Integration der Organsysteme
 
Lebensalter und Körperfunktionen
 
 
© H. Hinghofer-Szalkay

Amadori-Verbindungen: Mario Amadori
Gerontologie:
γέρων = Greis, λόγος = Lehre
Hayflick-Grenze: Leonard Hayflick
Hormese: ὁρμᾶω = antreiben, bewegen
Maillard-Reaktion: Lous C. Maillard
Presbyakusis:
πρέσβυσ = alt, ἀκούειν = hören
Presbyopie: πρέσβυσ = alt, ὤψ = Auge
Progerie: πρό = vor, γέρων = Greis („frühes Alter“)
Telomerase: τέλος = Ende, μέρος = Teil


Altersbedingte Anpassungen physiologischer Funktionen treten in jeder Lebensphase auf. Im frühen Erwachsenenalter sind die Körpersysteme maximal belastbar; soweit Einschränkungen der Leistungsreserven in höherem Alter durch Inaktivität bedingt sind, können sie durch Training minimiert werden.

Physiologische Alterungsvorgänge sind auf molekularer, genetischer, chromosomaler, zellulärer, organismischer und systemischer Ebene zu sehen. Die Wissenschaft von physiologischen Alterungsvorgängen heißt Gerontologie.

Zu den typischen Alterungszeichen gehören z.B. Einschränkung der Akkommodationskraft durch Abnahme der Linsenelastizität (Presbyopie), Verringerung der auditiven Empfindlichkeit durch herabgesetzte Neuronenzahl (Presbyakusis), abnehmende immunologische Kapazität (Infektanfälligkeit).

Der Alterung liegen unterschiedliche Mechanismen zugrunde, wie z.B.:

   -- Abnehmende Belastung senkt Widerstandskraft und Funktionsfähigkeit (Inaktivitätsatrophie)

   -- Die Bandbreite von Reaktionen des Immunsystems auf mikrobiologische Herausforderungen nimmt ab (Infektanfälligkeit usw)

   -- Der Stoffwechsel erzeugt laufend reaktionsfreudige Moleküle (Radikale), die Nukleinsäuren, Proteine und Lipide verändern (oxidativer Stress). Der Organismus schützt sich mit Antioxidantien und Reparaturmechanismen: “Radikalfänger” (Vitamine, Enzyme) machen freie Radikale unschädlich, DNA-Schäden werden korrigiert (repair) - Fähigkeiten, die in höherem Alter abnehmen

   -- Der lebenslange Energieumsatz (Glukoseabbau, Sauerstoffverbrauch) wirkt im Sinne molekularer Veränderungen (Glykosylierung von Proteinen), die mit Alterungsprozessen zusammenhängen (AGEs = advanced glycosylation end-products).

Kalorienarme Ernährung kann den Alterungsprozess bremsen, sofern genügend essentielle Nährstoffe zugeführt werden ("Calorie restriction with optimal nutrition").

Wichtig ist die fortlaufende Stimulation physiologischer Systeme, um deren funktionelle Bandbreite aufrechtzuerhalten (körperliches und geistiges Training).


Übersicht Lebensstil und Umwelt Stoffwechsel Verdauungssystem Bewegungssystem Haut Kreislauf Immunsystem Niere Atmung Sinne Nervensystem Sexualfunktionen
 

>Abbildung: Das Enzym Telomerase
stellt "abgenutzte" Chromosomenenden (Telomere) wieder her
Rechtes Bild nach einer Vorlage in Nature, April 25, 2010 / Watching the Detectives

Die Telomerase ersetzt kurze DNS-Sequenzen (Telomere) am Ende von Chromosomen, die sonst mit jeder Mitose kürzer werden. Bei Erreichen der "Hayflick-Grenze" (maximale Teilungszahl somatischer Zellen) kommt es zu keinen weiteren Mitosen

Funktionsstärke und Belastbarkeit physiologischer Systeme ist altersabhängig. Neugeborene haben das höchste Entwicklungspotential, ihre Organe sind allerdings noch nicht voll entwickelt (z.B. Niere, Leber, s. unten). Zahlreiche "Normwerte" und Referenzbereiche sind vom Lebensalter abhängig. Angaben bezüglich "physiologischer" Werte beziehen sich meist auf (junge) Erwachsene, was selten dazugesagt wird. Die meisten Systeme und Funktionen sind im frühen Erwachsenenalter am stärksten belastbar und anpassungsfähig.

Wie sich "Alterung" einer konkreten physiologischen Leistung bzw. in einem bestimmten System auswirkt und ob dies als vor- oder nachteilig betrachtet werden kann, ist im jeweiligen Zusammenhang zu beurteilen. Aus dem Altern resultieren sowohl Schwächen (Funktions- und Leistungseinbußen) als auch Stärken (Erfahrung, Wissen, Fähigkeiten, Handlungsstrategien).

Das maximal erreichbare Alter des Menschen wird mit ≈120 Jahren angenommen. Die Telomerenlänge scheint nicht der limitierende Faktor zu sein, vielmehr hängt die Alterung von der Kombination zahlreichen Faktoren ab. Unterforderung physiologischer Systeme führt zum Nachlassen von Leistungsfähigkeit und Widerstandskraft
(Deconditioning).

  
  So bewirkt Bettlägrigkeit (oder Schwerelosigkeit) Schwund der Knochen- und Muskelmasse (geringere mechanische Belastung verschiebt das Funktionsgleichgewicht in Richtung Abbau) und

     Kreislaufprobleme (Ausbleiben orthostatischer Belastung reduziert das Blutdruckregulationsvermögen);

  
  übertriebene Hygiene lässt das Immunsystem schwächeln (mangelnde Herausforderung); etc.

Gerontologie beschäftigt sich mit physiologischen Alterungsvorgängen. Diese werden auf der Ebene von Molekülen, Genen, Chromosomen (Telomere?), Zellen und Organfunktionen (Systemphysiologie) untersucht.

Es kommt u.a. zur Abnahme der zellulären Reparationsfähigkeit (Aktivierung von “Suizid-Genen”?). Die seltene Erkrankung Progerie
zeigt, dass Altern nicht einfach als “natürlicher Verschleiß” aufgefasst werden kann: Progeriepatienten haben Defekte der Reparaturmechanismen, die normalerweise physiologische Verschleißerscheinungen beheben.




  Verschiedene Maßnahmen (hochwertige Kost, Lebensstil etc) und gesundheitserhaltende Stoffe (z.B. Sirtuine: "Anti-Aging-Enzyme"?) können Faktoren beeinflussen, die mit zunehmendem Alter bedeutsam werden.

Ein wichtiger Aspekt ist der Energieumsatz: Versuchstiere, die mit hochwertigem, aber kalorienarmem Futter ernährt werden, zeigen eine Lebensverlängerung bis zu ≈50% (high / low diet, CRON - Calorie Restriction with Optimal Nutrition - reich an essentiellen Nahrungsbestandteilen, aber energiearm).
 

<Abbildung: "ROS-Waage"
Nach Mao L, Franke J. Hormesis in Aging and Neurodegeneration - A Prodigy Awaiting Dissection. Int J Mol Sci 2013; 14: 13109-28

Einerseits verursachen freie Radikale (ROS, reactive oxygen species) Schäden an Protein-, DNS- und Lipidmolekülen (linke Waagschale). Andererseits induzieren sie adaptive Reaktionen des Organismus (rechte Waagschale)

Damit hängt auch die Wirkung von Sauerstoff- und Stickstoffradikalen (ROS reactive oxygen species, RNS reactive nitrogen species) zusammen (nicht alle "reaktiven Spezies" sind freie Radikale). Der Stoffwechsel erzeugt reaktionsfreudige Moleküle, die Zellen schädigen können: Nukleinsäuren, Proteine und Lipide nehmen in erster Linie Schaden (oxidativer Stress).

