Adobe Systems Zápatí prezentace 1 E3230 – Zdravotní aspekty, růst vývoj stárnutí Julie Dobrovolná Adobe Systems Zápatí prezentace 2 Přehled ̶1) Představení oborů - epidemiologie, fyziologie a zdravotní aspekty. (HP, JD) ̶2) Hodnocení a měření zdraví (HP) ̶3) Základy epidemiologie a terminologie (HP) ̶4) Demografický a epidemiologický přechod (J Pikhartova) ̶5) Typy populačních studií (HP) ̶6) Fyziologie člověka, růst, vývoj, stárnutí (JD) ̶7) Základní patofyziologické mechanismy vzniku onemocnění, biomarkery vnímavosti a účinku, metabolická onemocnění (JD) ̶8) Homeostáza, allostáza, vnitřní prostředí organismu a jeho vztah k vnějšímu prostředí (JD) ̶9) Nutricí podmíněná onemocnění, příklady vzácných onemocnění i onemocnění komplexních, základní etiopatogeneze těchto poruch (JD) ̶10) Lidská expozice a toxikologie, interpretace expozičních dat, farmakokinetické modely, analýza zdravotních rizik (P. Čupr) ̶11) Koncept exposomu, rozvoj omics technologií pro studium živých systémů (Z. Spáčil) ̶12) Panelová diskuze studentů k zájmovým tématům, prezentace stanovisek, kolokvium. Adobe Systems Zápatí prezentace 3 Co se dozvíme dnes ̶Co je to fyziologie ̶Co je to patofyziologie ̶Místo fyziologie v environmentálních vědách ̶Co se dozvíme ̶Jak se to dozvíme Adobe Systems Zápatí prezentace 4 Představení oboru - fyziologie ̶Fyziologie vs. patologická fyziologie ̶ ̶ Fyziologie je věda studující funkční projevy a jejich mechanismy v živém biologickém systému. Např. proč srdce bije automaticky? Název je odvozen z řeckých slov „physis“ (příroda) a „logos“ (rozum, studovat) Adobe Systems Zápatí prezentace 5 Adobe Systems Zápatí prezentace 6 Fyziologie-patofyziologie ̶Vztah mezi funkcí a strukturou studoval již Aristoteles ̶Galén prováděl první experimenty s cílem pochopit funkci těla, je také označován za „otce fyziologie“ ̶Prvním fyziologem „moderního typu“ byl William Harvey, který v 17. století popsal krevní oběh ̶Claude Bernard (1813-1878) představil koncept vnitřního prostředí lidského těla, zavedl zaslepené experimenty ̶ ̶ Adobe Systems Zápatí prezentace 7 Proces versus funkce ̶Proces: ̶Jak dýcháme? ̶Jak teče krev? ̶Jak přenášejí krvinky kyslík? ̶ ̶Funkce: ̶Proč dýcháme? ̶Proč teče krev? ̶Proč přenášejí krvinky kyslík? Obsah obrázku muž, držení, modrá, hledání Popis byl vytvořen automaticky Adobe Systems Zápatí prezentace 8 Funkce a proces: teleologie ve vědě Teleologicky: Co je cílem? Co je funkcí? Proč to existuje? Proč to musí probíhat? Mechanisticky: Jaké procesy se účastní? Jak to funguje Fyziologie virů Fyziologie bakterií Rostlinná fyziologie Fyziologie živočichů Fyziologické člověka Klinická fyziologie Experimentální fyziologie Atd Patofyziologie Adobe Systems Zápatí prezentace 9 Patofyziologie ̶Proč dochází ke vzniku onemocnění? ̶Jakým způsobem dochází ke vzniku onemocnění? ̶Jak se jedinci mezi sebou liší z hlediska rizika vzniku onemocnění nebo vlastního procesu patogeneze nemoci? ̶Dá se to měřit? Jak se to dá měřit? ̶ Adobe Systems „Škodlivé síly, zčásti psychické, zčásti fyzické, kterým je naše pozemská existence vystavována a které jsou dány škodlivými hybnými silami, nemusejí nutně mít potenciál způsobit vznik onemocnění či poškození zdraví člověka, onemocníme pouze tehdy, jestliže je náš organismus dostatečně poškozen a vnímavý vůči útoku těchto škodlivých si, které mohou být přítomny, a mohou způsobit změnu nebo poškození zdravotního stavu – tyto vlivy samy o sobě tedy nemusejí navodit u každého v každém okamžiku onemocnění“. C.F.S. Hahnemann Organon of Medicine 1810 Komplexní onemocnění (1810) Adobe Systems Komplexní onemocnění (1992) „Mnoho onemocnění, která tvoří základní zátěž systému veřejného zdravotnictví v západní společnosti, je způsobeno kombinací řady faktorů. Objevila se hypotéza, že variace v řadě různých genetických lokusů mohou způsobit jemné změny v úrovni genové exprese či funkce, čímž jedince predisponují k řadě moderních onemocnění, která tímto označujeme za komplexní, respektive multifaktoriální. Tyto genetické variace mohou interagovat s faktory okolního prostředí, čímž určují celkové riziko jedince pro rozvoj daného onemocnění.