Jaka jest genetyczna teoria starzenia?

Zawartość

• Genetyczna teoria starzenia
• Teorie starzenia
• Geny i funkcje organizmu
• Jak geny wpływają na długość życia
• Kluczowe pojęcia w genetycznej teorii starzenia się
• Trzy pierwotne genetyczne teorie starzenia
• Dowody za teorią
• Dowody przeciwko genetycznym teoriom starzenia
• Podsumowanie
• Co możesz zrobić, aby zmniejszyć „genetyczne” starzenie się komórek?

Twoje DNA może przewidywać więcej o tobie niż twój wygląd. Zgodnie z genetyczną teorią starzenia się, twoje geny (a także mutacje w tych genach) są odpowiedzialne za to, jak długo będziesz żyć. Oto, co powinieneś wiedzieć o genach i długowieczności oraz o tym, gdzie genetyka pasuje do różnych teorii starzenia.

Genetyczna teoria starzenia

Genetyczna teoria starzenia się stwierdza, że ​​długość życia jest w dużej mierze zdeterminowana przez geny, które dziedziczymy. Zgodnie z tą teorią o naszej długowieczności decyduje przede wszystkim moment poczęcia i w dużej mierze zależy od naszych rodziców i ich genów.

Podstawą tej teorii jest to, że segmenty DNA, które występują na końcach chromosomów, zwane telomerami, określają maksymalną długość życia komórki. Telomery to fragmenty „śmieciowego” DNA na końcu chromosomów, które stają się krótsze za każdym razem, gdy komórka się dzieli. Te telomery stają się coraz krótsze i ostatecznie komórki nie mogą się dzielić bez utraty ważnych fragmentów DNA.

Zanim zagłębimy się w dogmaty dotyczące wpływu genetyki na starzenie się oraz argumenty przemawiające za tą teorią i przeciw niej, warto pokrótce omówić podstawowe kategorie teorii starzenia się oraz niektóre teorie w tych kategoriach. W chwili obecnej nie ma ani jednej teorii, ani nawet jednej kategorii teorii, które mogą wyjaśnić wszystko, co obserwujemy w procesie starzenia.

Czy twoje hormony cię starzeją?

Teorie starzenia

Istnieją dwie podstawowe kategorie teorii starzenia, które różnią się zasadniczo tym, co można nazwać „celem” starzenia się. W pierwszej kategorii starzenie się jest zasadniczo wypadkiem; nagromadzenie uszkodzeń i zużycia ciała, które ostatecznie prowadzi do śmierci. Z kolei teorie programowanego starzenia się postrzegają starzenie się jako proces zamierzony, kontrolowany w sposób, który można porównać do innych faz życia, takich jak dojrzewanie.

Teorie błędów obejmują kilka oddzielnych teorii, w tym:

• Teoria zużycia i zużycia
• Współczynnik żywej teorii starzenia
• Teoria starzenia się sieciowania białek
• Wolnorodnikowa teoria starzenia
• Teoria mutacji somatycznych starzenia

Zaprogramowane teorie starzenia są również podzielone na różne kategorie w zależności od metody, za pomocą której nasze ciała są zaprogramowane do starzenia się i umierania.

• Zaprogramowana długowieczność - zaprogramowana długowieczność twierdzi, że życie jest określane przez sekwencyjne włączanie i wyłączanie genów.
• Endokrynologiczna teoria starzenia
• Immunologiczna teoria starzenia

Te teorie, a nawet kategorie teorii starzenia się, w znacznym stopniu się pokrywają.

Geny i funkcje organizmu

Zanim przejdziemy do kluczowych pojęć związanych ze starzeniem się i genetyką, przyjrzyjmy się, czym jest nasze DNA i niektóre z podstawowych sposobów, w jakie geny wpływają na długość naszego życia.

Nasze geny są zawarte w naszym DNA, które jest obecne w jądrze (wewnętrznej części) każdej komórki w naszym ciele. (Istnieje również mitochondrialne DNA obecne w organellach zwanych mitochondriami, które są obecne w cytoplazmie komórki.) Każdy z nas ma 46 chromosomów tworzących nasze DNA, z których 23 pochodzi od naszych matek, a 23 od naszych ojców. Spośród nich 44 to autosomy, a dwa to chromosomy płci, które określają, czy mamy być mężczyzną czy kobietą. (Z kolei DNA mitochondrialne przenosi znacznie mniej informacji genetycznej i jest otrzymywane tylko od naszych matek).

W tych chromosomach znajdują się nasze geny, nasz plan genetyczny odpowiedzialny za przenoszenie informacji o każdym procesie, który zachodzi w naszych komórkach. Nasze geny można sobie wyobrazić jako serię liter, które składają się na słowa i zdania instrukcji. Te słowa i zdania kodują produkcję białek kontrolujących każdy proces komórkowy.