Die Anwesenheit von ROS ruft adaptive Vorgänge auf den Plan
, welche die schädlichen Auswirkungen konterkarieren (<Abbildung):

     Antioxidantien,

     Radikalfänger,

     Hitzeschockproteine,

     Unfolded Protein Response (UPR) - zelluläre Stressantwort zur Wiederherstellung normaler Funktionen (Abbau falsch gefalteter Proteine, Synthese von Chaperonen)

     Reparaturmechanismen (DNA repair),

     Zellproliferation oder (bei hoher Belastung)

     Apoptose und Autophagie.
  Die Lebenserwartung hängt u.a. von diesem Gleichgewicht ab: Im niedrigen ROS-Konzentrationsbereich überwiegt der anregende Effekt auf adaptive Antworten, ROS
verlängern hier die Dauer der gesunden Lebensspanne; in höherem ROS-Konzentrationsbereich hingegen überwiegt der schädigende Effekt, Gesundheit und Lebenserwartung nehmen mit weiter zunehmender ROS-Belastung ab.

Das Optimum liegt vielleicht bei einer ROS-Belastung von <100 µM (korreliert mit der höchsten Lebenserwartung) - ROS triggern zelluläre Schutzmechanismen. An diesem Beispiel läßt sich das
Prinzip der Hormese zeigen (Mitochondrien: "Mitohormese"): Geringe Dosen können eine positive Wirkung auf den Organismus haben, weil sie adaptive Schutzreaktionen anregen (Prinzip der "Abhärtung").
 

>Abbildung: Glutathionsystem


Glutathion dient als Oxidationsschutz - es macht Wasserstoffperoxid und Sauerstoffradikale unschädlich. Über die Thiolgruppe (HS-) werden Elektronen abgegeben, der entstehende Wasserstoff kann dann oxidierte Moleküle reduzieren.

Die Glutathion-Peroxidase (sie benötigt Selen) verwandelt Wasserstoffperoxid in Wasser und lässt dabei Glutathion-Disulfid (G-S-S-G) entstehen. Dieses wird anschließend wieder zu Glutathion (GSH) zurückverwandelt (regeneriert) - das macht zusammen mit FAD die Glutathion-Reduktase, die dazu NADPH / H+ benötigt

Antioxidantien wie die Vitamine A, C, und E und Enzyme wie Superoxiddismutase (wandelt Superoxid-Anionen zu Wasserstoffperoxid um) sowie Glutathionperoxidase (reduziert Peroxide, >Abbildung) verlangsamen oder verhindern die Oxidation anderer Substanzen und machen Radikale unschädlich (“Radikalfänger”). Obst und Gemüse enthalten reichlich Antioxidantien.

Glutathionperoxidase enthält Selen, Selenmangel schwächt Radikalabwehr und Immunfunktion. Man nimmt an, dass die Fähigkeit zum Abbau von Produkten des Radikalstoffwechsels mit dem Alter abnimmt und das Gewebe für Schädigungen und Zelluntergang anfälliger wird, und empfiehlt Ernährung, die reich an Vitaminen und Spurenelementen ist.

Zucker wirkt im Sinne molekularer Veränderungen, die mit Alterungsprozessen zusammenhängen (Amadori-Verbindungen entstehen als 2. Stufe der Maillard-Reaktion
; Advanced Glycosylation End-products: AGEs. Solche nicht-enzymatisch entstandenen Zucker-Eiweiß-Verbindungen (Glykosilierung) verschlimmern degenerative Vorgänge; die Tendenz zu ihrer Bildung nimmt mit erhöhtem Glukosespiegel (Diabetes mellitus!) zu.




  Stoffwechsel. Der relative (auf Körpergewicht bzw. Hautoberfläche bezogene) Energieumsatz nimmt mit zunehmendem Alter ab (maximale Sauerstoffaufnahme von z.B. ≈50 auf ≈35 ml/kg/min in einer untrainierten männlichen Population). Dies gilt insbesondere für den Wasseraustausch (Kleinkinder setzen täglich über 50% ihres extrazellulären Flüssigkeitsvolumens mit der Außenwelt um, Erwachsene ≈15%). Die Elimination von Medikamenten ist bei Kleinkindern und alten Menschen geringer als bei Erwachsenen, die Wirksamkeit (Verweildauer) daher erhöht.

Das Verteilungsmuster von Medikamenten im Körper ist altersabhängig, weil eine Tendenz zur Zunahme des Anteils von Fettgewebe am Körpergewicht besteht (bis +100%), was die Speicherung lipophiler Stoffe (Hormone, Pharmaka,..) in der Lipidphase erhöht. Das Gesamtkörperwasser nimmt im Alter um bis zu 20% ab, ebenfalls das Serumalbumin.


Neugeborene haben im Pankreas ≈200,000 Langerhans-Inseln; Erwachsene 1-2 Millionen.

  Verdauungssystem. Bei vaginaler Entbindung kommt es zu rascher Übertragung mütterlicher Mikroben auf das Neugeborene, dessen Darmflora nach etwa einem Monat stabil etabliert ist (bei durch Kaiserschnitt Entbundenen dauert dieser Prozess länger, auch das mikrobielle Muster ist anders zusammengesetzt). Zuerst überwiegen Kolibakterien und Streptokokken; erst nach 1-2 Jahren stellt sich eine Darmflora ein, deren Muster der von Erwachsenen entspricht.

Neugeborene resorbieren eine beträchtliche Menge Protein direkt aus dem Kolostrum - mittels Endozytose, also ohne vorherigen Abbau zu Aminosäuren, Di- und Tripeptiden. Dieser Mechanismus erlaubt die Aufnahme von (teils) unveränderten Immunglobulinen aus der Muttermilch direkt in das Blut des Neugeborenen.

Darmschleimhautzellen
bringen auf diese Weise etwa jedes zehnte, die auf Proteinaufnahme spezialisierten M-Zellen etwa jedes zweite Eiweißmolekül unbeschadet aus dem Darmlumen in das Interstitium des Babys (jeweils 0,2 µg/h/cm2 Mukosaoberfläche - "direkter Pfad"). Der Mechanismus der Protein-Endozytose bleibt etwa während der ersten 6 Monate postpartal bestehen, nachher wird er hormonell weitgehend "abgestellt" (closure). Im späteren Lebensalter ist die direkte Proteinaufnahme nur noch minimal.

Die Leber ist während der Fetalzeit (2.-8. Entwicklungsmonat) an der Blutbildung beteiligt; diese wird graduell in das rote Knochenmark verlagert. Nach der Abtrennung vom Plazentarkreislauf muss die Leber des Neugeborenen die Umbau- und Eliminationsfunktion komplett übernehmen, an der vorher die Leber der Mutter beteiligt war. Die eingeschränkte Bilirubinausscheidung äußert sich im icterus neonatorum, die metabolische Kapazität nimmt dann aber innerhalb von Tagen so zu, dass sich die Bilirubinwerte stabilisieren und anschließend normalisieren. Die Leberzellen sind äußerst aktiv; das Verhältnis Lebermasse / Körpermasse ist bei Neugeborenen und Kleinkindern sehr hoch (mit 6 Monaten 1:10, im Vergleich zu 1:50 beim Erwachsenen).

