóry 271 ZMIANY NARZĄDÓW ZMYSŁÓW – SŁUCH, WZROK, SMAK, WĘCH 271 Zmysł słuchu opiera się na fizyce dźwięku 271 Przekazywanie dźwięku przez ucho odbywa się w trzech etapach 272 Utrata stereocyliów przyczynia się do utraty słuchu zależnej od wieku 273 Zmysł wzroku opiera się na fizyce światła 275 Starczowzroczność można wytłumaczyć zależnymi od wieku zmianami mocy siły refrakcji (załamania swiatła) soczewek 276 Ostateczne różnicowanie komórek soczewki prowadzi do powstawania zaćmy 276 Zmysły smaku i węchu zmieniają się tylko nieznacznie z wiekiem 278 ZMIANY W UKŁADZIE POKARMOWYM 280 Zależne od wieku zmiany w jamie ustnej i przełyku nie zaburzają trawienia 281 Pogorszenie czynności żołądka jest najczęściej związane z zanikowym zapaleniem błony śluzowej żołądka 282 Zmiany w jelicie cienkim mogą wpływać na trawienie i wchłanianie składników odżywczych 283 ZMIANY W UKŁADZIE MOCZOWYM 287 Nerki usuwają z krwi produkty przemiany materii 287 Nerki pomagają regulować ciśnienie krwi 288 Przepływ krwi przez nerki i czynność nerek pogarszają się wraz z wiekiem 289 ZMIANY W UKŁADZIE ODPORNOŚCIOWYM 289 Odporność wrodzona to pierwsza linia obrony przed infekcją 290 Odporność nabyta polega na reakcji limfocytów na antygeny 291 Funkcja fagocytozy neutrofili i makrofagów maleje wraz z wiekiem 293 Produkcja limfocytów T naiwnych, liczba limfocytów B i skuteczność przeciwciał spadają wraz z wiekiem 294 ZMIANY W UKŁADZIE ROZRODCZYM 295 Przyczyną menopauzy jest spadek wydzielania hormonów płciowych przez gonady 295 Płodność mężczyzn nieznacznie spada wraz z wiekiem 297 Podeszły wiek nie jest przeszkodzą dla aktywności seksualnej 298 CO PRZED NAMI 299 KLUCZOWE POJĘCIA 299 PYTANIA DO DYSKUSJI 301 LITERATURA UZUPEŁNIAJĄCA 302 ROZDZIAŁ 9: ZWIĄZANE Z WIEKIEM CHOROBY CZŁOWIEKA 303 UKŁAD NERWOWY I PRZEKAŹNICTWO NERWOWE 304 Układ nerwowy składa się z neuronów i komórek wspierających 305 Potencjały błonowe tworzą warunki dla transmisji sygnału nerwowego 306 Neuroprzekaźniki chemicznie łączą ze sobą neurony w synapsie 308 Mózg człowieka to zbiór oddzielnych narządów i rodzajów komórek 309 CHOROBY MÓZGU CZŁOWIEKA ZALEŻNE OD WIEKU: CHOROBY ALZHEIMERA I PARKINSONA 311 Zmiany w strukturze i neuroprzekaźnictwie wydają się niewielkie w starzejącym się mózgu 311 W starzejącym się mózgu gromadzą się blaszki amyloidowe i sploty neurofibrylarne 312 Choroba Alzheimera to zależne od wieku, nieodwracalne zaburzenie mózgu 315 Choroba Alzheimera zaczyna się w korze śródwęchowej i postępuje w korze mózgowej 316 Czynnikiem ryzyka choroby Alzheimera o późnym początku jest allel ε4 genu apolipoproteiny E 317 Leczenie choroby Alzheimera jest ukierunkowane na neuroprzekaźnictwo oraz zapobieganie i degradację blaszek amyloidowych 318 Skuteczne leczenie choroby Alzheimera będzie wymagało wiarygodnych biomarkerów 320 Techniki obrazowania mózgu służą jako biomarkery LAD 321 Wczesna diagnoza LAD skupia się na wykryciu MCI i wykluczeniu innych demencji 322 Choroba Parkinsona wiąże się z utratą neuronów dopaminergicznych 323 Głównym celem leczenia choroby Parkinsona jest podwyższenie stężenia dopaminy w mózgu 325 Ciała Lewy’ego są patologiczną oznaką choroby Parkinsona 325 Z chorobą Parkinsona o wczesnym początku ma związek kilka genów 326 Kilka czynników może predysponować osoby do choroby Parkinsona 326 Głęboka stymulacja mózgu może pomóc kontrolować zaburzenia ruchu związane z chorobą Parkinsona 327 UKŁAD SERCOWO-NACZYNIOWY 328 Układ sercowo-naczyniowy to zamknięty system transportu płynów 328 Serce i tętnice są tkankami pobudliwymi 329 Serce kontroluje przepływ krwi i ciśnienie przez regulację rzutu serca (pojemność minutową) 330 Zasady dynamiki płynów regulują ogólny przepływ krwi 331 CHOROBY UKŁADU SERCOWO-NACZYNIOWEGO ZALEŻNE OD WIEKU: CHOROBA SERCOWO-NACZYNIOWA 332 Czynniki środowiskowe wpływają na zależne od wieku pogorszenie funkcjonowania układu sercowo-naczyniowego 333 Miażdżycę i niedokrwienność mogą powodować blaszki miażdżycowe 334 Czynniki ryzyka miażdżycy są mieszaniną czynników genetycznych i środowiskowych 336 Statyny zmniejszają syntezę cholesterolu w wątrobie i obniżają cholesterol