“ Talmud and Humphries Oxford Textbook of Pathology 1992 Adobe Systems Zápatí prezentace 12 Úrovně hierarchické organizace lidského těla Adobe Systems Mendelian disorders and multifactorial traits: the big divide or one for all? Stylianos E. Antonarakis, Aravinda Chakravarti, Jonathan C. Cohen & John Hardy Nature Reviews Genetics 11, 380-384 (May 2010) Etiopatogeneze nemocí Vzácné alely způsobující nemoci s mendelovskou dědičností Varianty s nízkou frekvencí se středním efektem Vzácné varianty s nízkým efektem (velmi těžko identifikovatelné) Běžné varianty účastnící se rozvoje běžných onemocění (GWA studie) Běžné varianty s velkým efektem na běžné nemoci Frekvence alely VELMI VZÁCNÁ VZÁCNÁ S NÍZKOU FREKVENCÍ BĚŽNÁ NÍZKÝ VYSOKÝ MÍRNÝ STŘEDNÍ nrg2793-f1 50.0 3.0 1.5 1.1 0.001 0.005 0.05 v kontextu genů Celogenomové asociační studie jsou užitečné nástroje při identifikaci běžných variant přispívajících k dědičné součásti komplexních onemocnění. Naprostá většina takových variant má v nejlepším případě malý účinek, i když působí v rámci určité kombinace, a jejich celkový vliv na variabilitu populace i predikční robustnost pro odhad rizika onemocnění jsou malé. Existuje značný nesoulad mezi rozsahem celkové familiární agregace pozorované u mnoha běžných onemocnění a rozsahem metabolických odchylek, které lze přičíst dosud identifikovaným variantám. Např. u diabetu typu 2, zodpovídají známé varianty u evropanů společně za relativní riziko u sourozenců 1,07, což je významně pod úrovní empiricky stanovené relativního rizika sourozenců pozorovaného v epidemiologických studiích, které se blíží třem. Ačkoli identifikace dalších rizikových variant (jak ve známých lokusech, tak v zatím neidentifikovaných oblastech) může do určité míry tento deficit snížit, zdá se, že podle nejnovější hypotézy “chybějící dědičnosti” může být významná část “heritability” znaků přičtena genetickým efektům s intermediární penetrancí, které odolávají z velké části konvenčním přístupům populační genetiky komplexních chorob. Adobe Systems 14 HEART KIDNEY VASA SKELETAL MUSCLE PANKREAS LIVER INFLAMMATION HYPERTROPHY OF ADIPOSE TISSUE CARDIOVASCULAR SYSTEM – BLOOD CLOTTING, FIBRINOLYSIS, ANTICOAGULATION INSULIN SENSITIVITY LEPTIN APN APELIN TNF-α PAI-1 AGT APN APELIN LEPTIN APN APELIN RBP-4? IL-6? TNF-α VISFATIN APN Adipokiny: ̶Terminology overlap with cytokines, also referred to as „adipocytokines“: ̶sensu stricto definition: „cytokines produced in WAT“ ̶sensu lato: „various substances, including cytokines and hormones, produced in WAT“ --------------------------------------------------------------------------------------------------- ------------------------------------ ̶ ̶ WAT – bílá tuková tkáň Adobe Systems new_logo_nephro Braam B et al. (2007) Technology Insight: innovative options for end-stage renal disease—from kidney refurbishment to artificial kidney Nat Clin Pract Nephrol 3: 564–572 doi:10.1038/ncpneph0600 Vývojová plasticita v čase About 40 percent overweight! Programování versus reprogramování Adobe Systems Zápatí prezentace 16 Co se dozvíte v tomto kurzu ̶Jak je tělo organizováno ̶Jak se porucha struktury či funkce těla může projevit onemocněním ̶Které tělesné procesy jsou přirozené a které označujeme za nemoc ̶Jak vznikají některá vybraná onemocnění (zejména s ohledem na metabolické poruchy) a jakou roli v tom hraje okolní prostředí Adobe Systems Zápatí prezentace 17 Výstupy učení 1) Růst a vývoj: definice 2) Poruchy růstu. 3) Srovnávací fyziologie. 