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