Der Natrium-Taurocholat Kotransporter NTCP übernimmt zum großen Teil die Resorption von Gallensalzen in die Leberzellen. Er ist bei Neugeborenen nur schwach ausgebildet, die Rezirkulation des Gallensäurepools muss sich erst entwickeln.


Ab dem 5. Lebensjahrzehnt reduzieren sich Gewicht und Durchblutung der Leber. Die Masse der Leber nimmt um bis zu 40% ab, die Durchblutung um bis zu 50%; die Aktivität der Leberenzyme sinkt, und viele Medikamente werden langsamer abgebaut, so dass geringere Dosierungen angebracht sind:
Beträgt der First-pass-Effekt für einen bestimmten oral applizierten Arzneistoff beim jungen Menschen z.B. 90%, bedeutet das, dass 10% des mit dem Darm aufgenommenen Pharmakons in die Blutbahn gelangen (10% Bioverfügbarkeit). Reduziert sich der Effekt im Alter z.B. auf 80%, werden nunmehr 20% des Pharmakons in den systemischen Kreislauf weitergegeben, d.h. die Bioverfügbarkeit dieses Pharmakons hat sich verdoppelt
(Reduktion des first-pass-Effekts von 90 auf 80%).

Die Magenschleimhaut kann mit zunehmendem Alter atrophisch werden und neigt dann zu entzündlichen Veränderungen (Gastritis). Der Dünndarm nimmt an Masse ab und büßt an Regenerations- und Resorptionsfähigkeit ein. Die für die Peristaltik verantwortliche Muskulatur (muscularis propria) nimmt typischerweise ab, die glatte Muskulatur in der Schleimhaut (muscularis mucosae) hingegen zu.

Resorption: Die Resorptionskapazität des Darms ist bei älteren Menschen nur wenig verändert; Pharmaka werden fast genauso gut aufgenommen wie bei jüngeren Personen. Die Resorptionsgeschwindigkeit kann allerdings wegen der abnehmenden enteralen Perfusion verringert sein.

Stuhl-pH: Der Stuhl von gestillten Neugeborenen ist mäßig sauer (pH≈5,1), kuhmilchernährte Säuglinge haben einen Stuhl-pH von ≈6,5 (Erwachsene: 6,5-7,3).

Ernährung. Kalorienarme Ernährung kann den Alterungsprozess bremsen, sofern genügend essentielle Nährstoffe zugeführt werden. Der relative Eiweißbedarf beträgt im Alter 1.2-1.5 g/kg/Tag, was Umstellung auf höherwertige Kost erfordern kann. Wenn die insgesamt konsumierte Nahrungsmenge abnimmt, muss auf die biologische Wertigkeit der Speisen (Vitaminreichtum, Spurenelemente) besonders geachtet werden, auch in Hinblick auf den Radikalstoffwechsel.



 
  Bewegungssystem. Das Erlernen und Anpassen der Motorik ist ein kontinuierlicher Prozess. Zentrale "Mustergeneratoren" (central pattern generators) beginnen schon früh in der fetalen Entwicklung, Bewegungsabfolgen auszulösen - auch ohne sensorischen Input (d.h. die Generierung von Bewegungsabläufen erfolgt nicht "reflektorisch", sondern spontan endogen, und ist auch altersspezifisch). Es werden verschiedene Bewegungsmuster "durchgespielt", deren zeitlicher Ablauf mit Intaktheit und Reifung der motorischen Zentren korreliert.

Auch nach der Geburt
entwickeln sich die motorischen Fähigkeiten in einer typischen Abfolge (Sitzen mit 6 Monaten, erste Schritte mit einem Jahr etc). Dies hängt mit der Reifung motorischer Systeme (u.a. Pyramidenbahn) zusammen, welche erst mit der Pubertät vervollständigt ist.
 
Über Wachstumsmuster des Bewegungsapparats mit dem Alter s. dort.
 

<Abbildung: Altersbedingte Veränderungen im Bewegungssystem
Nach: Novotny SA, Warren GL, Hamrick MW. Aging and the Muscle-Bone Relationship. Physiology 2015; 30: 8-16

Die in der Abbildung erwähnten Veränderungen können die Fähigkeit des Knochens, auf anabole Signale zu antworten, beeinträchtigen

Für das Verständnis der Alterungsvorgänge im Skelettsystem ist zu berücksichtigen, dass Knochen und Muskulatur wechselseitig interagieren; sowohl direkt mechanisch als auch endokrin und parakrin, also molekular. So wirken Myokine nicht nur auf den Muskel, sondern auch auf den Knochen; herabgesetzte Myokinproduktion im Alter hat daher auch einen atrophisierenden Effekt auf den Knochen.

Die altersbedingten Veränderungen, die zur Reduktion der Kraftentfaltung im Bewegungssystem führen, sind vielfältig (<Abbildung):

Knochen, Knorpel, Gelenke:
Die höchste Knochendichte erreicht der Mensch in einem Alter von 25-30 Jahren. Dann nimmt sie im Allgemeinen mit dem Alter zunehmend ab, zusammen mir der mechanischen Belastbarkeit (Osteoporose). Ursache sind verringerte mechanische Belastung und hormonelle Umstellungen, insbesondere nach dem Klimakterium. Die Dicke der Bandscheiben nimmt ab und damit die Körpergröße (evt. verstärkt durch Osteoporose der Wirbelkörper), weiters die Beweglichkeit der Gelenke.
 

>Abbildung: Knochendichte (gemessen am Kalziumgehalt) als Funktion des Lebensalters
Nach einer Vorlage bei cnx.org

Während der Menopause kommt es bei Frauen zu einem deutlichen Knick in der Verlaufskurve

Auslösend sind mehrere Faktoren:

   Hormonelle Veränderungen: Die Abnahme des Östrogenspiegels führt zu stärkerer Zunahme der Osteoklasten- als der Osteoblastentätigkeit, was insgesamt die Knochendichte senkt und das Frakturrisiko steigert

   Bewegungsmangel (mechanische Belastung übt auf Knochen und Gelenke einen trophischen Effekt aus)

   Eingeschränkte metabolische Erneuerung

   Fehlernährung

   Krankheitsbedingte degenerative Prozesse

Im Alter nimmt die Zahl der Osteozyten im Knochen ab ("leere Lakunen"), vor allem unter dem Periost. Das hemmt Knochenaufbau und Regenerierungskapazität. Zudem lagern sich Fettzellen in den Knochen ein. Schließlich reagieren die Zellen nicht mehr so gut auf endokrine (Parathormon) und parakrine Faktoren (Wachstumsfaktoren).


Skelettmuskulatur: Mit dem Alter nimmt die Masse (-20%) und funktionelle Belastbarkeit der Muskeln ab (Sarkopenie). Die Ursachen sind vielfältig: Die Zahl der Typ-II- (fast twitch) Fasern nimmt ab, sie werden teilweise durch Typ-I-Fasern ersetzt (wenngleich sich auch deren Kraft infolge mangelnder Belastung reduziert). Größe und Durchmesser der Muskelfasern nehmen generell ab; motorische Vorderhornzellen gehen da und dort zugrunde, und Fettzellen treten vermehrt im Muskelgewebe auf. Schließlich kommt es auch zu degenerativen Vorgängen an den motorischen Endplatten.