4) Růstová fyziologie - principy, růstová křivka, faktory ovlivňující růst. 5) Růstový hormon & somatomediny 6) Stárnutí Adobe Systems Zápatí prezentace 18 Co je to růst? Co je to vývoj? Obsah obrázku kreslení Popis byl vytvořen automaticky Adobe Systems Zápatí prezentace 19 Růstová a vývojová období ̶Růstová a vývojová věková období ̶ ̶1) Zygota - velmi 1. fáze života vytvořená po oplodnění (spojení vajíčka a spermií) ̶2) Embryo - prvních 8 týdnů po oplodnění ̶3) Plod - 8. týden do narození ̶4) Novorozenci - od narození do 1 měsíce ̶5) Kojenec - od 2. měsíce do 1 roku. ̶6) Batole - 1 rok až 3 roky ̶7) Předškolní zařízení - 3 roky až 6 let. ̶8) Střední dětství - 6 let 12 let ̶9) Pozdní dětství nebo dospívání - 13 až 18 let. Adobe Systems Zápatí prezentace 20 Růst Definovali např. Todd, Huxley, Meridithetc ̶ Růst člověka (humánní růst) je proces změny velikosti lidského těla a souvisejících anatomických a fyziologických změn v průběhu vývoje lidského jedince. Všechny organismy se během svého života ontogenezevyvíjejí, z dítěte se postupně stává dospělý člověk. Po rodičích a jejich předcích dědíme i genetické vlohy pro budoucí tělesnou výšku. Výška rodičů však určuje pouze určitý rámec, v jehož mezích se výška dítěte může pohybovat, dospělou výšku ovlivňují i další důležité faktory, především výživa, hormony a stavba kostry. Růst kosti do délky je umožněn růstem chrupavčité části kosti - růstové ploténky. Její zánik je spojen s přeměnou chrupavky v kost během puberty, růst kosti je tím ukončen. Adobe Systems Zápatí prezentace 21 Auxologie Biomedicínským oborem, který se komplexně zabývá růstem a vývojem člověka, je auxologie („auxó“ je řecky rostu). Celosvětově dnes všeobecně akceptovaným konceptem humánního růstu je trojkomponentní „ICP model růstu“ (Infancy - Childhood - Puberty) švédského auxologa Karlberga, příznačně též označovaný jako sendvičový (obr. 1 - ICP model růstu). Střed růstového „sendviče“ u člověka tvoří dětství („C“), období pravidelného „klidného“ (lineárního) růstu. Dětství je obklopeno dvěma odlišnými, sobě si však podobnými etapami růstu: infantní („I“) a pubertální („P“). Obě tato období charakterizuje intenzivní tělesný růst a obdobná hormonální situace (= zvýšené hladiny pohlavních hormonů). Infantní etapa růstu („I“) je pokračováním nitroděložního růstu, trvá přibližně do jednoho a půl roku u dívek a do dvou let u chlapců (= novorozenci, kojenci a mladší batolata). Adobe Systems Zápatí prezentace 22 Auxologie II Nejpomaleji rosteme na konci dětské růstové periody, tedy těsně před nástupem puberty. Pro růst v dětství (= 35 % z celkového růstu) je zcela nezbytně důležitý dostatek růstového hormonu. Dospívání (adolescence) je spojeno s pubertální komponentou růstu („P“); v tomto třetím období růstu zdraví jedinci získávají posledních 15 % své konečné výšky a dosahují pohlavní zralosti. Vedle výživy a dostatku růstového hormonu jsou v tomto období pro růst chlapců a dívek zcela nezbytné pohlavní hormony. Adobe Systems Zápatí prezentace 23 Adobe Systems Zápatí prezentace 24 Vývoj ̶Definovali např. Todd, Hurlock, J.E.Andersonetc ̶Celková změna uspořádání organismu, změna struktury a funkce umožňující např. provádění komplexnějších činností a sofistikovanější adaptaci na okolní prostředí ̶Nárůst složitosti organismu Adobe Systems Zápatí prezentace 25 Rozdíly mezi růstem a vývojem Obsah obrázku stůl Popis byl vytvořen automaticky Adobe Systems Zápatí prezentace 26 Časová osa lidského vývoje Adobe Systems Zápatí prezentace 27 Vývoj hominidů? Adobe Systems Zápatí prezentace 28 Proč? ̶Růst a vývoj jsou inherentní vlastnosti živých organismů. Obsah obrázku květina, kreslení Popis byl vytvořen automaticky Adobe Systems Zápatí prezentace 29 Rozdíl mezi dítětem a dospělým ̶Velikost ̶Zralost funkcí Adobe Systems Zápatí prezentace 30 Noble prize in Physiology & Medicine-1986 Obsah obrázku text, muž, osoba, oblek Popis byl vytvořen automaticky Za příspěvek k objevu růstových faktorů Adobe Systems Zápatí prezentace 31 Komparativní fyziologie Obsah obrázku text Popis byl vytvořen automaticky Adobe Systems Zápatí prezentace 32 Vývoj u lidí ̶Ve srovnání např. s laboratorním potkanem je vývoj u člověka nehomogenní a různě akcelerovaný ̶Komplexní fenomén zahrnující ̶Vývoj mentální ̶Vývoj fyzický ̶Vývoj reprodukční ̶Vývoj imunitního systému Obsah obrázku text Popis byl vytvořen automaticky Adobe Systems Zápatí prezentace 33 Principy růstu a vývoje §Cephalokaudální růst §Proximodistální růst §Směrem z obecného do specifického Adobe Systems Zápatí prezentace 34 Cefalokaudální