Corespondența programului de masterat în biotehnologie medicală cu noile provocări sociale ale Uniunii Europene de la Universitatea din Pécs și Universitatea din Debrecen

Recomandați documente

Fundamentele moleculare și clinice ale gerontologiei Dr. Krisztián Kvell - Dr. Judit Pongrácz - Dr. Miklós Székely - Dr. Márta Balaskó - Dr. Erika Pétervári - Dr. Gyula Bakó

„Adaptarea programului de masterat în biotehnologie medicală la noile provocări sociale ale Uniunii Europene de la Universitatea din Pécs și Universitatea din Debrecen” Număr de identificare: TÁMOP-4.1.2-08/1/A-2009-0011

Manuscris finalizat la: 11 noiembrie 2011.

Responsabil de publicare: Universitatea din Pécs Redactor-șef: Dr. Krisztián Kvell, Dr. Judit Pongrácz, Dr. Miklós Székely, Dr. Márta Balaskó, Dr. Erika Pétervári, Dr. Gyula Bakó, Rita Bognár Redactor tehnic: Zsolt Bencze, Veronika Csöngei și Szilvia Czulák Editat de: Dr. György Miskei Extensie: 214 pagini

Cuprins LISTA CIFRELOR. 9 Eu

GERONTOLOGIE. 19 I.1

BAZELE GERONTOLOGIEI, DATE DEMOGRAFICE. 19 I.1.1

Introducere, definiții. 19

Îmbătrânirea populației. 19

Vârsta cronologică și biologică. 22

Etiologia îmbătrânirii: mecanisme genetice și factori de mediu. 23

ADAPTARE ȘI VULNERABILITATE, POLIMORBIDITATE. 25 I.2.1

Deficitul progresiv al mecanismelor homeostatice adaptive în timpul îmbătrânirii. 25

Polimorbiditatea la vârstnici. 30

NUTRIȚIA, STAREA FIZICĂ, COMPOZIȚIA CORPULUI, SARCOPENIA. 32 I.3.1

Introducere: modificări legate de vârstă ale greutății corporale și ale compoziției corporale. 32

Modificări ale masei grase (FM) și ale masei lipidice (FFM) odată cu vârsta. 34

Patogenia sarcopeniei. 36

IMOBILIZARE, ACTIVITATE FIZICĂ, Tulburări de mișcare. 40 I.4.1

Efectele benefice ale activității fizice. 40

Sindromul de imobilizare - repaus cronic la pat. 41

Număr de identificare: TÁMOP-4.1.2-08/1/A-2009-0011

Bazele moleculare și clinice ale gerontologiei I.4.3 I.5

Re-mobilizarea persoanelor în vârstă. 49

CARACTERISTICI, ANORMALITĂȚI ȘI BOLI ALE SISTEMULUI CARDIOVASCULAR. 51

Modificări legate de vârstă ale sistemului cardiovascular. 51

MODIFICĂRI RESPIRATOARE, BOLI COMUNE. 58 I.6.1

Modificări legate de vârstă în piept și plămâni. 58

Modificări legate de vârstă ale căilor respiratorii. 60

Alte disfuncții respiratorii la vârstnici. 61

Boli respiratorii - prevalență crescută la vârstnici. 61

MODIFICĂRI ÎN FUNCȚIA RENALĂ, ELECTROLIT/APĂ ȘI ACID/HOMEOSTAZA DE BAZĂ. 63

Îmbătrânirea vs. disfuncții nefronice. 63

Îmbătrânirea vs. funcția renală neselectivă. 68

Insuficiență renală la vârstnici. 68

Incontinența urinei la vârstnici. 69

Electrolit și apă de uz casnic și tulburări la vârstnici. 70

Îmbătrânirea vs. tulburări ale pH-ului. 71

MODIFICĂRI ÎN SISTEMUL ENDOCRIN ȘI AL METABOLISMULUI. 74 I.8.1

Modificări legate de vârstă în sistemul endocrin. 74

Tulburări funcționale asociate cu modificări endocrine la bătrânețe. 77

Modificări dependente de vârstă ale metabolismului intermediar. 80 Proiectul este susținut de Uniunea Europeană și cofinanțat de Fondul Social European

