biochemia 24

BIOCHÉMIA SYSTÉMOV A PROCESOV

Starnutie:
- Definícia: Časovo závislé zhoršovanie sa funkcií organizmu.
- Nie je chorobou; choroby sa týkajú len malej časti populácie.
- Starnutie sa týka všetkých; môže mať programovaný alebo stochastický (náhodno-pravdepodobnostný) základ.
Účinky starnutia:
- Zmeny v bunkových štruktúrach a funkciách, biochémii a metabolizme.
- Zvýšená náchylnosť ku chorobám a vyššia pravdepodobnosť smrti, čo je koncovým bodom starnutia.
K starnutiu populácie:
- Narastá význam gerontológie a geriatrie.

Do 50 rokov:
- Ľudia prežívajú relatívne bez problémov, pokiaľ nemajú genetické defekty, detské choroby alebo úrazy.
Po 50 rokoch:
- Prejavujú sa vplyvy genetiky a vonkajšieho prostredia, zdravie začína byť krehké.
- Maximum úmrtí nastáva okolo 76. roku života.
- Úmrtnosť je spôsobená zlyhaním komplexných systémov, vrátane kardiovaskulárneho, renálneho a pulmonálneho.
Zlepšenie zdravotnej starostlivosti:
- Zvýšilo dĺžku prežívania, ale maximálny vek a frekvenciu úmrtí neovplyvnilo.

Gompertzova funkcia:
- Definícia: Frekvencia úmrtí v závislosti na veku je opísaná exponenciálnou funkciou:
  M(t) = A imes e^{ ext{alfa} imes t}
- M: frekvencia úmrtí pri definovanom veku t.
- A: novorodenecká úmrtnosť.
- ext{Alfa}: konštanta ovplyvňujúca čas.

Biologická teória:
- Založená na genetike a programovanom starnutí; apoptóza (odumieranie buniek).
Chemická teória:
- Vychádza zo somatických procesov, ktoré vedú do kumulatívneho poškodenia biomolekúl, ako sú:
- DNA
- RNA
- Bielkoviny
- Tuky
- Glykokonjugáty.
Mitochondriálna teória starnutia:
- Kombinácia biologickej a chemickej teórie založená na chemickom poškodení mitochondriálnej DNA.

Zmeny biochémie svalov v súvislosti s vekom:
- Vzostup svalových vlákien s mitochondriami deficientnými na cytochróm oxidázu, čo určuje schopnosť svalu vykonávať mechanickú prácu.
- Mitochondrie:
- Menej výkonné pri oxidácii NADH.
- Produkujú viac superoxidu kyslíka.
- Poškodená oxidatívna fosforylácia.
Dôsledky:
- Zánik svaloviny a produkcia väziva.
- Tento proces je možné zastaviť alebo zvrátiť pravidelným cvičením; dôraz na cvičenie u starších.

Terapia antioxidantami:
- Na základe teórie starnutia založenej na kyslíkových radikáloch by užívanie antioxidantov mohlo mať pozitívny vplyv na dlhovekosť.
Obmedzenie kalórií:
- Jediné opatrenie, ktoré má dokázateľne pozitívny vplyv na dlhovekosť u väčšiny živočíšnych druhov.
- Obmedzuje poškodenie DNA a zvyšuje obrat proteínov.
Dĺžka života:
- Závisí na zachovaní integrity ľudského genómu.
- V súčasnosti sa skúmajú populácie dlhovekých a vplyv reštrikcie kalórií na dlhovekosť.

Hayflickov limit:
- Teória Dr. Leonarda Hayflicka: Obmedzený potenciál delenia buniek v závislosti na veku; tiež nazývaný replikatívny model staroby.
Progeria:
- Proces urýchleného starnutia.
- Alely starnutia spôsobené poruchami opráv DNA.
- Biomarkery oxidatívneho stresu a starnutia.
K obehovému systému:
- Fibrilácia predsiení ako dôsledok starnutia myokardu.
Teloméry:
- Skracovanie telomér spôsobené opakovanými mitózami vedie k apoptóze, nazývané tiež „hodiny starnutia".
Alzheimerova choroba:
- Príčinou neurodegeneratívnych chorôb je oxidatívny stres.

