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Progerie

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by

Zelda Jahreis

on 25 June 2015

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Transcript of Progerie

Progerie
Hutchinson-Gilford-Syndrom
Werner-Syndrom

Irena-Sendler-Schule
Zelda Jahreis
Biologie Prüfung
Juni 2015

Einführung ins Thema
Progerie von altgr. "pro" - vor und "gäras" - Alterung

Erkrankung, die mit einer vorzeitigen körperlicher Vergreisung einhergeht

Progeria infantilis und Progeria adultorum

symptomatische Ähnlichkeiten, unterscheiden sich jedoch in ihrer Ursache

äußerst seltene, genetische Erbkrankheiten
-Häufigkeit zwischen 1:1.000.000 und 1:8.000.000
Leitfrage
In wie weit lohnt sich die Forschung an einer solch seltenen Krankheit, was hat diese bisher erreicht und welche Bedeutung hat sie möglicherweise für die allgemeine Wissenschaft?
Das Hutchinson-Gilford-Progerie-Syndrom (HGPS)
1/2
1886 von Jonathon Hutchinson und Hastings Gilford erstmalig und namensgebend beschrieben

Betrifft Kinder ab dem ersten Lebensjahr
lookfordiagnosis.com
gmatenvejecimiento.blogspot.com
healthy-blog.de
Das Hutchinson-Gilford-Progerie-Syndrom (HGPS)
2/2
geschätzte Häufigkeit 1:8.o00.000

Leben im Zeitraffer

weltweit nur um die 100 diagnostizierte Kinder

Lebenserwartung bei ca. 13 Jahren

fünf-zehnmal schnelleres Altern
Symptome von HGPS
Kinder kommen unauffällig zu Welt

Vollbild der Krankheit manifestiert sich mit drei Jahren

Erste Auffälligkeiten zwischen dem sechsten und zwölften Lebensmonat

Veränderungen der Haut → trocken, dünn, fleckig

Wachstum und Gewichtszunahme der Kinder ist gering → Kleinwuchs

Kopfhaar ist dünn und spärlich, oder nicht vorhanden

kleines Gesicht, große hervorstehende Augen

schnabelartig vorspringende Nase

prominente Stirn

1/2
Symptome von HGPS
2/2

vorgewölbter Bauch

Osteoporose, Gelenk- und Knochenprobleme entstehen

aufgrund Arteriosklerose (Verkalkung der Arterien) nehmen Durchblutungsstörungen zu und es kommt zu Herzinfarkten und Schlaganfällen

fehlendes Unterhautfettgewebe (Lipodystrophie)

allgemein kraniofaziale Disproportion

Entwicklung der Geschlechtsorgane ist verzögert oder bleibt aus

keine
anderen Alterserkrankungen wie Diabetes, Alzheimer o. grauer Star
alle Bilder www.progeriaresearchfoundation.com
Ursache von HGPS
Ort: Zellkern

Im Allgemeinen gelten Gene als Vorlage/Bauplan für jegliche Proteine mit verschiedensten Aufgaben

Durch Transkription und Prozessierung gelangen kopierte DNA Abschnitte (mRNA) aus dem Zellkern hinaus und können am Ribosom zu einem Protein translatiert werden
Grundlegende Vorgänge
Das Zytoskelett / Die Kernmembran
aus Proteinen aufgebautes Netzwerk im Zytoplasma

besteht aus unterschiedlichen Filamenten (fadenförmige Zellstrukturen)
- Mikrofilamente
- Intermediärfilamente
- Mikrotubuli

Funktion -> Stabilisierung der Zelle, Transporte
Allgemeine Vorgänge
Das LMNA (Lamin-A) Gen codiert für das Intermedärfilament Lamin A