růst ̶Proces cefalokaudálního růstu je směřován od hlavy směrem ke kostrči ̶Zlepšení struktury i funkce tedy nastává primárně v oblasti hlavy, poté se přesouvá do oblasti trupu a nakonec do oblasti končetin Adobe Systems Zápatí prezentace 35 Proximodistální růst ̶Růst probíhá od centra či středové čáry směrem do periferie ̶Růst probíhá od středové čáry do laterálnějších oblastí Adobe Systems Zápatí prezentace 36 Od obecného ke specifickému ̶Děti užívají k řešení problému své kognitivní schopnosti i jazykové dovednosti ̶Děti jsou nejprve schopny uchopovat větší objekty oběma rukama, potom jednou rukou, potom sbírat velmi malé objekty (kousíčky lega) jednou rukou ̶Děti jsou nejprve schopny držet tužku, poté kreslit trojúhelníčky, poté jiné tvary, poté samostatná písmena, poté psát slova, poté psát celé věty Adobe Systems Zápatí prezentace 37 Vývojové milníky Adobe Systems Zápatí prezentace 38 Scammonova křivka Adobe Systems Zápatí prezentace 39 Scammonova křivka a čtyři fáze vývoje Adobe Systems Zápatí prezentace 40 Scammonova křivka: specificky Adobe Systems Zápatí prezentace 41 Fáze vývoje dle Scammona Fáze 1: Současně s rychlým růstem v mozku a nervovém systému dochází také k rychlému fyzickému vývoji v prvních několika letech života, než se začne zpomalovat na stabilní růst během středního až pozdního dětství (Fáze 2). Nejlépe je to vidět na křivce rychlosti růstu, ale průměrná rychlost růstu ve výšce je přibližně 5-6 cm ročně ve věku mezi 4-5 lety, přičemž poté dochází k akceleraci s nástupem adolescentního růstového spurtu (10 cm v průměru u dívek a 12 cm u chlapců). U některých lidí se může růst ve věku 7-8 let téměř zastavit, aby opět přešel do pubertální akcelerace. Adobe Systems Zápatí prezentace 42 Fáze vývoje dle Scammona Během fází růstu 1 a 2 se pohlavní hormony - jmenovitě testosteron a estrogen - a pohlavní orgány probudily, ale zůstávají neaktivní, dormantní, dokud se „neprobudí“ jádro, shluk neuronů v hypotalamu, které jsou odpovědné za stimulaci uvolňování gonadotropinu. Masivní uvolňování růstového hormonu vede k pubertálnímu růstovému spurtu (Fáze 3). Puberta je charakteristickou událostí během lidského života. Jak uvádí Reiter a Lee v časopise Archives of Pediatric and Adolescent Medicine: „Puberta je období přechodu mezi dětstvím a dospělostí, během kterého dochází k růstovému spurtu, objevují se sekundární sexuální charakteristiky, začíná plodnost a dochází k hlubokým psychologickým změnám.“ Adobe Systems Zápatí prezentace 43 Fáze rychlého růstu Vyskytuje se v kojeneckém věku (narození - 3 roky) • Infantilní růstový spurt. • Tento rychlý růst je charakterizován nárůstem porodní hmotnosti na dvojnásobek do 6 měsíců věku a trojnásobek do 1 roku věku a čtyřnásobek do 2 let věku. Zvýšení výšky o 2 cm - 2,5 cm za měsíc v 1. roce postnatálního života. Na konci druhého roku života je dosaženo 30% dospělé výšky. ̶ Adobe Systems Zápatí prezentace 44 Fáze pomalého progresivního růstu ̶Uskutečňuje se ve věku od 3 do 10 let. ̶Chlapci jsou o něco vyšší než dívky. ̶Na konci 10 let je dosaženo 60% dospělého růstu. Adobe Systems Zápatí prezentace 45 Druhá akcelerace růstu Uskutečňuje se ve věku 10-16 let. • Pubertální růst. • Přírůstek hmotnosti je přibližně 3,5 kg / rok mezi 12-16 lety a výšky 4-7 cm / rok. • Průměrný věk pubertálního růstu je u dívek je 12-14 let a u chlapců 14-16 let Růstový spurt je způsoben vylučováním- ̶• pohlavních hormonů • růstového hormonu • IGF-I • přírůstku hmotnosti u dívek --- v důsledku ukládání tuku. u chlapců --- kvůli svalovému růstu. Adobe Systems Zápatí prezentace 46 Druhé růstové zpomalení ̶Pozorujeme po pubertě (16–20 let) ̶• Tento typ růstu pokračuje až do věku 20 let. ̶• Lze tedy pozorovat dva růstové spurty - I. v dětství. II. v pubertě a dvě růstová zpomalení – I. v dětství a II. po pubertě Adobe Systems Zápatí prezentace 47 Neurální růst ̶Ukazuje růst mozku, míchy a vizuálního aparátu. ̶Rychlý růst po narození ̶Na konci 1. roku má mozek již 60% adultní velikosti. ̶Na konci 2. roku má mozek již 80% adultní velikosti ̶Na konci 5. roku