Jeśli którykolwiek z tych genów zostanie uszkodzony, na przykład przez mutację, która zmienia serię „liter i słów” w instrukcjach, może zostać wytworzone nieprawidłowe białko, które z kolei będzie pełniło wadliwą funkcję. Jeśli w białkach regulujących wzrost komórki wystąpi mutacja, może dojść do raka. Jeśli te geny są zmutowane od urodzenia, mogą wystąpić różne zespoły dziedziczne. Na przykład mukowiscydoza to stan, w którym dziecko dziedziczy dwa zmutowane geny kontrolujące białko regulujące kanały odpowiedzialne za przepływ chlorków przez komórki w gruczołach potowych , gruczoły trawienne i nie tylko. Rezultatem tej pojedynczej mutacji jest pogrubienie śluzu wytwarzanego przez te gruczoły i wynikające z tego problemy, które są związane z tym stanem.

Mutacje genów i rak

Jak geny wpływają na długość życia

Nie potrzeba skomplikowanych badań, aby ustalić, że nasze geny odgrywają przynajmniej jakąś rolę w długowieczności. Ludzie, których rodzice i przodkowie żyli dłużej, zwykle żyją dłużej i odwrotnie. Jednocześnie wiemy, że sama genetyka nie jest jedyną przyczyną starzenia się. Badania dotyczące bliźniąt jednojajowych ujawniają, że dzieje się coś innego; identyczne bliźnięta, które mają identyczne geny, nie zawsze żyją identyczną liczbę lat.

Niektóre geny są korzystne i wydłużają żywotność. Na przykład gen, który pomaga człowiekowi metabolizować cholesterol, zmniejszyłby ryzyko chorób serca.

Niektóre mutacje genów są dziedziczone i mogą skrócić żywotność. Jednak mutacje mogą wystąpić również po urodzeniu, ponieważ narażenie na toksyny, wolne rodniki i promieniowanie może powodować zmiany genów (mutacje genów nabyte po urodzeniu określa się jako nabyte lub somatyczne). Większość mutacji nie jest dla Ciebie szkodliwa, a niektóre mogą być nawet korzystne. Dzieje się tak, ponieważ mutacje genetyczne tworzą różnorodność genetyczną, która utrzymuje populacje w zdrowiu. Inne mutacje, zwane cichymi mutacjami, nie mają żadnego wpływu na organizm.

Niektóre geny, gdy są zmutowane, są szkodliwe, na przykład te, które zwiększają ryzyko raka. Wiele osób zna mutacje BRCA1 i BRCA2 predysponujące do raka piersi. Te geny nazywane są genami supresorowymi nowotworów, które kodują białka kontrolujące naprawę uszkodzonego DNA (lub eliminację komórki z uszkodzonym DNA, jeśli naprawa nie jest możliwa).

Różne choroby i stany związane z dziedzicznymi mutacjami genów mogą bezpośrednio wpływać na długość życia. Są to między innymi mukowiscydoza, anemia sierpowata, choroba Tay-Sachsa i choroba Huntingtona.

Kluczowe pojęcia w genetycznej teorii starzenia się

Kluczowe koncepcje genetyki i starzenia obejmują kilka ważnych koncepcji i pomysłów, od skracania telomerów po teorie dotyczące roli komórek macierzystych w procesie starzenia.

Telomery

Na końcu każdego z naszych chromosomów znajduje się fragment „śmieciowego” DNA zwanego telomerami. Telomery nie kodują żadnych białek, ale wydają się pełnić funkcję ochronną, powstrzymując końce DNA przed przyczepieniem się do innych fragmentów DNA lub utworzeniem koła. Za każdym razem, gdy komórka dzieli się trochę więcej telomeru, jest odcinane. Ostatecznie. nie ma już tego śmieciowego DNA, a dalsze wycinanie może uszkodzić chromosomy i geny, powodując śmierć komórki.

Ogólnie rzecz biorąc, przeciętna komórka jest w stanie podzielić się 50 razy, zanim telomer zostanie zużyty (granica Hayflicka) .Komórki rakowe wymyśliły sposób, aby nie usuwać, a czasami nawet dodawać do nich część telomeru. Ponadto niektóre komórki, takie jak białe krwinki, nie podlegają temu procesowi skracania telomerów. Wygląda na to, że podczas gdy geny we wszystkich naszych komórkach mają słowo kodowe dla enzymu telomerazy, który hamuje skracanie telomerów i być może nawet powoduje ich wydłużanie, gen jest tylko „włączony” lub „wyrażony”, jak mówią genetycy, w komórkach takich jak białe krwinki i komórki rakowe. Naukowcy wysunęli teorię, że gdyby ta telomeraza mogła zostać w jakiś sposób włączona w innych komórkach (ale nie na tyle, żeby ich wzrost zaszkodził, jak w komórkach rakowych), nasza granica wieku mogłaby zostać rozszerzona.