Dieses wird in gesunden Zellen als Vorstufe Prälamin-A synthetisiert

an diese wird enzymatisch ein sogenannter Farnesylrest angehängt, welches das Prälamin-A zur Kernmembran bringt

dort wird der nicht mehr benötigte Farnesylrest mit einem Stück des Proteins abgeschnitten und es entsteht Lamin A


http://www.metabolic-disease.com/
Vorgang in einer gesunden Zelle
Ursache vom HGPS (2003)
spontane Punktmutation im LMNA Gen im Codon 608 auf Chromosom 1 q23

Ein einziger "Schreibfehler"; Cytosin wird durch Thymin ausgetauscht

stumme Mutation: aus GGC wird GGT = Glycin

eine neue Splicingstelle wird aktiviert, die mRNA um 150 Nukleotide kürzer, der Farnesylrest wird nicht mehr entfernt
- verstümmeltes Protein: "Progerin"

Lamin-A kann nicht mehr ins Zellkerngerüst eingebaut werden
Gensonne
chemgapedia.de
Vorgang in einer Progerie Zelle
metabolic-disease.com
Folgen von HGPS
Lamin-A verliert seine stabilisierende Funktion

Das Zellkerngerüst wird instabil und brüchig

Die Zellkerne sind nicht mehr ausreichend gestützt und deformieren sich

Zellen können sich nicht mehr regenerieren und verschleißen zunehmend oder sterben ab
scienceblogs.de
Behandlung von HGPS
aufgrund der genetischen Ursache ist bisher eine ursächliche Heilung nicht möglich

Hauptsächlich die Begleiterkrankungen werden medikamentös oder mit Physiotherapie behandelt

Wissenschaftler behandeln seit kurzem mit einem
Farnesyl-Transferase-Inhibitor
, welcher sich bereits bewährt hat

Das Risiko für Gefäßverschlüsse und Schlaganfälle wird mit u.a. mit Acetylsalicylsäure vorgebeugt
Das Werner-Syndrom
Progeria adultorum

betrifft Erwachsene ab der Pubertät und manifestiert sich im dritten Lebensjahrzehnt

1904 von Otto Werner erstmalig beschrieben
1/2
2/2
Das Werner-Syndrom
geschätzte Häufigkeit 1:1.000.000

durchschnittliche Lebenserwartung bei 54 Jahren

Vorkommen verstärkt in Japan 3:1.000.000

erste Symptome in der Pubertät
Symptome des Werner Syndroms
ausbleibender Wachstumsschub in der Pubertät als erstes Anzeichen

Haut ist weniger elastisch, faltig, fest, dünn, durchscheinend und es kommt zu Verhornungs- und Pigmentstörungen

Haarverlust oder Ergrauen

Stimme wird schwach, piepsig oder rau

Unterhautfettgewebe und die Muskeln bilden sich zurück
Symptome des Werner Syndroms
auch das sogenannte „Vogelgesicht“ kann sich entwickeln

Unterfunktion der Geschlechtsdrüsen

typische Alterserkrankungen wie Osteoporose, grauer Star und Arteriosklerose, Diabetes mellitus treten auf

Betroffenene neigen darüber hinaus vermehrt zu Krebserkrankungen
1/2
2/2
Ursache des Werner-Syndroms
Grundlegende Vorgänge
RecQ-Helikasen sind Enzyme die an der Reparatur, Replikation und Rekombination der DNA beteiligt sind
Die Rolle von Telomeren
aus Proteinen bestehenden Enden eines Chromosoms

verantwortlich für Schutz und Stabilität der Chromosomen

mit jeder Zellteilung verkürzen sich die Telomere, da bei der Replikation der Folgestrang nicht bis zum Ende des Telomers neu synthetisiert werden kann

Deshalb haben die Telomere eine zentrale Rolle beim Alterungsprozess
Ursache des Werner-Syndroms
Defekt des WRN Gens welches für die WRN Helikase codiert auf Chromosom 8 p12

Das WRN Protein ist an den Telomeren lokalisiert

Dieses ist nicht mehr funktionsfähig und die Telomere können nicht mehr ausreichend geschützt werden

