Starenje

Biološko starenje je sveprisuprtni i nezaobilazni proces u živom svijetu, prirodno-spontano progresivno mijenjanje u životnom ciklusu svake jedinke, koje se završava smrću. Glavnina tog procesa je uvjetovana genetički programiranim slabljenjem i otkazivanje sistema održavanja homeostaze, tj. održavanja samobitnosti organizma, putem balansiranja svoje unutrašnje sredine u vječno promjenljivim uvjetima okoline.

Teorije starenja

Dosad je predloženo preko 300 teorija starenja koje su pokušavale objasniti suštinu i prirodu ovog višeslojno složenog procesa. Mnoge od njih se međusobno razlikuju tek u ponekom diskutabilnom detalju, ali u osnovi svake je pokušaj objašnjenja uzroka, programiranja, dinamike i mehanizama starenja na razini:

Biološke teorije starenja koje imaju najširu podršku u suštini počivaju na promjenama na evolucijskoj, organsko-sistemskoj i ćelijskoj razini.

Prve suvremene naučne teorije starenja zasnovao je 1882. njemački evolucijski biolog (jevrejskog porijekla) August Weismann, koji je odlučujuću ulogu u procesu starenja pripisao trošenju ćelija i tkiva tokom života. Pretpostavka o gomilanju otpadnih metabolita i drugih štetnih materija zasnovana je zapažanju da se određeni sporedni produkti metabolizma (sekundarni metaboliti) progresivno nakupljaju u ćelijama, što remeti njihove funkcije toliko da mogu izazvati i smrt ćelije (vidi: Genetika starenja).

Teorije o neurološkim odrednicama procesa starenja počivale su na uočenom smanjenju lučenja hormona tokom ontogeneze. Međutim, ispostavilo se da takvih žlijezda uopće nema i da se starenje odvija i na razini ćelija koje rastu u kulturi tkiva

Sredinom 20. stoljeća (1961.) američki ljekar Leonard Hayflick je dokazao da kultivirani fibroblasti čovjeka mogu imati ograničen broj dioba, što je zatim nađeno i kulturama ćelija nekih drugih organizama. Ti nalazi su postulirali teorije ćelijskog starenja, po kojima svaka ćelija u genetičkom programu ima tzv. biološki sat, koji joj ograničava broj dioba. Ovakvi pristupi obuhvataju

genetičke teorije i
teorije slobodnih radikala.

Teorije o presudnosti uloge genetičkih činilaca u procesu starenja pretpostavljaju da se u njegovom toku akumuliraju greške u strukturi nukleinskih kiselina (poglavito DNK), koje remete njeno normalno funkcionianje.

Teoriju slobodnih radikala je počeo razrađivati američki ljekar Denham Harman, početkom 20. stoljeća, kada je zapazio da se u ćelijama redovno nalaze i slobodni radikali. Za njih je već bilo poznato da mogu oštetiti različite molekule, kao što su proteini, lipidi i nukleinske kiseline, formirajući neprirodne kovalentne veze, što ubrzava starenje ćelije i organizma.

Genetika starenja

Široko je prihvaćeno mišljenje da su promjene na različitim razinama organizacije i funkcije genetičkog materijala osobito značajan činilac u procesu gomilanja bioloških promjena tokom starenja. Većina teorija koje počivaju na ovoj hipotezi, naglašavaju da je starenje posljedica akumulacije grešaka u autoreprodukciji i funkcioniranju DNK somatskih ćelija, osobito somatskih mutacija.

Pored genskih, u njima je zabilježen ontogenetski porast učestalosti struktrurnih i numeričkih hromosomskih mutacija. To je uvjetovalo pojavu da se okviru širokog polja proučavanja biologije starenja, svojim doprinosom osobito afirmira genetika starenja, koja proučava promjene u genetičkoj konstituciji i njihove uzročno-posljedične veze sa tajmingom uočenih fenotipskih manifestacija u procesima starenja čovjeka i drugih bioloških vrsta. Rezultati glavnine dosadašnjih istraživanja sugeriraju da su genetičke promjene možda odlučujući faktor prirode procesa individualnog starenja.

Fiziologija starenja

Ako se prihvati važeća pretpostavka o značaju genetičkih faktora u determinaciji procesa starenja, postaje jasan i značaj njegovih fizioloških odrednica, jer su biohemijsko-fiziološki i epigenetički procesi jedini način ostvarivanja uticaja starosnoh promjena u genetičkom materijalu. Fiziološke romjene tokom starenja najšire su proučavane na sisarima, jer čovjek pripada tom razredu životinja i zato što postoji uočljiva sličnost u procesu starenja ljudi i primata.