Badania wykazały, że niektóre choroby przewlekłe, takie jak wysokie ciśnienie krwi, są związane z mniejszą aktywnością telomerazy, podczas gdy zdrowa dieta i ćwiczenia są związane z dłuższymi telomerami. Nadwaga wiąże się również z krótszymi telomerami.

Geny długowieczności

Geny długowieczności to specyficzne geny związane z dłuższym życiem. Dwa geny, które są bezpośrednio związane z długowiecznością to SIRT1 (sirtuin 1) i SIRT 2. Naukowcy analizujący grupę ponad 800 osób w wieku 100 lat lub starszych odkryli trzy istotne różnice w genach związanych ze starzeniem się.

Starzenie się komórek

Starzenie się komórek odnosi się do procesu, w którym komórki ulegają rozkładowi w czasie. Może to być związane ze skróceniem telomerów lub procesem apoptozy (lub samobójstwa komórki), w którym usuwa się stare lub uszkodzone komórki.

Komórki macierzyste

Pluripotencjalne komórki macierzyste to niedojrzałe komórki, które mogą stać się dowolnym typem komórek w organizmie. Istnieje teoria, że ​​starzenie się może być związane z wyczerpywaniem się komórek macierzystych lub utratą zdolności komórek macierzystych do różnicowania się lub dojrzewania do różnych rodzajów komórek. Należy zauważyć, że teoria ta odnosi się do dorosłych komórek macierzystych, a nie do embrionalne komórki macierzyste. W przeciwieństwie do embrionalnych komórek macierzystych, dorosłe komórki macierzyste nie mogą dojrzeć do żadnego typu komórki, ale raczej tylko do określonej liczby typów komórek. Większość komórek w naszym ciele jest zróżnicowana lub w pełni dojrzała, a komórki macierzyste to tylko niewielka liczba komórek obecnych w organizmie.

Przykładem typu tkanki, w której możliwa jest regeneracja tą metodą, jest wątroba. Kontrastuje to z tkanką mózgową, która zwykle nie ma tego potencjału regeneracyjnego. Obecnie istnieją dowody na to, że proces starzenia się może wpływać na same komórki macierzyste, ale teorie te są podobne do problemu kury i jaja. Nie ma pewności, że starzenie się nastąpi z powodu zmian w komórkach macierzystych, lub jeśli zamiast tego zmiany w komórkach macierzystych są spowodowane procesem starzenia.

Epigenetyka

Epigenetyka odnosi się do ekspresji genów. Innymi słowy, gen może być obecny, ale można go włączyć lub wyłączyć. Wiemy, że w organizmie są geny, które są włączone tylko przez określony czas. Dziedzina epigenetyki pomaga również naukowcom zrozumieć, jak czynniki środowiskowe mogą działać w ramach ograniczeń genetyki, aby chronić lub predysponować do chorób.

Skąd się biorą komórki macierzyste?

Trzy pierwotne genetyczne teorie starzenia

Jak wspomniano powyżej, istnieje znaczna ilość dowodów wskazujących na znaczenie genów dla oczekiwanego przeżycia. Patrząc na teorie genetyczne, można je podzielić na trzy podstawowe szkoły myślenia.

• Pierwsza z teorii głosi, że starzenie się jest związane z mutacjami, które są związane z długoterminowym przeżyciem, a starzenie się jest związane z nagromadzeniem mutacji genetycznych, które nie są naprawiane.
• Inna teoria głosi, że starzenie się jest związane z późnymi skutkami pewnych genów i jest określane jako antagonizm plejotropowy.
• Jeszcze inna teoria, zasugerowana na podstawie przetrwania w oposach, głosi, że środowisko, które stwarza niewiele zagrożeń, aby wpływać na oczekiwaną długość życia, skutkuje wzrostem liczby członków, którzy mają mutacje spowalniające proces starzenia.

Czym różni się długość życia ludzkiego od oczekiwanej długości życia

Dowody za teorią

Istnieje kilka dowodów, które przynajmniej częściowo potwierdzają genetyczną teorię starzenia.

Być może najsilniejszym dowodem na poparcie teorii genetycznej są znaczne różnice między poszczególnymi gatunkami w maksymalnym przetrwaniu, przy czym niektóre gatunki (takie jak motyle) mają bardzo krótką długość życia, a inne, takie jak słonie i wieloryby, są podobne do naszego. W obrębie jednego gatunku przeżycie jest podobne, ale przeżycie może być bardzo różne w przypadku dwóch gatunków, które są poza tym podobne pod względem wielkości.