Sie nehmen bei jeder Zellteilung zusätzliche und Schäden
Folgen des Werner-Syndroms
Die für die Alterung wichtigen Telomere verkürzen sich deutlich schneller

Es kommt aufgrund zu wenig funktionsfähiger Helikase zu Störungen
- bei der Zellteilung (Probleme bei der Entwindung)
- bei der Reparatur der DNA (Es sammeln sich Defekte an, das Krebsrisiko steigt)
- bei der Häufigkeit der Zellteilung

Sind die Enden der Chromosomen zu stark verkürzt, kann sich eine Zelle nicht mehr teilen -> Körpergewebe verliert Fähigkeit, sich zu erneuern
Behandlung des Werner-Syndroms
wie beim HGPS gibt es bisher keine ursächliche Heilung

hauptsächlich die zusätzlich auftretenden Alterserkrankungen werden behandelt

Beschwerden und Komplikationen werden vorgebeugt

Ziel der Therapie ist es, die Lebensqualität zu steigern
Tabellarischer Vergleich der Syndrome
nia.nih.gov
Bedeutung der Progerie Forschung
Forschung kann eine gezielte medikamentöse Behandlung möglich machen

Lebensqualität der Betroffenen kann gesteigert werden

Lebenserwatung kann hinausgezögert werden

Krankheit frühstmöglich zu diagnostizieren
Was hat die Forschung bisher erreicht?
Erst vor wenigen Jahren wurde die Gründe für Progerie genetisch festgestellt

Der Farnesyl-Transferase-Inhibitor wurde mit vielversprechendem Erfolg an Kindern getestet
- Gewichtszunahme
- stabilere Knochenstruktur
- verbessertes Hörvermögen
- elastischere Blutgefäße

Das HGPS als auch das WS können heute als Modell für das natürliche Altern gelten

Beide Syndrome sind komplex darstellbar
Welche Bedeutung hat die Progerieforschung für die allgemeine Wissenschaft?
beide Syndrome eignen sich unterschiedliche Ursachen der Zellalterung zu erforschen

Forschungsergebnisse können auch auf andere Krankheitsbilder angewendet werden

Bedeutung von Telomeren, Zellkerngerüst und Helikasen für das natürliche Altern kann besser verstanden werden

Pharma- und auch Kosmetikindustrie könnten ebenfalls von neuen Erkenntissen profitieren
In wie weit lohnt sich die Forschung?
Fazit
Quellen
Buchquellen:
• Michael Schophaus:
Zu jung, um alt zu sein
; Goldmann Verlag ; 2006
• Roland Frank:
Natura – Genetik und Immunbiologi
e; Ernst klett Verlag; 2003
• Susanne E. Becker:
Warum Lebewesen altern -Theorien und Modelle aus Biologie und Medizin
; Logos Verlag
Berlin; 2002
• Tara Rodden Robinson:
Genetik für Dummies;
Wiley-Vch Verlag; 2012
• Hrsg.: Jürgen Markl:
Biologie
; Ernst Klett Verlag, 2010
• Hrsg.: Prof. Ulrich Weber:
Biologie Oberstufe
; Cornelsen Verlag, 2007