Starnutie:
- Charakterizované znížením kapacity fyziologických systémov, vedie k zlyhaniu kritického systému a smrti.
Chemické hľadisko:
- Starnutie je výsledkom chronickej chemickej modifikácie biomolekúl.
- Podľa teórie voľných radikálov sú hlavné príčiny mutácie DNA a zmeny štruktúry proteínov.
Dlhovekosť:
- Môže sa dosiahnuť vývojom prostriedkov, ktoré obmedzujú chemické poškodenie.

Obmedzenie kalórií:
- Je jediným účinným mechanizmom, ktorý predlžuje vek a zdravie.
- Závisí od zníženej produkcie voľných radikálov a poškodenia biomolekúl; protirakovinový efekt.

Prežitie a vek:
- Grafické znázornenie prežitia (100%, 75%, 50%, 25%) v závislosti na veku (0-80).
Účinok restrikcie kalórií na dlhovekosť:
- Incidencia w.r.t. žiadnej restrikcie kalórií vs. restrikcie kalórií (1 400 vs. 700). Znižuje karcinogenézu.

K rastu buniek a diferenciácii:
- U jednobunkových organizmov je proliferácia limitovaná dostupnosťou nutrientov.
- U mnohobunkových organizmov je potrebné udržať priestorovú integritu orgánov; bunková homeostáza.
Bunková homeostáza:
- Udržiavaná prísnou kontrolou prežívania buniek, ich proliferácie a odužívania.
Proliferácia buniek:
- Riadená génmi (onkogénmi) na genetickej úrovni; obsahuje proliferatívne a antiproliferatívne gény.

Bunkový cyklus:
- Prísne regulovaný komplexný proces.
Mitóza - M fáza:
- Fáza delenia bunky.
Interfáza - S fáza:
- Fáza replikácie DNA.
- Medzi mitózou a interfázou sú G₁ a G₂ fázy, dôležité pre rast a kontrolu syntézy DNA.
Rastové faktory:
- Napríklad inzulín, vlastné rastové faktory a cytokiny sa viažu na receptory, iniciujú signálnu kaskádu pre proliferáciu buniek.

Apoptóza:
- Forma programovanej smrti bunky; pre normálny vývoj buniek a zachovanie orgánovej integrity.
- Regulovaná dvomi rodinami proteínov: Kaspázy a Bcl 2 proteín.

Tumorové bunky sa mutujú; prerušení regulátory delenia vedúce k nádorovému rastu.
Benígny tumor: Môže byť chirurgicky odstránený.
Malígny tumor alebo rakovina: Mutácia umožňuje inváziu a kolonizáciu.
Typy nádorov:
- Karcinómy - 90% rakoviny (napr. pľúc, žalúdka).
- Sarkómy - z väzivových buniek.
- Leukémie - z hemopoetických buniek.

Význam genetických alterácií v klinickej onkológii; znaky familiálnej adenomatóznej polypózy, mutácie súvisiace s kolorektálnym karcinómom.

Protoonkogény a tumorsupresorické gény:
- Hrajú kľúčovú úlohu pri bunkovej homeostáze; ich porucha vedie k strate kontroly nad udržiavaním bunkového cyklu a diferenciáciou.

P 53 a Rb:
- Kľúčové tumorové supresorické proteíny; ich úloha pri regulácii bunkového cyklu a apoptóze je zásadná pri rakovine.

Bunkový cyklus: G₁ → S → G₂ → M (Mitóza).
Regulácia bunkového cyklu a diferenciácia sa viaže na transkripčné faktory, rastové faktory a apoptózu.