Biološko starenje je sveprisuprtni i nezaobilazni proces u živom svijetu, prirodno-spontano progresivno mijenjanje u životnom ciklusu svake jedinke, koje se završavasmrću. Glavnina tog procesa je uvjetovanagenetički programiranim slabljenjem i otkazivanje sistema održavanjahomeostaze, tj. održavanja samobitnosti organizma, putem balansiranja svoje unutrašnje sredine u vječno promjenljivim uvjetima okoline.
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 naevolucijskoj,organsko-sistemskoj i ćelijskoj razini.
Prve suvremene naučne teorije starenja zasnovao je1882.njemačkievolucijski biolog (jevrejskog porijekla)August Weismann, koji je odlučujuću ulogu u procesu starenja pripisao trošenju ćelija i tkiva tokomživota. 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 lučenjahormona tokomontogeneze. Međutim, ispostavilo se da takvih žlijezda uopće nema i da se starenje odvija i na razini ćelija koje rastu ukulturi tkiva
Sredinom 20. stoljeća (1961.)američkiljekarLeonard Hayflick je dokazao da kultivirani fibroblastičovjeka mogu imati ograničen broj dioba, što je zatim nađeno i kulturama ćelija nekih drugihorganizama. 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 ulogegenetičkih činilaca u procesu starenja pretpostavljaju da se u njegovom toku akumuliraju greške u strukturinukleinskih kiselina (poglavitoDNK), koje remete njeno normalno funkcionianje.
Teoriju slobodnih radikala je počeo razrađivatiameričkiljekarDenham 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 različitemolekule, kao što suproteini,lipidi inukleinske kiseline, formirajući neprirodnekovalentne veze, što ubrzava starenje ćelije i organizma.
Široko je prihvaćeno mišljenje da su promjene na različitim razinama organizacije i funkcijegenetičkog 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 funkcioniranjuDNK somatskihćelija, osobito somatskihmutacija.
Pored genskih, u njima je zabilježenontogenetski porast učestalosti struktrurnih i numeričkihhromosomskih mutacija. To je uvjetovalo pojavu da se okviru širokog polja proučavanja biologije starenja, svojim doprinosom osobito afirmiragenetika starenja, koja proučava promjene u genetičkoj konstituciji i njihove uzročno-posljedične veze sa tajmingom uočenihfenotipskih 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.
Ako se prihvati važeća pretpostavka o značaju genetičkih faktora u determinaciji procesa starenja, postaje jasan i značaj njegovih fizioloških odrednica, jer subiohemijsko-fiziološki iepigenetički procesi jedini način ostvarivanja uticaja starosnoh promjena u genetičkom materijalu. Fiziološke romjene tokom starenja najšire su proučavane nasisarima, jerčovjek pripada tom razreduživotinja i zato što postoji uočljiva sličnost u procesu starenja ljudi iprimata.
Genetički okvirimetaboličkih procesa, patogeni faktori i elementikulture 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:
Reprodukcija živih sistema ilirazmnožavanje je najvažnija funkcija u održavanju pripadajućevrste , a kojoj su, tokomontogeneze 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 kodživotinja česta pojava kodinsekata, a rijetka kodkičmenjaka;
periodično višekratno razmnožavane u tokuspolne zrelosti, koja obično traje veći dio života.
Tokom starenja, reprodukcijski potencijali postepeno opadaju, ali se mogu održavati sve do (starosne)smrti.
Starenjeljudi je neumitni prirodni biološki proces koji vodi ka starosti ismrti . Bilo je mnogo pokušaja da se odgovori na pitanje: Zašto i kako životinje, a osobitoljudi karakteristično stare i u kojoj životnoj dobi?