Najuočljivije promjene tokom starenja sisara su:

opadanje intenzitena baznog metabolizma ;
smanjenje standardne tjelesne mase živih ćelija i kostiju;
postepeno smanjivanje pokretljivisti.

Prijevremeno starenje

Genetički okviri metaboličkih procesa, patogeni faktori i elementi kulture življenja koji značajni za sve aspekte starenja, mogu inducirati preuranjeni početak ovo procesa – progeriju. Postoje i teško kontrolirani faktori pojave prijevremene starosti, među kojima su intenzivnije istraživani uticaji nekih nasljednih bolesti, poremećaji i sindromi, kao što su:

Downov sindrom
Wernerov sindrom
Hutchinson–Gilfordov sindrom
Cockayneov sindrom
Ataksija-teleangiektatika i drugi uzroci.

Starenje i razmnožavanje

Reprodukcija živih sistema ili razmnožavanje je najvažnija funkcija u održavanju pripadajuće vrste , a kojoj su, tokom ontogeneze kojoj podređeni svi ostali životni procesi, uključujući samo starenje i smrt. Iako je praktično nepregledan broj strategija razmnožavanja, prema učestalosti tokom života, postoje:

jednokratna razmnožavanja tokom čitavog individualnog života, što je obilježje jednogodišnjih i dvogodišnjih biljka, dok su kod životinja česta pojava kod insekata, a rijetka kod kičmenjaka;
periodično višekratno razmnožavane u toku spolne zrelosti, koja obično traje veći dio života.

Tokom starenja, reprodukcijski potencijali postepeno opadaju, ali se mogu održavati sve do (starosne) smrti.

Starenje čovjeka

Starenje ljudi je neumitni prirodni biološki proces koji vodi ka starosti i smrti . Bilo je mnogo pokušaja da se odgovori na pitanje: Zašto i kako životinje, a osobito ljudi karakteristično stare i u kojoj životnoj dobi?

Među glavna obilježja procesa starenja ljudi obično se svrstavaju:

smanjanje intenziteta metabolizma, uz postepeno umanjenje funkcija pojedinih vitalnih organa, osobito žlijezda sa unutrašnjim lučenjem (hormona);
dehidratacija ćelija, što uvjetuje koncentriranje i zadržavanje štetnih tvari;
taloženjem kalcijevih soli u pršljenskim hrskavicama kičme. To uvjetuje otežano kretanja, što je praćeno smanjenom pokretljivšću kičme. Zato su obično starije osobe pogrbljene prema napred;
sužavanje krvnih sudova zbog sklerotskih procesa, što uvjetuje slabije prokrvljavanje organa, uz slabljenje njihovih aktivnosti;
porast vjerovatnoće pojave najčešćih smrtonosnih bolesti, kao što su kanceri pluća, dojke, debelog crijeva i dr.) te kardiovaskularnih i nervnih bolesti.

Pored toga:

Poređenje normalnog mozga (lijevo) i mozga osobe sa Alzheimerovom bolešću (desno). Istaknute su obilježja koja koja ih razlikuju

Mladež gubi sposobnost djeteta u čujnosti visokofrekventnih zvukova iznad 20 kHz;
Kontinuirani pad kognitivnih procesa se javlja nakon vrhunskog ispoljavanja sredinom 20-tih;
Do dobi od 30, bore se razvije uglavnom zbog fotostarenja, što posebno utiče na suncu izloženim površinama (lice, ruke) koža lica;
Oko godine 35,, ženska plodnost naglo opada;
Sredinom četrdesetih godina, dalekovidnost generalno postaje očigledna.
Oko dobi od 50, kosa postaje siva u Kavkazoidaoida;^[1]
Mnogi muškarci su pogođeni gubitkom kose, a žene ulaze u menopauzu.

Biološki gladano, starenje čovjeka počinje pri začetku organizma ili rođenju , jer su podjela ćelija i rast tada najbrži i postepeno se usporavaju kako vrijeme prolazi.^[2]

Drugim riječima, starenje počinje i odvija srazmjerno povećanju vjerovatnosti prirodne smrti. Životne tabele pokazuju vjerovatnost smrti u svakoj fazi individualnog života. Ove tablice se koriste za životno osiguranje, koje kompanije primjenjuju za procjenu stope osiguranja života, kao i za penzijsku politiku. Ispostavilo se da najmanje šanse da umru imaju tek odrasli mladi. Za djevojke je ovo već oko 14. rodine. Biolozi smatraju je da je ovo vrijeme najznačajnije za reprodukciju ili za individualnu prošlost. Pretpostavla se da je vrhunac dobi od reprodukciju u historiji čovječanstva je bio niži nego danas.