má mozek téměř 100% velikosti dospělých. ̶Obvod hlavy je důležitý do 3–5 let. ̶Počet neuronů se nezvyšuje. ̶Zvětšuje se velikost neuronů, větví dendritů a počet synapsí. • Podvýživa v raném věku může ovlivňuje růst mozku. Adobe Systems Zápatí prezentace 48 Lymfoidní růst ̶Lymfatické orgány – nosní a krční mandle, brzlík, slezina, lymfatické uzliny a lymfoidní tkáň střeva ̶Velmi rychlý růst během kojeneckého a dětského věku. ̶Dosáhne maxima ve věku 10–12 let a poté klesá. Adobe Systems Zápatí prezentace 49 Reprodukční růst ̶Reprodukční orgány - pohlavní orgány a sekundární reprodukční orgány. ̶Růst rychlým tempem kolem puberty. ̶Tento rychlý růst je způsoben vylučováním gonadotropních hormonů. ̶Jiný typ růstu ukazují mají nadledviny a děloha, tyto orgány jsou při narození relativně velké, poté rychle ztrácejí váhu a znovu získávají svoji porodní váhu těsně před pubertou. Adobe Systems Zápatí prezentace 50 Faktory ovlivňující růst a vývoj – genetické faktory ̶Nejdůležitější rozhodující faktor růstu. ̶Do určité míry rozhoduje o výšce genová exprese. ̶Děti vysokých a těžkých rodičů budou pravděpodobně mít stejnou postavu. ̶Některé rasy jsou ve srovnání s ostatními vyšší. ̶Rozdíl mezi muži a ženami. ̶Zdá se, že adolescentní spurt je geneticky řízen prostřednictvím hypotalamu ̶ Adobe Systems Zápatí prezentace 51 Nutriční faktory ̶Pro optimální růst je nutná vyvážená strava. ̶Vyvážená strava musí být přiměřená nejen kaloriím, ale také proteinům, sacharidům, tukům, vitamínům, minerálům. ̶Požadavky na růst se zvyšují během aktivních období růstu. ̶Podvýživa a podvýživa v dětství odpovědný za zpomalení růstu. ̶Pokud se nedostatek výživy prodlužuje, dochází k silnému zakrnění, které může být nevratné. ̶Pokud je nedostatek výživy méně závažný a krátkodobě může být zakrnění reverzibilní obnovením normální stravy, což vede ke kompenzačnímu zvýšení rychlosti růst. Tomu se říká kompenzační růst (catch up) ̶Mechanismy pro dohnání růstu nejsou známy, ale nedávné důkazy naznačují, že to může souviset s rychlostí diferenciace kmenových buněk v růstových ploténkách. Adobe Systems Zápatí prezentace 52 Podvýživa ̶Podvýživa nerovnoměrně ovlivňuje růst různých orgánů a tkání ̶Dieta ovlivňuje více svalů a tuků než kostí ̶Zrání kostry je méně ovlivňováno než růst kostry ̶Celkový růst mozku je potlačován více než myelinace ̶Podvýživa v pubertě méně ovlivňuje pohlavní orgány běžně než jiné orgány. ̶Z toho důvodu jsou Japonci narození v US vyšší než jejich krajané v Japonsku Adobe Systems Zápatí prezentace 53 Environmentální faktory ̶Zahrnují intrauterinní (prenatální faktory) pro plod a postnatální faktory pro novorozence. ̶Prenatální: ̶Výživa matky ̶Infekce matky ̶Abusus u matky ̶Onemocnění matky ̶Hormonální poruchy matky ̶ ̶Postnatální faktory: ̶Růstový potenciál ̶Nutrice ̶Onemocnění dětského věku ̶Fyzické prostředí ̶Psychologické prostředí ̶Kulturní faktory ̶Socioekonomické faktory Adobe Systems Zápatí prezentace 54 Metabolický růst ̶Růst je rovnováha mezi anabolismem a katabolismem ̶Růst je způsoben anabolismem, pro který je energie poháněna katabolismem. ̶Anabolismus bílkovin je podporován Růstovým hormonem Hormony štítné žlázy Inzulínem ̶Katabolismus je podporován Glukokortikoidy vylučovanými kůrou nadledvin Adobe Systems Zápatí prezentace 55 Hormonální kontrola růstu ̶RŮST HORMONŮ ̶Sekrece - somatotropními buňkami přední hypofýzy ̶Chemická struktura - Polypeptid (Mr22 kDa) ̶Rychlost sekrece - kolem 1–2 mg denně a pulzující povahy ̶Akce GH na jeho receptor - GH se váže na povrchový receptor buňky - > dimerizace 2 GH receptorů -> tvoří dimery -> aktivuje tyrosinkinázu a proteinkinázu na tyrosinových zbytcích. To také způsobuje fosforylaci receptoru. ̶Důležité: Určuje výšku jedince během dětství podporou lineárního růstu kostry. Zvyšuje také velikost svalů, pojivových tkání, vnitřností podporou hyperplazie a hypertrofie buněk. Adobe Systems Zápatí prezentace 56 Poruchy růstu: hypertrofie, hyperplazie Adobe Systems Zápatí prezentace 57 Neotenie ̶Neotenie u lidí je uchování juvenilních rysů až do dospělosti. Tento