MODIFICĂRI ALE TRACTULUI GASTROINTESTINAL, TULBURĂRI ACUTE ȘI CRONICE. 82

Interacțiunea cu alte sisteme. 82

Tulburări frecvente ale tractului gastrointestinal superior. 83

Tulburări frecvente ale tractului gastro-intestinal inferior. 85

TULBURĂRI NEUROLOGICE ȘI PSIHOLOGICE LA VÂRSTNICI. 89 I.10.1

Modificări legate de vârstă ale sistemului nervos. 89

Tulburări psihologice la vârstnici. 95

ÎNGRIJIREA PACIENTILOR VÂRSTNICI. 98 I.11.1

Comunicarea cu pacientul vârstnic. 98

Sisteme de îngrijire a vârstnicilor. 99

Polipragmatism la vârstnici. 101

ÎMBĂTRÂNIREA DE SUCCES. 105 I.12.1

Factori care influențează îmbătrânirea. 105

II GERONTOLOGIE MOLECULARĂ. 111 II.1

FUNDAMENTELE GERONTOLOGIEI MOLECULARE. 111 II.1.1

TEORII DE ÎMBĂTRĂNIRE. 117 II.2.1

Arborele genealogic al teoriilor îmbătrânite. 117

Teorii evolutive, pleiotropie antagonică. 119

Teorii programate. 120

Teoriile daunelor. 121

Număr de identificare: TÁMOP-4.1.2-08/1/A-2009-0011

Bazele moleculare și clinice ale gerontologiei II.3

ÎMBĂTRÂNIREA MITOCONDRICĂ. 124 II.3.1

Mitocondriile sunt vulnerabile. 125

Leziunea mitocondrială mediată de ROS și îmbătrânirea. 127

Boli mitocondriale. 131

ÎMBĂTRÂNIREA ȘI EXPRIMAREA GENICĂ. 135 II.4.1

Scurtarea telomerului. 135

Ceasul telomerilor de îmbătrânire. 136

Pleiotropie antagonică. 141

CONTEXT GENETIC ȘI VIAȚĂ. 143 II.5.1

Pleiotropie antagonică și programe genetice. 143

Studii asupra centenarilor. 145

Gene responsabile de longevitate. 147

DEZVOLTARE TUMORALĂ, ÎMBĂTRÂNIRE ȘI TUMORI, EPIDEMIOLOGIE ȘI STATISTICĂ

Gene supresoare tumorale. 156

Rolul ambivalent al p53. 158

Pleiotropia antagonică și genele supresoare tumorale. 161

Epidemiologie și statistici. 162

MODIFICĂRI GENOMICE DATE DE ÎMBĂTRÂNIRE. 165 II.7.1

Deteriorarea și repararea ADN-ului oxidativ. 165

Deteriorarea ADN-ului și repararea în progeria. 170

Proiectul este susținut de Uniunea Europeană și cofinanțat de Fondul Social European

EFECTELE MOLECULARE ȘI CELULARE A STRESULUI ACUT ȘI CRONIC. 174

Restricția de calorii crește longevitatea. 174

Reproducerea efectelor restricției calorice. 178

CR și pleiotropie antagonică. 178

METABOLISM ȘI VIAȚĂ I . 179 II.9.1

Pleiotropie antagonică. 179

Peroxidarea proteinelor, repararea, boli asociate. 179

Contradicție PUFA. 182

METABOLISM ȘI VIAȚĂ II. . 184 II.10.1 Sirtuinele ca întrerupătoare. 184 II.10.2 Sirtuinele mamiferelor. 186 II.10.3 Lista funcțiilor sirtuinelor. 189 II.10.4 Mimetice farmacologice ale Sirt1. 191

ÎMBĂTRÂNIRE - BOLI INTERCELULARE/INTRACELULARE. 196

II.11.1 Lipofuscină sau deșeuri lizozomale. 199 II.11.2 Agregate amiloide. 200 II.11.3 Funcția proteozomului în timpul îmbătrânirii. 203 II.12

INTERVENȚIE MOLECULARĂ. 211 II.12.1 Extinderea speranței de viață, intervenții planificate. 211 II.12.2 Limitări ale SENS. 212

Număr de identificare: TÁMOP-4.1.2-08/1/A-2009-0011

Bazele moleculare și clinice ale gerontologiei II.13

LITERATURA RECOMANDATĂ. 214

Proiectul este susținut de Uniunea Europeană și cofinanțat de Fondul Social European

Lista figurilor I.1-1. Figura 2: Curbele speranței de viață la unele populații. 20 I.1-2. Figura: Rata de mortalitate specifică vârstei a femeilor suedeze din 1751 până în 1950 și în 1988. 20 I.1-3. Figura 2: Speranța de viață la naștere în diferite țări europene. 21 I.1-4. Figura: Diferențe regionale în speranța de viață în Germania: divergența est-vest (2003). 22 I.2-1. Figura 2: Modificări dependente de vârstă în diferite funcții. 26 I.2-2. Efectul creșterii tensiunii arteriale sistolice cu 50 mmHg asupra ritmului cardiac, indicelui cardiac și volumul accidentului vascular cerebral la șobolanii tineri și bătrâni. 27 I.2-3. Figura: Test de toleranță la glucoză (50 g glucoză p.o.) la diferite grupe de vârstă. 27 I.2-4. Figura: Capacitățile funcționale și de rezervă ale organelor la tineri și bătrâni. 28 I.2-5. Figura: Giganți geriatrici. 30 I.3-1. Figura: Între vârstele de 20 și 70 de ani, în ciuda unei greutăți corporale stabile și normale, compoziția corpului se schimbă: masa grăsimilor crește (o creștere de două ori este încă considerată fiziologică). 33 I.3-2. Figura 4: Resp. Funcțională patogeneza consecințelor sale metabolice. 33 I.3-3. Figura: Acumularea de grăsimi ectopice în timpul îmbătrânirii: celulele MAD sunt mai mici și mai puțin sensibile la insulină decât adipocitele complet diferențiate. 35