Regelmäßige Belastung sowie adäquate Ernährung (z.B. ausreichend Eiweiß) sind wesentliche Faktoren, um dem Altersabbau vorzubeugen. Das erhöht Gesundheit und Lebensdauer. Studien haben ergeben, dass bereits regelmäßig durchgeführte tägliche Spaziergänge die Lebenserwartung um mehrere Jahre verlängern können.



 
  Haut. Größe und Verteilung der Hautoberfläche sind altersabhängig: Bei Neugeborenen und Kindern ist der Anteil der Hautfläche von Kopf und Rumpf in Relation zur Gesamtfläche höher als bei Erwachsenen. Unmittelbar nach der Geburt sinkt die Körpertemperatur: relativ große Hautoberfläche, geringe thermische Isolierung, ungenügende Thermoregulation.

Im Alter kann die Versorgung mit Mechanorezeptoren abnehmen, was das Tastempfinden reduziert. Auch zeigen sich unregelmäßige Pigmenteinlagerung, Haarverlust, Verhärtung und Abnahme des Wassergehalts - die Haut wird trockener. Durch verringerten Abbau immer auftretender Zucker-Eiweiß-Vernetzungen (Glykosylierungsprodukte) büßt das Bindegewebe an elastischer Dehnbarkeit ein. “Orangenhaut” (Cellulite) ist eine lokale Vermehrung von bindegewebiger Grundsubstanz und Flüssigkeit (infolge mangelhaften Lymphabflusses) sowie Fettzellen. (Die Bezeichnung “Zellulitis” ist irreführend.)



 

>Abbildung: Herzfrequenz des Feten - vom Beginn der Herzschläge bis zur Geburt
Nach DuBose TJ, Cunyus JA, Johnson L. Embryonic Heart Rate and Age. J Diagn Med Sonography 1990; 6:151-7

Herzfrequenzwerte von mehreren tausend Feten als Funktion des Lebensalters

  Kreislauf. Mit der 5. Gestationswoche sind fetale Herzschläge nachweisbar: Sie erfolgen zunächst mit einer Frequenz von ≈85 Schlägen pro Minute (bpm: beats per minute); die Frequenz beschleunugt sich dann etwa 3 Wochen lang linear um ca. 3,3 bpm pro Tag, bis in der 9. Gestationswoche ein Wert von etwa 175 bpm erreicht wird (>Abbildung). Dann sinkt die Frequenz wieder auf Werte um die 150 bpm (um die 15. Woche) und bleibt dann ziemlich konstant auf diesem Wert; bis zur Geburt ist er auf ≈140 bpm leicht gesunken.

Die Ruhepulsfrequenz ist bei Neugeborenen (≈140 Schläge pro Minute) mehr als doppelt so hoch wie beim Erwachsenen. Noch bei zehnjährigen Kindern beträgt die Ruhefrequenz ≈90/min, erst beim Erwachsenen stellt sie sich auf 60-70/min ein - je nach Trainingszustand: Athleten haben Ruhepulswerte um die 50 bpm, völlig Untrainierte um die 80 bpm - ziemlich unabhängig vom Alter.


Das Herzminutenvolumen beträgt beim Neugeborenen ≈0,25 l/min/kg KG (knapp 0,9 l/min), beim Erwachsenen ≈0,07 l/min/kg KG - im Ruhezustand und bei aufrechter Körperhaltung ≈5 l/min (im Liegen ≈7 l/min), und nimmt mit dem Alter (70jährige) bei mangelndem Trainingszustand auf <3 l/min ab. (In diesem Alter hat das Herz bereits 150-200 Millionen Liter Blut gefördert und etwa 3 Milliarden mal geschlagen.)

Die Dehnbarkeit der Gefäßwände nimmt mit zunehmendem Alter oft - nicht immer! - ab (Arteriosklerose), was zu Abnahme des Windkesseleffekts (Erhöhung des systolischen Drucks) und Zunahme der Pulswellengeschwindigkeit führt und das Herz stärker belastet, weil dieses zusätzlich zur Druck-Volumen-Komponente dann auch eine erhöhte Beschleunigungsarbeit leisten muss.

Blutdruck: Der mittlere Ruheblutdruck des Neugeborenen beträgt ≈9 kPa (≈70 mmHg), des Erwachsenen ≈13 kPa (≈100 mmHg - Näheres s. dort). Funktionsbedingte Blutdruckschwankungen (Aufregung, Belastung) sind in der Jugend besonders stark ausgeprägt.

Altern bedingt
(bei gesunder Lebensweise) nicht notwendigerweise einen Anstieg des Ruheblutdrucks; tritt dies auf, dann durch Abnahme der Dehnbarkeit der Arterienwände (erhöhte Nachlast wirkt sich vor allem auf den systolischen Druck aus). Die Blutdruckregulation kann sich mit dem Alter verändern. Die Empfindlichkeit des Barorezeptorreflexes nimmt ab, die Autoregulationsmechanismen können eingeschränkt sein; dies wirkt sich u.a. auf die Gehirndurchblutung aus.

Die Kapillarwände (Basalmembran) nehmen mit dem Alter oft an Dicke zu, der Stoffaustausch zu den Geweben ist dadurch erschwert.



 


  Blut. Der Hämatokrit beträgt bei Neugeborenen >50% (gibt hohe Sauerstofftransportkapazität), bei Einjährigen ≈35%, bei Erwachsenen ≈40% (Männer 40-50, Frauen 37-47%). Daraus ergeben sich unterschiedliche Hämoglobinwerte (Hb-Konzentration in den Erythrozyten ≈340 g/l). Bei Veränderungen im Blutbild mit dem Alter ist zu berücksichtigen, dass Abnahme der körperlichen Aktivität zu verringerter Blutbildung führt.

Die Leukozytenzahl beträgt bei Neugeborenen 15-40 Tausend pro µl Blut, bei Einjährigen um die 10 Tausend, bei Erwachsenen 4-11 Tausend/µl.


Die Zahl der Blutplättchen im Blut ist mit dem Alter leicht rückgängig (16-30 Jahre ≈0,21-0,40 x 106/µl, >60 Jahre ≈0,18-0,37
x 106/µl).

Die Albuminmenge im Blutplasma sinkt im Alter um etwa 20%, was eine Verringerung entsprechender Transportkapazitäten bedeutet. (Auch das Körperwasser ist um ≈20% reduziert.)

Das rote Knochenmark weicht mit Beginn des 5. Lebensjahrzehnts allmählich bindegewebigen Strukturen und Fettzellen; mit 70 Jahren hat das Knochenmarkpunktat etwa die Hälfte der Zelldichte des Jugendlichen. Die Lymphozytenzahl im Blut nimmt um 20-30% ab, bedingt durch die Involution der Thymusdrüse und verknüpft mit einer verringerten Leistungsfähigkeit des spezifischen und unspezifischen Immunsystems.
 



 

<Abbildung: Zunehmende Infektionsanfälligkeit mit dem Alter
Nach: Fink AL, Klein SL. Sex and Gender Impact Immune Responses to Vaccines Among the Elderly. Physiology 2015; 30: 408-16

Mit der Antikörperreaktion auf immunologische Stimuli nimmt die Effektivität von Schutzimpfungen in zunehmendem Lebensalter ab - bei Männern möglicherweise stärker als bei Frauen. Der Abfall der Geschlechtshormonspiegel trägt wahrscheinlich zu diesem Effekt bei

  Immunsystem. Während der Entwicklung des Fetus bilden sich verschiedenste Lymphozyten, auch solche, deren Rezeptoren auf normale, körperspezifische Molekülmuster passen. Sie werden durch einen speziellen Ausleseprozess vernichtet, so dass beim routinemäßigen “Check” normaler Körperzellen dann zeitlebens keine Reaktion der Lymphozyten auftritt - die potentiell gefährlichen sind ausgeschaltet worden.