Među glavna obilježja procesa starenja ljudi obično se svrstavaju:
smanjanje intenzitetametabolizma, uz postepeno umanjenje funkcija pojedinih vitalnih organa, osobitožlijezda sa unutrašnjim lučenjem (hormona);
dehidratacija ćelija, što uvjetuje koncentriranje i zadržavanje štetnih tvari;
taloženjemkalcijevih soli upršljenskimhrskavicamakičme. To uvjetuje otežano kretanja, što je praćeno smanjenom pokretljivšću kičme. Zato su obično starije osobe pogrbljene prema napred;
sužavanjekrvnih sudova zbogsklerotskih procesa, što uvjetuje slabije prokrvljavanje organa, uz slabljenje njihovih aktivnosti;
Poređenje normalnog mozga (lijevo) i mozga osobe saAlzheimerovom 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 zbogfotostarenja, 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 umenopauzu.
Biološki gladano, starenje čovjeka počinje pri začetkuorganizma 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 prirodnesmrti. 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.
Mnogigeni mogu biti izraženi samo u nekim ili u različitim fazama života. Bilo kojialel gena koji ometa reprodukciju bi ima manje šanse da se prenese u sljedeću generaciju. Frekvencija takvih gena upopulaciji tada će automatski biti smanjena. Tako jeprirodna selekcija praktično otklonila sve naslijedne efekte koji smanjujeplodnost.[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 svojeDNK, 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 većinaneurona nikada se ne dijele u odraslom životnom dobu. Očigledno, oni prikupljaju oštećenja, a ne samoDNK. Nasljeđuju se također i raznigenetički uvjeti koji imaju učinak u kasnijem životu, kao što jeHuntingtonova 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 senervnotkivo tokomrasta i razvoja ljudskog organizma. Između 30. i 90. god. života brojneurona ukičmenoj moždiniu se smanji približno za 20%, a ukupnamoždana masa za 10%. Te promjene su praćene smanjenjem funkcionalnosti ostalih bitnih tkiva i struktura za njegovo održavanje, kao što su mrežakapilara, koja ih snabdijevakisikom i hranljivimmaterijama, a odnosi štetne produkatemetabolizma. 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 mogupsihički 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 nervneapoptoze. Starenjem refleksi i pokreti se usporavaju, a koordinacija pokreta smanjuje. Javlja se staračka dalekovidnost i djelomičan gubitak sluha. Raste i učestalost pojavljivanja različitih bolesti.
Proces, uzroci i posljedice starenjaživotinja 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 stanovnicimaživotne zajednice, napadima grabljivica, bolestima, ekstremnimklimatskim uvjetima i svemu drugom što smanjuje vjerovatnoću preživljavanja, ubrzava starenje organizma ismrt 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 dobspolne zrelosti.
Kao i čovjek, i svaka druga životinjska vrsta ima karakterističan prosječni i maksimalni životni vijek. Kodpoikilotermi životni je vijek je obično obrnuto srazmjeran okolnoj temperaturi.
Neki životinjske vrste se razmnožavaju samo jednom u životu, nakon čega najčešće nastupa nagla smrt cijelepopulacije, kao kodlososa i nekihjegulja, mnogihinsekata i dr. Ta pojava je regulirana putemhormona, i predstavljaevolucijskuprilagodbu koja osigurava uspješno parenje i ostavljanje brojnog potomstva. Većinakičmenjaka iinsekata,pauci imehkušci obično imaju više ciklusa razmnožavanja i stare postepeno, u dužem periodu.
Sitniglodari iptice u divljini prosječno dožive samo oko 10 do 20% potencijalnoga reproduktivnog života, dok veliki sisari (kaočovjekoliki 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.
Proces starenja i njegove posljedice kodbiljaka nije tako uočljiv kao kod životinja. Uobičajene fazeontogeneze 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 kontrolomgenetički 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 značajnemetaboličke promjene, zbog kojih sehlorofil razgrađuje i preostaje im samo žuta bojakaronenoida. Kod nekih se, usljed promjenepH, uz žutu stvara i crvena boja (antocijan]]i ILI smeđa, usljed stvaranjakinona. Zrenjem plodova oni obično gube zelenilo, uz preovladabvanje žute,narandžaste, crvene i plave. Ove pojave su pod kontrolomgena 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 funkcionalnostfotosinteze. 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 susekvoja,baobab, mamutovci (do 4000 godina), aborPinus longaeva i do 4800 godina.]], a kod nastisa (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.