Număr de identificare: TÁMOP-4.1.2-08/1/A-2009-0011.

Proiectul este susținut de Uniunea Europeană și cofinanțat de Fondul Social European

Lista figurilor I.5-5. Figura 2: Consumul maxim de oxigen și timpul de rezistență în funcție de vârstă. 54 I.5-6. Figura 2: Presiunea medie în aortă și viteza undei pulsului în aortă în funcție de vârstă la locuitorii din mediul rural și urban. 56 I.5-7. Figura: Corelațiile dintre funcțiile cardiace vasculare și adaptive se modifică în timpul îmbătrânirii. 56 I.6-1. Figura: Forma pieptului vârstnic. 59 I.6-2. Figura 2: Scăderea progresivă a înălțimii datorită fracturii de compresiune a vertebrelor, abdomenului iese, curbele superioare ale spatelui („cocoașa vedetei”). 59 I.6-3. Figura 2: Modificări ale fluxului de aer odată cu îmbătrânirea (FEV1 = volum expirator forțat în 1 secundă). 60 I.7-1. Figura 2: Scăderea GFR dependentă de vârstă. Datorită scăderii numărului de nefroni funcționali, scăderea progresivă a GFR depășește scăderea fluxului sanguin renal. 64 I.7-2. Figura 1: Modificări dependente de vârstă în filtrarea GFR (SNGFR) cu un singur nefron ca procent din numărul total de nefroni. 64 I.7-3. Figura 2: Concentrația și diluarea sunt legate în diferite secțiuni ale nefronului (săgețile purpurii indică reabsorbția activă a Na, cele verzi indică reabsorbția pasivă a apei). 65

Număr de identificare: TÁMOP-4.1.2-08/1/A-2009-0011

Proiectul este susținut de Uniunea Europeană și cofinanțat de Fondul Social European

Lista figurilor I.12-1. Figura 2: Curbele de supraviețuire a șobolanilor masculini ad libitum și 60% hrăniți: au trăit 48 de luni cu reducerea dietei cu 40% comparativ cu 30 de luni normale. 106 I.12-2. Figura: Factori care influențează îmbătrânirea. 107 II.1-1. Figura: Relația dintre greutatea corporală și durata de viață. 112 II.1-2. Figura: Relația dintre vârstă și înclinația bolii. 113 II.1-3. Figura: Care este durata de viață? . 114 II.1-4. Figura 2: Abordări de cercetare privind îmbătrânirea. 115 II.1-5. Figura: Teoria îmbătrânirii lui August Weismann. 116 II.1-6. Figura: Pionieri ai cercetării privind îmbătrânirea. 116 II.2-1. Figura: Arborele genealogic al teoriilor îmbătrânirii. 117 II.2-2. Figura: Principalele grupuri de teorii ale îmbătrânirii. 118 II.2-3. Figura: Dincolo de biologia moleculară a îmbătrânirii. 118 II.2-4. Figura: Teorii evolutive ale vieții. 120 II.2-5. Figura: Teoria pleiotropiei antagonice. 120 II.2-6. Figura: Teorii programate. 121 II.2-7. Figura: Formulări generale. 122 II.2-8. Figura: Mecanisme individuale. 123 II.3-1. Figura: Caracteristicile mitocondriilor și ADNmt. 124 II.3-2. Figura 2: Replicarea ADN-ului mitocondrial. 125 II.3-3. Figura 2: Gene codificate de ADNmt. 126 II.3-4. Figura: Cauzele vulnerabilității ADN-ului mitocondrial. 126 II.3-5. Figura: Cauzele și consecințele îmbătrânirii mitocondriale. 128 II.3-6. Figura: ROS și principalele surse ale acestora. 128 II.3-7. Figura: Teoria îmbătrânirii radicale a oxigenului mitocondrial. 129 Număr de identificare: TÁMOP-4.1.2-08/1/A-2009-0011

Proiectul este susținut de Uniunea Europeană și cofinanțat de Fondul Social European