Quellen
Internetquellen:
• Andreas Rheinländer:
Hutchinson-Gilford-Syndrom
http://flexikon.doccheck.com/de/Hutchinson-Gilford-Syndrom letzter Zugriff: 15.06.15., 16:12 Uhr
• Alexander Knoll:
Das Werner-Syndrom als Modell des natürlichen Alterns;
Stand: August 2009
http://scienceblogs.de/alles-was-lebt/2009/08/02/das-werner-syndrom/ letzter Zugriff: 16.06.15., 16:31
• Alexander Knoll:
RecQ-Helikasen -die Schutzengel des Genoms
; Stand: Juli 2009
http://scienceblogs.de/alles-was-lebt/2009/07/19/recq-helikasen-die-schutzengel-des-genoms/ letzter Zugriff
15.06.15, 16:18 Uhr
• Christa Windmüller:
Was ist Progerie?
http://www.progerie.com/ letzter Zugriff: 15.06.15.; 17:48 Uhr
• D. Lessel:
Werner-Syndrom. Eine prototypische Form der segmentalen Progerie
; Stand: Dezember 2012
http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4191733/ letzter Zugriff: 17.06.15., 11:34 Uhr
• Helga Anton-Beitz:
Zytostatikum hilft bei kindlicher Vergreisung;
Stand: Juni 2006; Tübingen
http://www.pharmazeutische-zeitung.de/index.php?id=855 letzter Zugriff: 14.06.15, 16:13 Uhr
• Onmeda Redaktion:
Progerie Typ I; Progerie Typ II;
Stand: 18.Juni 2014
www.onmeda.de/krankheiten/progerie_1 letzter Zugriff: 16.06.15., 13:14 Uhr
www.onmeda.de/krankheiten/progerie_2 letzter Zugriff: 16.06.15., 13:14 Uhr
• Progeria Research Foundation
: Häufig gestellte Fragen (FAQ)
http://www.progeriaresearch.org/progeria_101.html letzter Zugriff: 16.06.15, 18:19 Uhr
• Tobias Maier:
Die seltsame Krankheit des Benjamin Button;
Stand: Februar 2009
http://scienceblogs.de/weitergen/2009/02/die-seltsame-krankheit-des-benjamin-button
letzter Zugriff: 15.06.15., 15:44 Uhr
Gliederung
Einführung in die Thematik
Vorstellung der Leitfrage
Das Hutchinson-Gilford-Syndrom
- Krankheitsbild
- Symptome
- Ursache
- Folgen
- Behandlungsmöglichkeiten
Das Werner-Syndrom
- Krankheitsbild
- Symptome
- Ursache
- Folgen
- Behandlungsmöglichkeiten
Merkmal
HGPS
WS
Betroffen:
erste Symptome:

Vollbild der Krankheit:
Erbgang:

betroffenes Chromosom:
Verbreitung:
Ursache:

Kleinkinder
zwischen 6 und 12 Monaten
mit 3 Jahren
autosomal-dominant
Chromosom 1

zufällig
stumme, spontane Punktmutation
Erwachsene
in der Pubertät/Lebensmitte
mit etwa 30 Jahren
autosomal-rezessiv

Chromosom 8

vermehrt in Japan
Nonsense-Mutation, Deletionen und/oder Insertionen oder Substitutionen
Tabellarischer Vergleich der Syndrome
2/2
Symptom
HGPS
WS
Kleinwuchs:
piepsige Stimme:
Osteoporose:
Arteriosklerose:
Haarausfall:
Katarakt:
erhöhtes Alzheimer Risiko:
erhöhtes Krebs-/Tumorrisiko:
Verlust des Unterfettgewebes:
pergamentartige Haut:
Diabetes:

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1/2
Gliederung
2/2
tabellarischer Vergleich der Syndrome

Bedeutung der Forschung

Was hat die Forschung bisher erreicht?

Bedeutung für die allgemeine Wissenschaft

Fazit

Quellen
cancersymptoms.org
lukrativer Aspekt muss berücksichtigt werden; Forschung ist sehr teuer

Indem Behandlungsmöglichkeiten für Progerie gefunden werden, könnten diese auch der Schlüssel für die allgemeine Behandlung altersassozierter Erkrankungen sein

Das Rätsel des Alterungsprozesses ist seit langer Zeit von hohem wissenschaftliche Interesse und Gegenstand der Forschung

Die Progerieforschung lohnt sich, da diese positive Konsequenzen für die Allgemeinheit mit sich bringen könnte

Das Altern im Allgemeinen betrifft nicht nur Progerie Patienten, sondern einen jeden Menschen

Die Progerieforschung kann dazu beitragen dem Alterungsprozess auf die Spur zu kommen und eventuell zu verzögern

Ursachen des Alterns finden oder gar beeinflussen zu können, wären ein Meilenstein der Wissenschaft
cancersymptoms.org
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