Die Bildung von Antikörpernin B-bzw. Plasmazellen funktioniert normalerweise lebenslang effizient - allerdings nimmt sie mit dem Lebensalter nach Eintritt in die Postreproduktionsphase allmählich ab (<Abbildung). Die Neubildung von T-Zellen im Thymus nimmt mit zunehmendem Alter deutlich ab, sodass man insbesondere gegen Virusinfektionen (zytotoxische T-Zellen!) anfälliger wird. Deshalb wird empfohlen, Impfungen entsprechend vorausschauend zu planen, z.B. schon im 5. Lebensjahrzehnt in Hinblick auf Reisen, die man für 60+ plant.

Auffallend ist die starke Altersabhängigkeit der Produktion von Thymosinen. Diese von der Thymusdrüse gebildeten Steuerpeptide zeigen in den ersten beiden Lebensjahrzehnten die höchste Sekretionsrate, dann nimmt diese laufend ab und erreicht schon jenseits der 4. Lebensdekade sehr niedrige Werte. Die thymusabhängige Immunität steigt bis zur Adoleszenz an und nimmt dann - allerdings weniger steil - wieder ab; altersassoziierte Erkrankungen (Infektionen, Autoimmunerkrankungen, Krebs) nehmen an Häufigkeit jenseits der 50 deutlich zu.




 
  Nierenfunktion. Die Nieren sind etwa 6 Wochen nach der Geburt voll funktionsfähig. Auf die Körperoberfläche normierte glomeruläre Filtration und Tubulusfunktion sind beim Neugeborenen wesentlich geringer als beim Erwachsenen, daher ist die Verweildauer von Medikamenten, die renal ausgeschieden werden, etwa 5-fach höher.

Die Filtrationsleistung nimmt innerhalb weniger Monate um einen Faktor von ≈10 zu, um mit 6 Monaten doppelt so hoch zu liegen wie bei Erwachsenen. Mit 2 Jahren werden für Erwachsene typische Referenzwerte erreicht (>Abbildung).

Die glomeruläre Filtration reduziert sich um ≈1% pro Jahr,
z.T. bedingt durch reduzierte Kapillarpermeabilität; die Zahl der Nephrone bis zum 8. Lebensjahrzehnt um ≈30%. Zwar wird dieser Ausfall durch Vergrößerung der restlichen Nephrone kompensiert, aber die glomeruläre Filtrationsrate nimmt dennoch ab.

Renaler Plasmafluss und glomeruläre Filtration sinken mit Alter 75 auf etwa die Hälfte der Erwachsenen-Referenzwerte. Der Kreatininspiegel bleibt im Wesentlichen unverändert, da im Allgemeinen auch die Muskelmasse abnimmt; auch bei "normalen" Kreatininwerten muss daher die Dosierung entsprechender Medikamente mit zunehmendem Alter reduziert werden.

Flüssigkeitsumsatz: Ein gesunder Säugling mit 7 kg KG setzt täglich etwa 10% seines Körpergewichts an Wasser um (Aufnahme per os 620 ml/d, Oxidationswasser 80 l/d; Abgabe mit Urin 500 ml/d, über Atmung und Haut 170, als Stuhl 30 ml/d). Bei einem Erwachsenen ist die Umsatzzahl nur ein Drittel davon (etwa 3,5% des Körpergewichts pro Tag).




  Atmung. Die Ruhe-Atemfrequenz des Neugeborenen beträgt ≈50 Atemzüge / Minute, bei Kindern im Volksschulalter ≈20/min, bei Erwachsenen ≈12/min.

Die embryonale Luftröhre teilt sich zunächst in zwei Lungenknospen, diese rechts in drei, links in zwei Äste - die Anlagen der Lappenbronchien. Die Bronchien teilen sich dichotomisch weiter, bis zum Ende des 2. Trimenons etwa 17 Aufzweigungen gebildet sind. Weitere 6 Teilungen erfolgen nach der Geburt.
 

>Abbildung: Immunologische "Reifung" der Lunge
Nach Quinton LJ, Walkey AJ, Mizgerd JP,
Integrative Physiology of Pneumonia. Physiol Rev 2018; 98: 1417-64

Durch Kontakt mit, bzw. Infektionen durch Mikroben verändert sich der Immunapparat der Lunge: Neugeborene verfügen über Treg-Lymphozyten, in der Lunge erwachsener Personen finden sich hingegen zahlreiche Gedächtniszellen sowie Anteile von bronchusassoziiertem lymphoidem Gewebe (BALT), dendritische Zellen, innate lymphoid cells (ILCs), und γδ-T-Zellen; die Alveolarmakrophagen sind immunologisch "trainiert"
Im Laufe des Lebens auftretende Auseinandersetzungen mit Mikroorganismen bzw. Infektionen verändern die immunologische Beschaffenheit der Lunge (>Abbildung). Während im Lungengewebe von Neugeborenen regulatorische T-Lymphozyten (Treg) überwiegen, findet man bei erwachsenen Personen vor allem Gedächtniszellen (TRM, resident memory T cells). Das Gewebe enthält lymphoide Inseln (BALT, bronchus-associated lymphoid tissue) und (nicht MHC-restringierte) γδ-T-Zellen. Darüber hinaus haben Alveolarmakrophagen und einige Epithelzellen Veränderungen erfahren, die auf frühere Infektionen zurückzuführen sind.

Lungenvolumina: Postpartal wächst die Lunge und mit ihr nehmen die Volumenkennwerte zu, bis sie im 3. Lebensjahrzehnt ihre Maximalwerte erreichen. Mit fortschreitendem Alter nimmt die Vitalkapazität dann bis auf etwa die Hälfte dieser Werte ab (>Abbildung); mit steigendem Residualvolumen belbt die funktionelle Residualkapazität etwa gleich groß oder kann sogar leicht zunehmen.

Bei chronischen Rauchern sind diese Veränderungen ausgeprägter, die Vitalkapazität kann auf ein Viertel (!) des Bestwertes (3. Jz) absinken. Die Zahl der elastischen Fasern und Lungenkapillaren nimmt ab, die Alveolen vergrößern sich deutlich, die Alveolarsepten schwinden.

Die elastischen Fasern wirken bronchodilatierend, daher steigt im Alter der Atemwegwiderstand (resistance), und die Sekundenkapazität (Tiffeneau-Test) ist entsprechend reduziert.



 
  Sinnesorgane



<Abbildung: Die Akkommodationsbreite nimmt mit zunehmendem Alter ab
Nach einer Vorlage bei p.jean2.pagesperso-orange.fr

Gelb: Referenzbereich; dptr = Dioptrien

SehenKinder haben eine höhere Produktionsrate an Tränenflüssigkeit (≈80 µl/h) als Erwachsene (≈40 µl/h).

Die Akkommodationsfähigkeit des Auges - bei Kindern bis zu 15 Dioptrien - nimmt mit dem Lebensalter ab (<Abbildung), bedingt durch die Verringerung der Linsen-Elastizität. Die Akkommodationsbreite beträgt bei mit 20 Jahren ≈10 Dioptrien, mit 40 ≈6, nimmt im 5. Lebensjahrzehnt stark ab und pendelt sich in fortgeschrittenem Alter bei ≈1 Dioptrie ein (Presbyopie , Alterssichtigkeit).
 