trend je u lidí výrazně zesílen, zejména ve srovnání se subhumánními primáty. Dospělí lidé se více podobají dětem goril a šimpanzů než dospělí. Mezi neotenické rysy hlavy patří kulová lebka; štíhlost kostí lebky; zmenšení hřebene obočí; velký mozek; zploštělá a rozšířená tvář; chybění vousů; málo vlasů; větší oči; tvar ucha; malý nos; malé zuby; a malá čelist (horní čelist) ) a dolní čelist (dolní čelist). Neotenie v extrémní formě je charakterizována růstovou dysregulací, kdy dojde ke značné desynchronizaci růstu a vývoje a značnému rozdílu mezi chronologickým a biologickým věkem. Adobe Systems Zápatí prezentace 58 Heterochronie Heterochronie je definována jako „genetický posun v načasování vývoje tkáně nebo anatomické části nebo v nástupu fyziologického procesu ve vztahu k předkovi“. Heterochronie může vést ke změně tvaru, velikosti a / nebo chování organismu různými způsoby. Existují dva typy heterochronie, u nichž dochází ke změně načasování vývoje: paedomorphosis a peramorphosis. Tyto termíny označují zpomalení a zrychlení vývoje. Vzhledem k tomu, že syndromy neotenie (jak je popsáno výše) jsou definovány jako retence juvenilních rysů do dospělosti, neotenické syndromy spadají pod paedomorphosis, protože fyzický vývoj rysů je zpomalen. Adobe Systems Zápatí prezentace 59 Extrémně vzácná porucha – syndrom neotenie Obsah obrázku dítě, fotka, dívka, skupina Popis byl vytvořen automaticky https://www.nature.com/articles/gim2017140 Obsah obrázku žába, vsedě, malé, pták Popis byl vytvořen automaticky Adobe Systems Co je stárnutí? ̶ „s věkem se zvyšující pravděpodobnost úmrtí“ Adobe Systems •Male mortality rates mirror mortality rates of older females. Lenart P, Kuruczova D, Joshi PK, Bienertová-Vašků J. Sci Rep. 2019 Jul 22;9(1):10589. doi: 10.1038/s41598-019-47111-w. Adobe Systems Dělení dle WHO ̶ ̶60-74 let - ranné stáří ̶75-90 let - vlastní stáří ̶90 a více let - dlouhověkost Obsah obrázku text Popis byl vytvořen automaticky Adobe Systems Vnitřní faktory ovlivňující stárnutí ̶ ̶Vrozené činitele buněčného přežití ̶Vrozené genetické a získané genové mutace vedoucí ke vzniku nemoci s následkem předčasné smrti ̶Nemoci somatické a psychiatrické(!) Adobe Systems Vnitřní faktory ovlivňující stárnutí Psychická výbava jedince Povahové rysy, způsoby zpracování zátěžových situací, vyrovnání se s chorobou, stereotypy jednání, splněná přání, životní cíle Adobe Systems Zlomové životní události vyššího věku ̶Osamostatnění dětí, převrácený poměr sil v rodině ̶Vnoučata ̶První brýle ̶Menopauza ̶Věkový handicap při hledání zaměstnání ̶Odchod do důchodu ̶Snížená fyzická i psychická výkonnost ̶První chronické onemocnění ̶Úmrtí rodičů, vrstevníků, partnera Adobe Systems Ovlivnitelné faktory zkracující život (1) ̶Kouření – denně krabička cigaret= zkrácení telomer(chromozomální delění) o 18% ročně. Po 40 letech kouření to znamená předčasné biologické zestárnutí o 7,4 roku ̶Socioekonomický status = 7 až 9 let (chudí lidé stárnou rychleji než bohatí) Adobe Systems Ovlivnitelné faktory zkracující život (2) Obezita BMI vyšší než 30 odpovídá zestárnutí chromozómů o zhruba 9 let ̶Kalorická restrikce o 30-40% vede ke statisticky významnému prodloužení střední délky života. Musí být dlouhodobá, a hlavně – není spojena se změnou pohybové aktivity Adobe Systems Obecné charakteristiky stárnutí ̶Individuální rozdíly v procesu stárnutí mezi jedinci ̶Asynchronnost stárnutí jednotlivých systémů u téhož jedince ̶Involuce(zanikání), regrese a úbytek struktur a funkcí Adobe Systems Obecné důsledky stárnutí ̶Ztráta funkčních rezerv každého orgánu ̶Pokles kompenzačních mechanizmů ̶Progresivní pokles somatické a psychické reaktivity ̶Celkově snížená adaptabilita na změny vnějšího a vnitřního prostředí Adobe Systems Pojivová tkáň KOLAGEN 1) větší tuhost šlach, 2) delší doba návratu k původní délce po natažení, 3) nižší maximální hranice natažení, kdy je ještě možná úplná regenerace. ELASTIN – vlákna ztrácejí vodu, třepí se a rozdělují, nakonec zanikají. Kolagen – mechanické i chemické změny. Pojiva jsou tkáně skládající