1

Aging - ældning

Ældning

• Maksimal livslængde (life span). Maksimal livslængde 121 år, forventet livslængde 70-80 år.

• Senescens (fysiologiske forandringer, der karakteriserer høj alder).

2

Survival Curves for U.S. Females in 1900, 1960, and 1980

Årsager til ældning

• ”Wear-and-tear” og genetisk instabilitet

• Oxidative damage : reactive oxygen species (ROS: superoxide ions, frie radikaler, hydrogen peroxide)

• Mitochondriegenom-skader (muterer 10-20 mere end kerneDNA: defekt i energiprod., ROS op, apoptose op).

3

Correlation Between Life Span and the Ability of Fibroblasts from Various Mammalian Species to Repair DNA

Defekt i mtDNA polymerase medfører flere mtDNA fejllæsningerog fører til præmatur ældning

4

Mulig ”insulin”signalvej for regulation af livslængde

Lav IGF-1 og loss of function IGF-1R giver længere liv

5

Metoder til at studere ældning

• Modelorganismer: Drosophila melanogaster, C. elegans, og Mus musculus.

• Simple, kontrollerbare livsforhold, relativt korte livslængder og sekventerede genomer.

• Mange processer konserverede, f. eks. DNA-replikation.

• Dog signifikante modelbegrænsninger (eks. Drosophila: Toksiske stoffer i sædvæskemedfører ældning og død i hunner).

Kipling et al., Science, Sept. 2004

6

Progeroide syndromer som model: Hutchinson-Gilford progeria syndrom

Progeroide syndromer: fordel: simple; ulempe: ”kopi” af normal ældning

7

Werner syndrome

• Funktionstab af gen, som koder for et medlem af RecQ helicasefamilien, WRN.

• WRN helicase reinitierer bl. a. stallede replikationsgafler.

• Funktionstab fører til standsning af celler i S-fase, og medfører begrænset proliferationskapacitet.

Progeroide syndromer

• Hvorfor bliver nogle væv mere påvirkede end andre ?

• Hvordan opstår senescens og ”ældning” af væv ?

• Eller rettere: Hvordan registrerer en celle antallet af delinger ?

8

Telomerer

• Telomerer er enderne af kromosomerne

• Kan defineres som ”Biologisk struktur, som adskiller kromosom-enderne fra ethvert andet dsDNA brud”.

Normale humane kromosomer ender i tandem repeats af hexamersekvensen (TTAGGG)n.

Disse danner kompleks med telomer-bindende proteiner, TRF1 og 2 og trankyrase.

(Kipling, Maturitas 38:25, 2001)

Telomerer

9

(Blasco et al. Genes Dev. 13:2353, 1999)

TER: RNA subunit som templateTERT: telomerase reverse transkriptase

Kortning af telomerer inducerer senescens

• De fleste normale celler udtrykker telomerase i et begrænset tidsrum af cellecyklus og/eller i et lavt niveau.

• Der tabes 50-150 bp pr. deling.• Når kromosomerne får kritisk korte telomerer, tabes

telomerernes funktionsevne (fusion, tab af kromosomer).

• Eksperimentel ekspression af hTERT hæmmer telomerafkortning (immortalisering el. forlænget lifespan).

10

Minamino and Komuro, Frontiers in Bioscience, 2008

Senescens-associeret β- galactosidase ved pH 6 som biomarkør for cellulær senescens i hhv. coronar arterie og brystkirtelarterie.

Er replikativ senescens et ”dyrkningsfænomen”?

Nok ikke: Telomerkortning er forbundet med ældnings-associerede karsygdomme.

Dysdifferentiation model of aging Replikativ senescens

11

Normal rate af celletab,men langsom erstatning.

Forøget apoptose fører til forøgetcelleturnover, og fremskynder senescens.

Progeroide syndromer

• Hvorfor bliver nogle væv mere påvirkede end andre ?

• Hvordan opstår senescens og ”ældning” af væv ?

• Eller rettere: Hvordan registrerer en celle antallet af delinger ?

12

Hvorfor giver WRN-mutation vævsspecifik effekt ?

• Endogen telomerase varierer mellem celletyper, og nogle celler er mere sensitive overfor tab af WRN helicase.

eller• Syndromet involverer primært processer, som er

uafhængige af telomer-metabolisme, men kan sammen med korte telomerer drive celler i senescens. (Eks. stress signal fra stalled replikationsgafler).

• hTERT ekspression i WS fibroblaster forlænger lifespan.

Mus som model

• WRN knockout mus bliver ikke gamle prematurt.

• Forklaring: Musefibroblaster udviser ikke telomerdreven senescens.

• Dobbeltmutanter (telomerase-null/WRN-/-) udvikler ældningsrelateret patologi, der ligner WS.

• D. v. s. model skal ”humaniseres” først.(Kipling et al., Science, Sept., 2004)

13

Til eftertanke:

• Kan livslængden øges og i givet fald hvor langt ?

• Skal den ?