Mnogi geni mogu biti izraženi samo u nekim ili u različitim fazama života. Bilo koji alel gena koji ometa reprodukciju bi ima manje šanse da se prenese u sljedeću generaciju. Frekvencija takvih gena u populaciji tada će automatski biti smanjena. Tako je prirodna selekcija praktično otklonila sve naslijedne efekte koji smanjuje plodnost.^[3]^[4]^[5]

Međutim, kasnije u životu, naslijeđeni nedostaci imaju malo ili nikakav utiecaj na populaciju u cjelini. U stvari, tokom života naše ćelije nakupljaju oštećenja svoje DNK, koja su slučajna, ali uzrokuju da postanemo postepeno manje fit kako starimo. I ljudi imaju neke vrste ćelija koje se nikada, ili rijetko, dijeliti tokom odraslog života. Mišićne ćelije i većina neurona nikada se ne dijele u odraslom životnom dobu. Očigledno, oni prikupljaju oštećenja, a ne samo DNK. Nasljeđuju se također i razni genetički uvjeti koji imaju učinak u kasnijem životu, kao što je Huntingtonova horea.

Dvostruki efekti kašnjenja nasljeđa i gomilanje oštetećenja su glavne odrednice procesa starenja. Protisti ne stare: oni se dijele, a sljedeća generaciju je jednako dobra/slaba kao i prošle. Zašto se čak i ćelijske diobe prikupljati štetu? Odgovor na to pitanje još uvijek nije poznat.^[6]

Odavno je poznato da se nervno tkivo tokom rasta i razvoja ljudskog organizma. Između 30. i 90. god. života broj neurona u kičmenoj moždiniu se smanji približno za 20%, a ukupna moždana masa za 10%. Te promjene su praćene smanjenjem funkcionalnosti ostalih bitnih tkiva i struktura za njegovo održavanje, kao što su mreža kapilara, koja ih snabdijeva kisikom i hranljivim materijama, a odnosi štetne produkate metabolizma. Kod većine starijih osoba postepeno ili čak naglo se javljaju, najprije blaže smetnje uprisjećanju prošlosti , a pokreti i mentalne reakcije postaju sve sporije, iako čak i u dubokoj starosti mogu psihički i kognitivno funkcionirati potpuno normalno. Kod zdravih ljudi u „trećoj životnoj dobi“ je dokazana je mogućnosti stvaranja novih asocijativnih veza u ponovnoj uspostavi moždanih funkcija i da povlačenje iz društvenog života i interesnih aktivnosti ubrzava degenerativne promjene u nervnom sistemu, uz mogućnost pojave nervne apoptoze. Starenjem refleksi i pokreti se usporavaju, a koordinacija pokreta smanjuje. Javlja se staračka dalekovidnost i djelomičan gubitak sluha. Raste i učestalost pojavljivanja različitih bolesti.

Starenje životinja

Proces, uzroci i posljedice starenja životinja se mogu pratiti jedino u kontroliranim i zaštićenim uvjetima laboratorija, zooloških vrtova i parkova prirode. U divljini, životinje mogu biti izložene nedostatku hrane i neravnopravnoj kompeticiji sa ostalim stanovnicima životne zajednice, napadima grabljivica, bolestima, ekstremnim klimatskim uvjetima i svemu drugom što smanjuje vjerovatnoću preživljavanja, ubrzava starenje organizma i smrt u ranijem životnom dobu. Kod većine njih, duboka starost je češće izuzetak, nego redovna pojava. Kod najvećeg životinjskih vrsta postoji pravilo dužina života obično ne dugo prevazilazi dob spolne zrelosti.

Kao i čovjek, i svaka druga životinjska vrsta ima karakterističan prosječni i maksimalni životni vijek. Kod poikilotermi životni je vijek je obično obrnuto srazmjeran okolnoj temperaturi.

Neki životinjske vrste se razmnožavaju samo jednom u životu, nakon čega najčešće nastupa nagla smrt cijele populacije, kao kod lososa i nekih jegulja, mnogih insekata i dr. Ta pojava je regulirana putem hormona, i predstavlja evolucijsku prilagodbu koja osigurava uspješno parenje i ostavljanje brojnog potomstva. Većina kičmenjaka i insekata, pauci i mehkušci obično imaju više ciklusa razmnožavanja i stare postepeno, u dužem periodu.