>Abbildung: Alterssichtigkeit

Die Linse verliert ihre Elastizität, trotz Kontraktion des Ziliarmuskels erfolgt keine Abrundung. Bei Blick auf nahe Gegenstände (divergente Lichtstrahlen) wandert der Fokus hinter die Netzhaut. Abhilfe schafft ein Plus-Glas, das die Lichtstrahlen in eine weniger divergente Bahn bringt

Das bedeutet, dass man nur mehr bis zu ≈1m Abstand scharf sehen kann und eine “Lesebrille” benötigt (>Abbildung). Da auch der Weitsichtige Plus-Gläser braucht, hat sich der falsche Name “Altersweitsichtigkeit” eingebürgert.

Die Transparenz der Linse leidet mit zunehmendem Alter; vor allem bei Diabetikern kann sich eine Linsentrübung (Katarakt) entwickeln, die operativ behoben werden kann.

Der Augeninnendruck nimmt bei Älteren meist ab. Im 8. Lebensjahrzehnt beginnen Strukturen der Netzhaut zu degenerieren, so dass die Sehfähigkeit geringer wird (Abnahme des Fernvisus).

  Hören. Physiologischerweise bleibt das Hörvermögen im Frequenzbereich der Sprache (bis 3 kHz) bis ins hohe Alter erhalten. War man nur selten wesentlichen Lärmbelastungen ausgesetzt, zeigt sich die Schallempfindlichkeit in niedrigen und mittleren Frequenzbereichen im Wesentlichen unbeeinflusst von Alterungsprozessen. Veränderungen im Hörnerv können jedoch das Sprachverständnis reduzieren, insbesondere bei Einwirken gemischter Schallmuster (auditory masking).

Die Schallwahrnehmung in höheren Frequenzen nimmt mit dem Alter ab (z.B. bei 50-jährigen auf ≈12 kHz, im Greisenalter bis auf 5 kHz), wahrscheinlich wegen Abnutzung der besonders belasteten vestibulumnahen Teile des Corti´schen Organs ("Fußabstreifereffekt"): Presbyakusis (Altersschwerhörigkeit). Bei 60-jährigen kann man mit einem Hörverlust von ≈30 dB bei 4 kHz und ≈40 dB bei 8 kHz rechnen.

Verschiedenste Faktoren beeinflussen die Abnahme des Hörvermögens mit zunehmendem Alter. Dazu gehören Veranlagung, Ernährung, Schädigung durch Lärm, aber auch Stoffwechselerkrankungen (Diabetes), Gifte (ototoxische Medikamente), Kreislaufbelastungen (Bluthochdruck, Durchblutungsstörungen).

Geschmackssinn. Während junge Erwachsene über ≈9000 Geschmacksknospen verfügen, sinkt diese Zahl bei älteren Menschen auf weniger als die Hälfte. Eine Abnahme der Intensität des Geschmacksempfindens kann die Folge sein - vor allem der Sinn für Süßes ist reduziert.



 
  Hirnentwicklung und -funktion. Der Großteil der neokortikalen Zellen entwickelt sich zwischen der 5. Woche und dem 5. Monat der Schwangerschaft - die Teilungsrate ist in diesem Zeitraum besonders hoch (bis zu einer Viertelmillion Neurone pro Minute). Nervenzellen, die einmal als solche differenziert sind, teilen sich dann nicht mehr; was sich im Laufe des Lebens ändert, ist die interneuronale Kommunikation, sowohl in der Zahl der Schaltstellen und deren synaptischer Effizienz als auch die Verschaltungsmuster betreffend (Lernprozesse, Erinnerung, Vergessen).

Eine Ausnahme bilden die Nervenzellen im Hippokampus; der jährliche Verlust von ≈2% des Bestandes wird hier durch eine etwa gleich große Neubildungsrate kompensiert - der hippokampale Neuronenpool ist dynamisch.

 
<Abbildung: Neurogenese, Morphogenese, Synaptogenese
Nach Hur EM, Zhou FQ. GSK3 signalling in neural development. Nature Rev Neurosci 2010; 11: 539-51

Symmetrische Teilung ergibt zwei radiale Gliazellen, asymmetrische eine Gliazelle und ein Neuron. Die Wand des Ventrikelbläschens enthält zuerst nur die Marginal- und ventrikuläre Zone, im Zug der Neuro- und Synaptogenese entstehen zusätzliche Schichten

Die frühe Gehirnanlage besteht aus Ventrikelbläschen, die mit einer äußeren Marginalzone und einer inneren ventrikulären Zone zweischichtig angelegt sind. Radiär orientierte Gliazellen strecken ihre Fortsätze durch diese Zonen hindurch. Nachdem ihre Zellkerne zur Marginalzone aufgestiegen und zur Ventrikelzone wieder zurückgekehrt sind, retrahieren die radialen Gliazellen ihre Fortsätze und ihr Zellkern teilt sich - entweder symmetrisch, woraus zwei Gliazellen resultieren (und sich das Spiel wiederholt), oder asymmetrisch, dann entsteht eine Glia- und eine Neuriten-Vorläuferzelle (<Abbildung).

Nervenzellen (bzw. deren Vorläufer) müssen zu einem definierten Ziel vorwachsen (Auswahl des Wachstumspfades - pathway selection, des Zielorts - target selection - und der korrekten Zellpopulation - address selection). Dies erfolgt über direkten Zellkontakt (Zelladhäsionsmoleküle CAMs: cell adhesion moloecules) oder über extrazellulär diffundierende Signalstoffe bzw. deren Konzentrationsgradienten: Molekulare Signale wie Netrine, Semaphorine oder Reelin. Dabei gibt es vom Effekt her sowohl anziehende (chemoattractants) als auch abstoßende Substanzen (chemorepellents). Wirken können diese durch Interaktion mit entsprechenden Rezeptoren am vorwachsenden Neuriten, die je nach Situation hinauf- oder herunterreguliert werden. Die Anwesenheit des Signalstoffs alleine reicht nicht für einen Effekt aus, die Neurit muss auch für die Botschaft "bereit" (=mit Rezeptoren ausgestattet) sein.

Beispielsweise entscheiden sich Axone, die aus Ganglienzellen der Netzhautanlage vorwachsen, am chiasma opticum für eine Seite (Fasern von der temporalen Retina kreuzen die Seite nicht, solche aus der nasalen schon), was zeigt, dass die Axone - je nach Netzhauthälfte - unterschiedliche Rezeptoren exprimiert haben. Im corpus geniculatum laterale müssen die Axone anschließend zu bestimmten Neuronen in der Anlage des corpus geniculatum laterale finden: Entsprechende Kombinationen von Signalstoffen und Rezeptoren steuern die Kontaktnahme der "richtigen" Nervenzellen, um eine korrekte synaptische Topographie aufzubauen (Chemoaffinitätshypothese).
 

>Abbildung: Faszikulation
Nach einer Vorlage bei Bear / Connors / Paradiso, Neuroscience - Exploring the Brain, 4th Ed 2016

Das unten dargestellte Axon wächst an einer extrazellulären Leitstruktur entlang (Migration) - vermittelt durch Integrin-Laminin-Interaktion. Andere Neuriten "reiten" auf dem Leitaxon, vermittelt über cell adhesion molecules (CAMs). Ergebnis ist das gerichtete Auswachsen eines Faserbündels (Faszikulation)

Beispielsweise bilden sich Dendriten einer Pyramiden-Vorläuferzelle in Richtung steigender Semaphorinkonzentration aus (zur Marginalzone), Neuriten in die Gegenrichtung. Leitneurite wachsen entlang extrazellulären Matrixstrukturen (Proteinfasern), an deren Lamininmoleküle sie sich mittels Integrin binden.