w surowicy 336 Nadciśnienie jest najczęstszą chorobą przewlekłą osób starszych 338 Skutkiem niewydolności serca jest spadek pojemności minutowej 338 Częstość występowania chorób sercowo-naczyniowych może być lepszym wskaźnikiem niż umieralność 339 UKŁAD HORMONALNY I REGULACJA GLUKOZY 340 Stężenie glukozy we krwi musi być utrzymywane w wąskim zakresie 341 Insulina ułatwia wchłanianie glukozy do wątroby, mięśni i komórek tłuszczowych 343 ZALEŻNA OD WIEKU CHOROBA UKŁADU HORMONALNEGO – CUKRZYCA TYPU 2 345 Zwiastunem cukrzycy typu 2 jest insulinooporność 345 Cukrzyca typu 2 prowadzi do osłabienia mikrokrążenia krwi 346 Zmieniony metabolizm glukozy może nasilać uszkodzenia komórek u osób z cukrzycą typu 2 347 Do czynników ryzyka cukrzycy zalicza się wiek, otyłość i podłoże genetyczne 347 UKŁAD SZKIELETOWY I METABOLIZM WAPNIA W KOŚCIACH 350 Hormony przytarczyc i tarczycy równoważą poziom wapnia we krwi 350 Hormony regulują równowagę między odkładaniem minerałów w kościach a resorpcją 351 CHOROBY KOŚCI ZALEŻNE OD WIEKU: OSTEOPOROZA 352 Zwiększona utrata minerałów kostnych w okresie menopauzy może prowadzić do osteoporozy 354 Czynniki środowiskowe wpływają na ryzyko rozwoju osteoporozy 354 Terapie lekowe mogą spowolnić utratę masy kostnej u kobiet po menopauzie 355 CO PRZED NAMI 357 KLUCZOWE POJĘCIA 358 PYTANIA DO DYSKUSJI 360 LITERATURA UZUPEŁNIAJĄCA 361 ROZDZIAŁ 10: REGULOWANIE STARZENIA SIĘ I DŁUGOWIECZNOŚCI CZŁOWIEKA 363 MODULACJA STARZENIA BIOLOGICZNEGO 364 Starzenia się nie można modulować 364 Mechanizmy prowadzące do utraty wierności molekularnej mogą być modulowane w przyszłości 365 MODULACJA DŁUGOWIECZNOŚCI I TEMPA STARZENIA SIĘ: OGRANICZENIE SPOŻYCIA KALORII 367 Ograniczenie kalorii wydłuża życie i spowalnia tempo starzenia się gryzoni 370 Ograniczenie kalorii w prostych organizmach wykorzystywanych do badania mechanizmów genetycznych i molekularnych 372 Ograniczenie kalorii u naczelnych innych niż ludzie może opóźniać choroby zależne od wieku 373 Skuteczność ograniczenia kalorii w przedłużeniu życia człowieka pozostaje nieznana i kontrowersyjna 374 MODULACJA TEMPA STARZENIA SIĘ: ĆWICZENIA 375 Definicja ćwiczeń na potrzeby Biologii starzenia 377 Ćwiczenia zwiększają zapotrzebowanie mięśni na tlen 378 Przeciążenie komórkowych szlaków tlenowych zwiększa zdolność do syntezy ATP 380 Regularne ćwiczenia zapobiegają spadkowi rezerwy komórkowej 381 ZMIENIAJĄCE SIĘ DEFINICJE ZDROWIA I STARZENIA 383 Definicja zdrowia sformułowana przez Światową Organizację Zdrowia obejmuje subiektywną miarę dobrego samopoczucia i perspektywy całkowitego zdrowia 384 Indywidualna umiejętność dostosowania się do warunków zdrowotnych zdefiniuje zdrowie w dobie medycyny precyzyjnej 384 Niegdyś starość postrzegano jako okres choroby, niepełnosprawności i wycofania się z życia 385 Niejednorodność funkcji w starszej populacji doprowadziła do koncepcji pozytywnego starzenia się 386 Pozytywne starzenie się obejmuje elementy fizyczne, behawioralne i społeczne 387 CO PRZED NAMI 388 KLUCZOWE POJĘCIA 389 PYTANIA DO DYSKUSJI 390 LITERATURA UZUPEŁNIAJĄCA 391 ROZDZIAŁ 11: KONSEKWENCJE WYDŁUŻENIA ŻYCIA 393 OSIĄGANIE OBIETNICY WYDŁUŻONEJ ZDROWOTNOŚCI 394 Długość życia w zdrowiu łączy w sobie miary długości życia i niepełnosprawności 394 Zapobieganie lub leczenie chorób przewlekłych nie będzie nadal zmniejszać niepełnosprawności 395 Poprawa zdrowia poprzez zwiększenie poziomu ćwiczeń i zmniejszenie spożycia kalorii będzie wyzwaniem 397 Zalecane protokoły pomogą zwiększyć uczestnictwo w ćwiczeniach i kuracjach dietetycznych 399 Opracowywane są interwencje medyczne opóźniające proksymalne mechanizmy starzenia się 400 SPOŁECZNE I KULTUROWE ZMIANY W STARZEJĄCYCH SIĘ SPOŁECZEŃSTWACH 401 Zdrowsze i dłuższe życie może zmienić percepcję osobistych osiągnięć i postępowego społeczeństwa 402 Zwiększona długowieczność i zdrowie mogą zmienić odpowiedzialność za przedłużenie gatunku 403 Niski wskaźnik urodzeń i wydłużona długość życia mogą zmienić obecny cykl życia pokoleń 404 CO PRZED NAMI 405 KLUCZOWE POJĘCIA 406 PYTANIA DO DYSKUSJI 408 LITERATURA UZUPEŁNIAJĄCA 409 SŁOWNIK POJĘĆ 411 INDEKS 431