Sitni glodari i ptice u divljini prosječno dožive samo oko 10 do 20% potencijalnoga reproduktivnog života, dok veliki sisari (kao čovjekoliki majmuni, slonovi, kitovi) prosječno i 50% nadžive reproduktivne dobi. Dugovječniji sisari su obično većih dimenzija. Uočeno je da postoje i ustaljene relacije između dugovječnosti i redovne energetske potrošnje: što se energija brže troši – organizam kraće živi.

Starenje biljaka

Proces starenja i njegove posljedice kod biljaka nije tako uočljiv kao kod životinja. Uobičajene faze ontogeneze pa i pojmove koji ih opisuju međusobno se preklapaju pa ih je njihovo razgraničenje teško i nepouzdano. Kao primjeri se obično uzimaji starenje, rast i razvoj, sazrevanje, smrt, hloroza, nekroza i sl. Starenje biljaka pretežno je pod kontrolom genetički programiranog i specijski karakterističnog raspona varijacije, uz neizbježne uticaje faktora životne okoline.

Pojedini organi drvenastih biljkaka ne stare istovremeno, a neki i uginu prije nego cijela biljka. To se posebno odnosi na listopadno drveće, koje, zbog skraćivanja obdanice i nižih temperatura, pod jesen doživljavaju značajne metaboličke promjene, zbog kojih se hlorofil razgrađuje i preostaje im samo žuta boja karonenoida. Kod nekih se, usljed promjene pH, uz žutu stvara i crvena boja (antocijan]]i ILI smeđa, usljed stvaranja kinona. Zrenjem plodova oni obično gube zelenilo, uz preovladabvanje žute, narandžaste, crvene i plave. Ove pojave su pod kontrolom gena koji se, po specifičnom tajmingu, aktiviraju u procesima starenja.

Programirana smrt samo starijih listova tokom vegetacije dešava se javlja se ako oni bujanjem mladih listova budu zasjenjeni i izgube funkcionalnost fotosinteze. Genetička kontrola starenja osobito je uočljiva kod jednogodišnjih biljaka, jer one ugibaju ubrzo nakon plodonošenja, iako bi u datim uvjetima životne okoline mogle nastaviti vegetacijaki period.

Dugovječnost pojedinih vrsta biljaka varira u veoma širokom rasponu. Neke drvenaste mogu poživjeti hiladama godina, kao što su sekvoja, baobab, mamutovci (do 4000 godina), a bor Pinus longaeva i do 4800 godina.]], a kod nas tisa (i 3000 godina), hrast (1000 godina), brijest (600 godina) i dr.), dok neke zeljasnekete biljke čitav životni vijek završavaju za nekoliko nedjelja (npr. efemere). Jednoćelijske alge žive najkraće, a, zavisno od vrste i uvjeta života, njihova dužina života se mjeri danima, sedmicala ili mjesecima.

Također pogledajte

Reference

^ http://www.scientificamerican.com/article.cfm?id=why-does-hair-turn-gray, Scientific American, Zašto kosa postaje siva?
^ Sofradžija A., Šoljan D., Hadžiselimović R. (1996): Biologija 1, Svjetlost, Sarajevo, ISBN 9958-10-686-8.
^ Medawar P. B. & J.S. (1983): Aristotle to Zoos: a philosophical dictionary of biology. Harvard University Press, Harvard, ISBN 0-674-04537-8
^ Comfort A. (1956): Ageing: the biology of senescence. Routledge & Kegan Paul, London.
^ Williams G. C. (1957): Pleiotropy, natural selection and senescence. Evolution, 11: 98-411.
^ McGowan C. (1999): Diatoms to dinosaurs: the size and scale of living things. Penguin, London, ISBN 0-14-028104-5

[1] ttp://www.scientificamerican.com/article.cfm?id=why-does-hair-turn-gray, Scientific American, Zašto kosa postaje siva?

[2] Sofradžija A., Šoljan D., Hadžiselimović R. (1996): Biologija 1, Svjetlost, Sarajevo, ISBN 9958-10-686-8.

[3] Medawar P. B. & J.S. (1983): Aristotle to Zoos: a philosophical dictionary of biology. Harvard University Press, Harvard, ISBN 0-674-04537-8

[4] Comfort A. (1956): Ageing: the biology of senescence. Routledge & Kegan Paul, London.

[5] Williams G. C. (1957): Pleiotropy, natural selection and senescence. Evolution, 11: 98-411.

[6] McGowan C. (1999): Diatoms to dinosaurs: the size and scale of living things. Penguin, London, ISBN 0-14-028104-5

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]