se z buněk a mezibuněčné hmoty (amorfní základní hmota – protein-polysacharidový komplex + složka vláknitá tvořená kolagenními, elastickými a retikulárními vlákny). Tři hlavní typy pojiv: vazivo, chrupavka, kost. Kolagenní vlákna – pevná, ohebná, ne však tažná. Elastická vlákna – zpravidla tenčí než kolagenní, velmi tažná (až 150% původní délky). Adobe Systems Pojivová tkáň PROTEOGLYKANY - tvoří základní substanci, do které jsou zapuštěny vláknité proteiny, - důležitá úloha v chrupavkách, synoviální tekutině a kůži, - stárnutí způsobuje ztrátu vody ze základní substance, a tím zvýšení hustoty a snížení objemu „gelu“ – tkáň se stává tužší a méně propustná pro živiny Proteoglykany se skládají z peptidových řetězců, které obsahují chondroitin sulfát. Adobe Systems Pojivová tkáň Změny ve vlastnostech pojivové tkáně způsobují: - zhoršení elasticity kůže, - změny vztahu tlak / objem v plících, srdci a velkých cévách, - ruptury šlach, - kloubní problémy, apod. Adobe Systems Tělesná výška - dosažení maximální výšky v období 18-20 let u mužů, 16-18 let u žen - pokles tělesné výšky od 40.věku života (změna struktury meziobratlových plotének - ztráta vody) - pokles tělesné výšky je rychlejší u žen (častější výskyt osteoporózy) Adobe Systems Tělesná hmotnost - zvyšování tělesné hmotnosti až do 50 let věku, potom pomalý postupný pokles (častý přírůstek tukové tkáně na úkor úbytku tkáně svalové) - obsah vody: sval asi 70 %, tuk <25 %, postupný pokles celkové vody ve stáří až pod 50 % (normálně 60-65 %) Výživa, PA, nemoc. Riziko dehydratace (často nepijí dost). Kost - vývoj kosti do 30 let, pak ztráta minerálů a kostní matrix - tvorba (osteoblasty) / odbourávání (osteoklasty) – rozdíly nejen u různých kostí, ale i různé oblasti jedné kosti - příčiny změny: 1) hormonální faktory (STH, estrogeny, testosteron, kalcitonin a vit.D, parathormon), 2) výživa (Ca ve stravě omezuje ztráty kostní tkáně), 3) PA (mechanická energie-elektrická en.-aktivace osteoblastů v místě stresu a zvýšení hodnoty Ca). Osteoblasty se mění v osteocyty, které již nevytvářejí novou kostní hmotu (matrix), podílejí se aktivně na regulaci hladiny Ca v tělních tekutinách. - S věkem ubývá vit.D v plazmě - zvýšení parathormonu a nedostatek estrogenů - snížená absorpce Ca a zvýšení aktivity osteoklastů. (estrogeny-absorpce Ca ze střeva, testosteron, růstový hormon, nižší kalcitonin a vit.D, vyšší parathormon) 1000mg Ca/den pro ženy před menopauzou, 1500mg po pokud neberou estrogeny) Kost Osteoporóza – prevence: dostatečná mineralizace kosti v mladém věku, intenzivní pohybová aktivita, v pozdějším věku pak silový trénink. Osteoporóza – ztráta kostní tkáně (matrix) i kostních minerálů s věkem – náchylnost k frakturám. Typ I – fraktury obratlů, spongiózní kostní tkáň, hlavně u žen 5-20 let po menopauze. Typ II – u obou pohlaví v pozdějším věku (přes 75 let), fraktury kyčle a krčku femuru. X GRAVITACE Adobe Systems Sval Změny ve svalové tkáni: 1) ukládání tuků a pronikání pojivové tkáně do svalu, Adobe Systems Sval Změny ve svalové tkáni: 1) ukládání tuků a pronikání pojivové tkáně do svalu, 2) větší tuhost svalu v klidu, Adobe Systems Sval Změny ve svalové tkáni: 1) ukládání tuků a pronikání pojivové tkáně do svalu, 2) větší tuhost svalu v klidu, 3) pomalejší čerpání Ca do sarkoplazmatického retikula a menší relaxace antagonistů, Adobe Systems Sval Změny ve svalové tkáni: 1) ukládání tuků a pronikání pojivové tkáně do svalu, 2) větší tuhost svalu v klidu, 3) pomalejší čerpání Ca do sarkoplazmatického retikula a menší relaxace antagonistů, 4) zhoršení nervosvalového přenosu informace, Adobe Systems Sval Změny ve svalové tkáni: 1) ukládání tuků a pronikání pojivové tkáně do svalu, 2) větší tuhost svalu v klidu, 3) pomalejší čerpání Ca do sarkoplazmatického retikula a menší relaxace antagonistů, 4) zhoršení nervosvalového přenosu informace, 5) úbytek svalových vláken typu II, snížení aktivity ATPázy, Úbytek svalových vláken II – omezení rychlosti pohybu. Adobe Systems Sval Změny ve svalové tkáni: 1) ukládání tuků a pronikání pojivové tkáně do