Badania bliźniąt potwierdzają również komponent genetyczny, ponieważ bliźnięta jednojajowe (jednojajowe) są znacznie bardziej podobne pod względem oczekiwanej długości życia niż bliźnięta nieidentyczne lub bliźniaki dwuzygotyczne. są oddzielone, mogą pomóc wyodrębnić czynniki behawioralne, takie jak dieta i inne nawyki związane ze stylem życia, jako przyczynę rodzinnych trendów dotyczących długowieczności.

Dalsze dowody na szerszą skalę znaleziono, przyglądając się skutkom mutacji genetycznych u innych zwierząt.W przypadku niektórych robaków, a także niektórych myszy, pojedyncza mutacja genu może wydłużyć przeżycie o ponad 50%.

Ponadto znajdujemy dowody na niektóre specyficzne mechanizmy związane z teorią genetyczną. Bezpośrednie pomiary długości telomerów wykazały, że telomery są podatne na czynniki genetyczne, które mogą przyspieszyć tempo starzenia.

Dowody przeciwko genetycznym teoriom starzenia

Jeden z silniejszych argumentów przeciwko genetycznej teorii starzenia się lub „zaprogramowanej długości życia” pochodzi z perspektywy ewolucyjnej. Dlaczego miałby istnieć określony czas życia poza reprodukcją? Innymi słowy, jaki „cel” ma życie po tym, jak dana osoba rozmnażała się i żyła dostatecznie długo, aby wychować swoje potomstwo w dorosłość?

Z tego, co wiemy o stylu życia i chorobach, jasno wynika, że ​​istnieje wiele innych czynników związanych ze starzeniem się. Identyczne bliźniaki mogą mieć bardzo różną długość życia w zależności od narażenia, czynników związanych ze stylem życia (takich jak palenie) i wzorców aktywności fizycznej.

Podsumowanie

Szacuje się, że geny mogą wyjaśnić maksymalnie 35 procent długości życia, ale wciąż jest więcej rzeczy, których nie rozumiemy, niż to, co rozumiemy. Ogólnie rzecz biorąc, jest prawdopodobne, że starzenie się jest procesem wieloczynnikowym, co oznacza, że ​​prawdopodobnie jest połączenie kilku teorii. Należy również zauważyć, że omówione tutaj teorie nie wykluczają się wzajemnie. Koncepcja epigenetyki, czy też to, czy obecny gen jest „wyrażany”, może jeszcze bardziej zagmatwać nasze zrozumienie.

Oprócz genetyki istnieją inne czynniki warunkujące starzenie się, takie jak nasze zachowania, ekspozycja i po prostu szczęście. Nie jesteś skazany na porażkę, jeśli członkowie twojej rodziny umierają młodo i nie możesz ignorować swojego zdrowia, nawet jeśli członkowie twojej rodziny żyją długo.

Co możesz zrobić, aby zmniejszyć „genetyczne” starzenie się komórek?

Uczono nas zdrowej diety i aktywności, a te czynniki stylu życia są prawdopodobnie równie ważne, bez względu na to, jak bardzo nasza genetyka jest zaangażowana w proces starzenia. Te same praktyki, które wydają się utrzymywać w zdrowiu narządy i tkanki naszego ciała, mogą również utrzymać zdrowe geny i chromosomy.

Niezależnie od konkretnych przyczyn starzenia się, może mieć znaczenie dla:

• Ćwiczenia - badania wykazały, że aktywność fizyczna nie tylko pomaga dobrze funkcjonować sercu i płucom, ale także wydłuża telomery.
• Jedz zdrową dietę - dieta bogata w owoce i warzywa wiąże się z większą aktywnością telomerazy (w efekcie mniejszym skróceniem telomerów w twoich komórkach). Dieta bogata w kwasy tłuszczowe omega-3 wiąże się z dłuższymi telomerami, ale dieta bogata w kwasy tłuszczowe omega-6 jest odwrotna i wiąże się z krótszymi telomerami. Ponadto spożycie napojów gazowanych wiąże się z krótszymi telomerami. Reservatrol, składnik odpowiedzialny za podniecenie związane z piciem czerwonego wina (ale występuje również w bezalkoholowym soku z czerwonych winogron) wydaje się aktywować białko długowieczności SIRT
• Zmniejsz stres
• Unikaj czynników rakotwórczych
• Utrzymuj zdrową wagę - nie tylko otyłość jest powiązana z niektórymi mechanizmami genetycznymi związanymi ze starzeniem się wspomnianymi powyżej (takimi jak zwiększone skracanie telomerów), ale powtarzane badania wykazały korzyści związane z długowiecznością związane z ograniczeniem kalorii. Pierwsza zasada dotycząca raka Styl życia przedstawiony przez American Institute for Research on Cancer - być możliwie jak najbardziej szczupłym bez niedowagi - może odgrywać rolę w długowieczności, a także zapobieganiu nowotworom i nawrotom raka.