An Leitneurite können sich mittels CAMs (welche vorwachsende Axone untereinander verknüpfen)
Begleitneurite anschließen, zusammen wachsen diese an extrazellulären Strukturen entlang und bilden zusammen junge Bahnen aus (Faszikulation, >Abbildung).

Die Hirnrinde hat sich währenddessen weiterentwickelt: Unter der Marginalzone bilden sich "Platten" aus (cortical plate, subplate), zwischen denen sich durch Neuronenwanderung Schichten ausbilden - zuerst VI, dann V etc -, bis sie schließlich verschwinden und die endgültige Kortexstruktur übrigbleibt. Die "Platten" scheinen die Information zur richtigen Verschaltung mit extrakortikalen Neuronen zu beinhalten (z.B. Axone aus dem lateralen Kniehöcker zur primären Sehrinde, etc).

Bei der Ausbildung von interneuronalen Schaltstellen (Synaptogenese) - die noch in Abwesenheit elektrischer Impulse erfolgt - induzieren zunächst vorwachsende dendritische Filopodien (die ständig auf der Suche nach Kontakten sind) die Bildung von Aussprossungen an benachbarten vorwachsenden Axonen. Diese erzeugen daraufhin synaptische Vesikel und präsynaptische aktive Zonen; und dies induziert wiederum die Ausbildung postsynaptischer Rezeptorcluster an den betreffenden Dendriten. Dabei kommen verschiedene Adhäsionsmoleküle ins Spiel, welche die Partnerzellen fester aneinander knüpfen (viele solcher Kontaktaufnahmen gehen auch ins Leere, wenn sie sich als "Irrtum" erweisen). Die komplette Ausreifung einer jungen Synapse kann mehrere Wochen in Anspruch nehmen.
 

<Abbildung: Entwicklung der Großhirnrinde
Nach
Poduri A, Evrony GD, Cai X, Walsh CA. Somatic Mutation, Genomic Variation, and Neurological Disease. Science  2013; 341: Issue 6141, 1237758

A: Neuroepitheliale Zellen (rot) sind Vorläufer von Neuronen und radiären Gliazellen. B: Frisch differenzierte Neuronen (blau) migrieren entlang von Gliazellfortsätzen. C: Neuronen migrieren weiter, es bilden sich intermediäre Vorläuferzellen (gelb). D: Vorläuferzellen bilden Neuronen (blau). E: Vorläuferzellen bilden Astrozyten (grün). Interneurone (violett) wandern tangential

Die Expression orientierender Moleküle erfolgt in dynamischer Weise nach räumlich-zeitlichen Mustern. Leitsignale wirken attrahierend (Neurit bewegt sich in Richtung zunehmender Konzentration des Signalstoffes) oder repulsiv (Neurit bewegt sich in Richtung abnehmeder Konzentration), und die Expression der Rezeptormoleküle wechselt je nach Lage bzw. Entwicklungsstadium.

Erkennbare anatomische Strukturen des Gehirns treten zu verschiedenem Gestationsaltern auf. (Über Sexualdimorphismen des menschlichen Gehirns, die sich bei der geschlechtlichen Entwicklung herausbilden, s. dort.)

Bei der Geburt ist bereits der vollständige Satz an Nervenzellen gegeben (≈100 Milliarden - während der frühen Entwicklung unterliegen zahlreiche Neuronen apoptotischem Abbau), die Vernetzung untereinander wird über mehrere Jahre entwickelt und verfeinert ("Hirnreifung"). Das Gehirngewicht beträgt beim Neugeborenen ≈400g (>11% des Körpergewichts!), im Alter von 1 Jahr ≈800g, mit 4 Jahren ≈1200 g; Erwachsene haben im Durchschnitt 1300 g Hirnmasse (Kleinhirn und Hirnstamm jeweils mitgerechnet).

Das Gehirn beansprucht einen enorm großen Anteil am Stoffwechsel: Der Energieumsatz des Gehirns eines Neugeborenen beansprucht mehr als 60% seines gesamten Ruheumsatzes (bei Erwachsenen sind es ≈25%, auch dies eine hohe Zahl mit Rücksicht auf die Tatsache, dass das Gehirn erwachsener Personen ≈2% zur gesamten Körpermasse beiträgt).
 
Hirn-Rückenmarks-Flüssigkeit: Das Liquorvolumen ist individuell sehr unterschiedlich. Säuglinge haben ≈50 ml, Kinder ≈120 ml, Erwachsene 120-180 ml.
 

Schlafdauer: Ein Neugeborenes schläft ≈16 Stunden pro Tag, ein einjähriges Kind ≈13, ein vierjähriges ≈11, ein Jugendlicher 8-9, ein Erwachsener 6-8 Stunden. Der Prozentsatz des REM-Schlafs an der Gesamtschlafdauer ist beim Säugling (50%) und Kleinkind höher als beim Erwachsenen (20%). Das EEG zeigt bei Kindern niedrigere Frequenzen als bei Erwachsenen.

Gehirndurchblutung: Die Perfusion nimmt im Alter nur geringgradig ab, die Gefäßreaktion auf CO2-Schwankungen bleibt völlig erhalten. Die Regulationsbreite (Autoregulation) ist im Alter oft eingeschränkt - niedrigerer Blutdruck führt dann zu Bewusstseinseinengung, hoher Blutdruck bedingt andererseits die Gefahr von Hirnblutungen.

Die Nervenleitgeschwindigkeit nimmt in höherem Alter auf ≈80% der Werte ab, die mit bis zu 30 Jahren beobachtet werden.
Intellektuelle Funktionen können vollständig erhalten bleiben; regelmäßige mentale Beschäftigung stimuliert die Gehirnfunktionen ("brain jogging"), dies gilt für jedes Lebensalter.

Der DNS-Gehalt der Nervenzellen ist unverändert. Der physiologische Verlust an Nervenzellen im Gehirn wird beim Erwachsenen auf 5-10.104 pro Tag geschätzt, d.h. pro Jahrzehnt <1% des gesamten Neuronenbestandes (das ergibt hochgerechnet für 100 Jahre weniger als ein Zehntel des initialen Bestandes). Einige Stellen - insbesondere der Hippokampus - ist zur Neubildung von Neuronen fähig.
 
Iatrogene Verwirrtheitszustände: Viele ältere Patienten haben im Alltag normale Blutdruckwerte, sind aber bei der ärztlichen Blutdruckmessung aufgeregt (der Ruheblutdruck stellt sich erst unter echten Ruhebedingungen ein - mindestens 15 Minuten in einem ruhigen, abgeschirmten, wohltemperierten Raum, alleine, im Liegen - ein Szenario, das in der Praxis aus Zeit- und Kostengründen kaum befolgt wird), erhalten unnötig blutdrucksenkende Mittel, welche die Gehirndurchblutung dann zu stark senken - Müdigkeit und Verwirrtheitszustände können die Folge sein.
 

  
  Sexualfunktionen.


>Abbildung: Gonadotropine in verschiedenen Lebensabschnitten
Nach einer Vorlage in Boron / Boulpaep, Medical Physiology, 3rd ed., Elsevier 2016


Die FSH- und LH-Spiegel sind im fetalen Leben und später während der frühen Kindheit hoch, um ab dem 4. Lebensmonat wieder zu sinken; zwischen dem 6. und 8. Lebensjahr sind die Pegel am niedrigsten.