Bazele moleculare și clinice ale gerontologiei II.7-4. Figura: Daune ADN neoxidative. 167 II.7-5. Figura: Daune proteice neoxidative. 168 II.7-6. Figura: Tipuri de reparare a deteriorării ADN-ului oxidativ I . 169 II.7-7. Figura: Tipuri de reparare a deteriorării ADN-ului oxidativ II. . 169 II.7-8. Figura: Gene de reparare a deteriorării ADN-ului oxidativ. 170 II.7-9. Figura: Instabilitate genomică în progeria. 171 II.7-10. Figura: deteriorarea ADN-ului oxidativ și îmbătrânirea. 171 II.7-11. Figura: sindromul Werner. 172 II.7-12. Figura: sindromul Cockayne. 173 II.7-13. Figura: progeria Hutchinson-Guilford. 173 II.8-1. Figura 2: Scăderea de calorii crește longevitatea. 175 II.8-2. Figura 2: Speranța de viață și lipsa de calorii (CR). 175 II.8-3. Figura 2: Scăderea de calorii crește longevitatea. 176 II.8-4. Figura 2: CR crește durata de viață după cum urmează. . 176 II.8-5. Figura: Semnalizare insulină/IGF. 177 II.8-6. Figura: Dovezi pentru semnalizarea GH/IGF în timpul îmbătrânirii. 177 II.9-1. Figura: Peroxidarea proteinelor. 180 II.9-2. Figura: Reparați proteina după peroxidare. 181 II.9-3. Figura: Peroxidarea și bolile proteinelor. 182 II.9-4. Figura: Peroxidarea lipidelor. 183 II.9-5. Figura: contradicție PUFA: AA și DHA. 183 II.10-1. Figura 2: Mecanisme de acțiune Sirtuin. 185 II.10-2. Figura 2: Proprietățile familiei Sir2. 185 II.10-3. Figura: Starea acetilării și inhibarea epigenetică I . 186 II.10-4. Figura II: Starea acetilării și inhibarea epigenetică. . 186 16

Proiectul este susținut de Uniunea Europeană și cofinanțat de Fondul Social European

Bazele moleculare și clinice ale gerontologiei II.11-12. Figura: Funcții proteozomice. 204 II.11-13. Figura: Funcția proteozomului în timpul îmbătrânirii. 205 II.11-14. Figura: CR și deteriorarea proteinelor neoxidative. 205 II.11-15. Figura: Funcția proteozomului și CR. 206 II.11-16. Figura: Funcția proteozomilor și îmbătrânirea imunologică. 206 II.11-17. Figura: Funcția proteinelor și îmbătrânirea sistemului nervos. 207 II.11-18. Figura: Autofagie și degradarea IC. 208 II.11-19. Figura: Transformarea proteinei prionice. 208 II.11-20. Figura: Imagine histologică a bolilor prionice. 209 II.11-21. Figura: Hutchinson-Guilford progeria. 209 II.11-22. Figura: Compoziția învelișului miezului. 210 II.11-23. Figura: Instabilitatea plicului de bază. 210 II.12-1. Figura: SENS. 211 II.12-2. Figura 2: SENS: intervenții planificate. 212 II.12-3. Figura: Limitări ale SENS. 213

Proiectul este susținut de Uniunea Europeană și cofinanțat de Fondul Social European

Bazele gerontologiei, date demografice

Gerontologia (din greacă: Géron = „gri”, „bătrân”, logos = „știință”) este o știință care se ocupă de aspectele biologice, psihologice și sociale ale îmbătrânirii normale. Diferă de geriatrie, care este o ramură a medicinei care se ocupă de bolile caracteristice persoanelor în vârstă sau de modificările legate de vârstă ale bolilor care încep de la o vârstă fragedă. Biogerontologia este o ramură a gerontologiei care se ocupă cu procesele biologice ale îmbătrânirii. Cercetări interdisciplinare care examinează cauzele, efectele și mecanismele îmbătrânirii biologice pentru a înțelege mai bine îmbătrânirea umană. În țările occidentale postindustriale, creșterea extraordinară a populației vârstnice a făcut din biogerontologie una dintre direcțiile de cercetare cu cea mai rapidă creștere. I.1.2

Îmbătrânirea populației

Creșterea vizibilă a speranței de viață la nivel mondial a dus la o creștere rapidă a populației vârstnice (peste 65 de ani) în termeni absoluți, precum și a populației generale. Speranța de viață a crescut de la începutul perioadelor istorice, îmbunătățirea fiind mai pronunțată în țările mai dezvoltate. Mortalitatea specifică vârstei a scăzut, dar speranța maximă de viață a omului nu s-a schimbat. (Figura I.1-1 și Figura I.1-2)

Număr de identificare: TÁMOP-4.1.2-08/1/A-2009-0011.

Statele Unite (1970)

60 1100 î.Hr. Europa acum 15.000 de ani