svalu, 2) větší tuhost svalu v klidu, 3) pomalejší čerpání Ca do sarkoplazmatického retikula a menší relaxace antagonistů, 4) zhoršení nervosvalového přenosu informace, 5) úbytek svalových vláken typu II, snížení aktivity ATPázy, 6) obtížnější kontrakce jako důsledek ztráty elasticity a změn ve struktuře kolagenu. Adobe Systems Sval Změny ve svalové tkáni: 1) ukládání tuků a pronikání pojivové tkáně do svalu, 2) větší tuhost svalu v klidu, 3) pomalejší čerpání Ca do sarkoplazmatického retikula a menší relaxace antagonistů, 4) zhoršení nervosvalového přenosu informace, 5) úbytek svalových vláken typu II, snížení aktivity ATPázy, 6) obtížnější kontrakce jako důsledek ztráty elasticity a změn ve struktuře kolagenu. Adobe Systems Kardiovaskulární systém Anatomické změny: - zesílení stěny levé komory jako následek zvýšení systolického tlaku a zvýšení end-diastolického objemu, - ztráta elasticity velkých artérií způsobuje: 1) zvýšení TKs, 2) změny v šíření pulzní vlny, 3) zvýšení tlaku, proti kterému musí být vypuzena krev do oběhu („afterload“), - redukce tonu žil a tvorba varixů způsobující zvýšení kapacity žilního systému a zhoršení žilního návratu. Svalovina levé komory se mezi 25-80 rokem věku zvětšuje o 30% (kompenzace vyššího systolického tlaku). - delší trvání kontrakce - prodloužení doby, během které nemůže být srdce stimulováno (refrakterní fáze) nemění se end systolický objem a ejekční frakce v klidu 60-70 % starých lidí má příznaky onemocnění kardiovaskulárního systému Krevní tlak – postupný vzestup systolického TK, menší efektivita regulace TK – posturální hypertenze. Adobe Systems Kardiovaskulární systém Tepová frekvence (TF) - v klidu jen malé změny s věkem, postupný pokles TFmax - zvýšení TF a spotřeby O2 na začátku zatížení tak jako další zvyšování je pomalejší v porovnání s mladými jedinci (delší iniciální fáze) - regenerace TF po zátěži je pomalejší Omezení roztažitelnosti komory – redukce TFmax Regenerace TF po zátěži u lidí pravidelně trénujících je rychlejší. ... zůstává vyšší po delší dobu Delší doba potřebná k dosažení maximálního výkonu. Hlavní příčina poklesu maximální schopnosti využití O2 není tepový objem nebo snížení využití O2 na periférii, ale pokles TFmax. 1) nižší chronotropní odpověď na katecholaminy, 2) snížení glykogenolýzy způsobené katecholaminy, 3) snížení dostupnosti svalových vláken typu II (bohaté na glykogen), které modulují periferní odpověď pro srdeční centra v míše Kardiovaskulární systém Tepový objem - zvyšuje se při submaximální zátěži jako kompenzace snižující se TFmax (zesílení levé komory). Minutový objem srdeční (Q) - jen malé změny v klidu nebo při submaximální zátěži, - postupný pokles Qmax (paralelně s poklesem VO2max). Tepový objem při submaximální zátěži 110 – 120 ml. MVmax ve věku 65 let je okolo 17 až 20 l/min (100-120 ml x 170 tepů/min) Adobe Systems Respirační systém Ztráta elasticity plícní tkáně a hrudní stěny. Dechový objem v klidu (VT), funkční reziduální kapacita (FRC), inspirační rezervní objem (IRV) a expirační rezervní objem (ERV) se s věkem mění jen nepatrně. Celková plícní kapacita (TLC) se nemění,ale zvětšuje se reziduální objem (RV) a klesá vitální kapacita plic (VC). .....(větší práce při dýchání). Reziduální objem (RV) se u zdravých nekuřáků mění také jen málo (u kuřáků a lidí velmi neaktivních se zvyšuje s věkem). ......(jen stoupá poměr RV/TLC ZEJMÉNA u neaktivních lidí). RV u mladých lidí okolo 20% TLC, po 60 let věku stoupá RV až na 40% TLC. VC téměř neklesá u dobře trénovaných lidí (pozorování 40-45 let starých lidí sportovců, jejich VC stejná jako ve 20 letech). Adobe Systems Adobe Systems Respirační systém Dynamické plícní objemy: Minutová ventilace plic (VE/min) Maximální minutová ventilace (MMV) Jednovteřinová vitální kapacita (FEV1) s věkem klesají. Zúžení dýchacích cest + poruchy exspirace – snížení maximální minutové exspirace, jednovteřinové vitální kapacity. Adobe Systems Resumé ̶Stárnutí je fyziologické ̶Buňky se během života obměňují ̶Dochází ale k celkovému opotřebení „wear and tear“ Adobe Systems