Mit Erreichen der Pubertät beginnen die Gonadotropinspiegel (insbesondere LH) zu oszillieren. Mit Erreichen der Menopause und dem starken Absinken der Steroidspiegel kommt es wieder zu starker Gonadotropinausschüttung
Klimakterium der Frau: Als Menopause wird die letzte Regelblutung bezeichnet; sie trennt den prämenopausalen vom postmenopausalen Teil des Klimakteriums, das mehrere Jahre dauert.

Die Menopause erfolgt meist am Ende des 5. Dezenniums; aus Gründen der Rückkopplung im Hypothalamus steigt der Gonadotropinspiegel stark an (>Abbildung).
Der Östrogenspiegel sinkt mit Beginn der Menopause aufgrund stark reduzierter Produktion, der Hypothalamus antwortet mit gesteigerter Gonadotropinausschüttung.

Die vorangehende Prämenopause ist durch Dysmenorrhoen (unregelmäßige, beschwerliche Regelblutungen) gekennzeichnet. In der Postmenopause treten oft psychische Probleme (Depressionen, Stimmungslabilität) auf. Die Ovarien hören auf, Hormone zu bilden; die hypothalamische Rückkoppelung steigert daraufhin die Bildung von Gonadotropinen.

Die menopausale Abnahme der Östradiolkonzentration geht mit reduziertem Energieumsatz einher (Östradiolgabe kann diesen Trend dämpfen).

Niedrige Sexualhormonspiegel verändern u.a. auch die Fettverteilung (Zunahme viszeralen / abdominellen Fetts). Das kann wiederum einem metabolischen Syndrom Vorschub leisten und zur Entwicklung von Erkrankungen wie Bluthochdruck, Koronarsyndrom und Diabetes mellitus beitragen.
 

<Abbildung: Hormonspiegel bei Knaben / jungen Männern als Funktion von Tanner-Stadium bzw. Knochenalter
Nach einer Vorlage in Boron / Boulpaep, Medical Physiology, 3rd ed., Elsevier 2016


Beim Mann sind die altersabhängigen Veränderungen weniger stark ausgeprägt. SHBG (Sexhormonbindendes Globulin) ist ein Glykoprotein, das  Testosteron bindet und seine Aktivität supprimiert. Nur "freies" Testosteron ist biologisch aktiv; sein Blutspiegel sinkt noch stärker (≈1,2% pro Jahr) als der des Gesamt-Testosterons, mit ≈80 Jahren auf etwa die Hälfte des Spitzenwertes, der sich bei 20jährigen findet. Die Testosteronsynthese beträgt im hohen Alter noch etwa 50% des Wertes 20-Jähriger.

Die Bildungs- und Transfergeschwindigkeit der Samenzellen ist kaum altersabhängig. Die Samenbildung geht ab dem 5. Lebensjahrzehnt - mit individuellen Unterschieden und abhängig von der sexuellen Aktivität - etwas zurück, kann aber bis ins hohe Alter erhalten bleiben. Allerdings nehmen - insbesondere ab 55 Jahren - viele Kennwerte deutlich ab: ≈6,5 Millionen Spermien pro Gramm Hodenparenchym finden sich bei 20-Jährigen, ≤4 Millionen/g bei 60-Jährigen; im Ejakulat ≈100 Millionen Spermien/ml bei ≈30-jährigen, ≈45 Millionen bei ≈60-jährigen Männern (u.a. populationsabhängig).

Das Ejakulatvolumen beträgt bei 30-Jährigen im Mittel etwa 3,5 ml, bei 60-Jährigen etwa 2,2 ml (Ursache: Alterung der Samenbläschen); auch die Vorwärtsbeweglichkeit der Spermien sinkt mit zunehmendem Alter, der Prozentsatz mit maximaler Motilität um ≈0,7% pro Jahr - von >40% um die 30 auf >20% um die 60. Und: Die Zahl der DNS-Schäden in den Spermien steigt mit dem Alter des Mannes).

Die Testosteron-Bildungsrate nimmt in der Pubertät stark zu, bis Spitzenwerte um ≈7 mg/d im 3. Lebensjahrzehnt erreicht sind; und dann allmählich wieder ab (ziemlich linear um ≈10% pro Jahrzehnt). Der Testosteronspiegel nimmt ab dem 30. Lebensjahr allmählich ab (≈1% pro Jahr), dazu nimmt ab dem 35. LJ der Blutspiegel an Sexualhormonbindendem Globulin SHBG zu.
 

>Abbildung: Testosteronspiegel als Funktion des Lebensalters
Nach einer Vorlage in Boron / Boulpaep, Medical Physiology, 3rd ed., Elsevier 2016

 
Testosteronspiegel und Alter
Werte nach netdoctor.at
Alter des Mannes
Testosteronspiegel
(ng/ml)
20-29
3,1 - 8,3
30-39
3,0 - 8,3
40-49
2,8 - 7,0
50-59
2,4 - 6,3
60-69
2,1 - 5,4
70 und darüber
1,7 - 4,9
 
Im 6. Lebensjahrzehnt tritt etwa bei jedem 3. Mann eine Andropause auf. Häufig findet sich in diesem Alter eine Vergrößerung der Prostata, deren Ursache nicht vollständig geklärt und die nur selten bösartig ist. Die damit verbundene Einengung der Harnröhre kann eine Operation (Prostatektomie) notwendig machen (ob dieser Eingriff gerechtfertigt ist, muß individuell vorsichtig abgewogen werden, insbesondere in Hinblick auf mögliche Folgewirkungen).



 
  Zusammenfassend kann ein Einfluss des Lebensalters auf die funktionellen Reserven in fast allen physiologischen Systemen festgestellt werden. Die Grenze der natürlichen Lebenserwartung des Menschen scheint bei 110-120 Jahren zu liegen (der Weltrekord liegt gegenwärtig für Männer bei 110 und für Frauen bei 122 Jahren). Für das Erreichen eines bestimmten Lebensalters sind neben der Vererbung psychologische und soziale Situation, Art der Ernährung, und medizinische Faktoren (Krankheiten) bestimmend.
Die gesundheitliche Situation im Alter ist vom vorangegangenen Lebensstil abhängig. Vermeidung dauerhafter belastender Stressfaktoren, Einschränkung der Kalorienzufuhr bei ausreichender Zufuhr essentieller Nahrungsbestandteile stärkt die Gesundheit und erhöht die Lebenserwartung. Die Summe an chronischen Erkrankungen und Leiden ist linear mit dem Lebensalter korreliert; Rüstige und Zuversichtliche leben länger als Gebrechliche und Verzweifelte - die Psyche hat direkten Einfluss auf vegetative, hormonelle und immunologische Funktionen.



Eine Reise durch die Physiologie


  Die Informationen in dieser Website basieren auf verschiedenen Quellen: Lehrbüchern, Reviews, Originalarbeiten u.a. Sie sollen zur Auseinandersetzung mit physiologischen Fragen, Problemen und Erkenntnissen anregen. Soferne Referenzbereiche angegeben sind, dienen diese zur Orientierung; die Grenzen sind aus biologischen, messmethodischen und statistischen Gründen nicht absolut. Wissenschaft fragt, vermutet und interpretiert; sie ist offen, dynamisch und evolutiv. Sie strebt nach Erkenntnis, erhebt aber nicht den Anspruch, im Besitz der "Wahrheit" zu sein.