Kaj je genetska teorija staranja?

Vsebina

• Genetska teorija staranja
• Teorije staranja
• Geni in telesne funkcije
• Kako geni vplivajo na življenjsko dobo
• Ključni pojmi v genetski teoriji staranja
• Tri primarne genetske teorije staranja
• Dokazi za teorijo
• Dokazi proti genetskim teorijam staranja
• Spodnja črta
• Kaj lahko storite, da zmanjšate "genetsko" staranje celic?

Vaša DNK lahko predvideva več o vas kot vaš videz. V skladu z genetsko teorijo staranja so vaši geni (pa tudi mutacije teh genov) odgovorni za to, kako dolgo boste živeli. Tukaj je tisto, kar bi morali vedeti o genih in dolgoživosti ter o tem, kje se genetika uvršča med različne teorije staranja.

Genetska teorija staranja

Genetska teorija staranja navaja, da življenjsko dobo v veliki meri določajo geni, ki jih podedujemo. V skladu s teorijo je naša dolgoživost v prvi vrsti določena v trenutku spočetja in je v veliki meri odvisna od naših staršev in njihovih genov.

Osnova te teorije je, da segmenti DNA, ki se pojavijo na koncu kromosomov, imenovani telomeri, določajo največjo življenjsko dobo celice. Telomeri so koščki "junk" DNA na koncu kromosomov, ki postanejo krajši vsakič, ko se celica deli. Ti telomeri postajajo vse krajši in sčasoma se celice ne morejo deliti, ne da bi izgubile pomembne koščke DNA.

Preden se poglobimo v načela, kako genetika vpliva na staranje, in argumente za in proti tej teoriji je koristno na kratko razpravljati o primarnih kategorijah teorij staranja in nekaterih posebnih teorijah v teh kategorijah. Trenutno ne obstaja niti ena teorija niti niti ena kategorija teorij, ki bi lahko razložila vse, kar opažamo v procesu staranja.

Vas hormoni starajo?

Teorije staranja

Obstajata dve glavni kategoriji teorij staranja, ki se bistveno razlikujeta po tem, kar lahko imenujemo "namen" staranja. V prvi kategoriji je staranje v bistvu nesreča; kopičenje poškodb in obrabe telesa, ki sčasoma privede do smrti. V nasprotju s tem programirane teorije staranja na staranje gledajo kot na namerni proces, nadzorovan na način, ki ga lahko primerjamo z drugimi fazami življenja, kot je puberteta.

Teorije napak vključujejo več ločenih teorij, vključno z:

• Teorija staranja obrabe
• Teorija staranja življenja
• Teorija zamreževanja beljakovin staranja
• Teorija prostih radikalov staranja
• Teorija somatskih mutacij staranja

Programirane teorije staranja se prav tako razdelijo na različne kategorije na podlagi metode, s katero se naša telesa programirajo na staranje in umiranje.

• Programirana dolgoživost - Programirana dolgoživost trdi, da je življenje določeno z zaporednim vklopom in izklopom genov.
• Endokrina teorija staranja
• Imunološka teorija staranja

Med temi teorijami in celo kategorijami teorij staranja se znatno prekriva.

Geni in telesne funkcije

Preden se pogovorimo o ključnih pojmih, povezanih s staranjem in genetiko, si oglejmo, kakšna je naša DNK, in nekaj osnovnih načinov, kako geni vplivajo na našo življenjsko dobo.

Naši geni so v naši DNK, ki je prisotna v jedru (notranjem območju) vsake celice v naših telesih. (V organelah, imenovanih mitohondriji, je prisotna tudi mitohondrijska DNA, ki je prisotna v citoplazmi celice.) Vsak ima 46 kromosomov, ki tvorijo našo DNA, od tega 23 iz mater in 23 iz očetov. Od tega je 44 avtosomov, dva pa spolna kromosoma, ki določata, ali naj bomo moški ali ženska. (Mitohondrijska DNA nasprotno vsebuje veliko manj genetskih informacij in jo prejemajo samo naše matere.)

V teh kromosomih ležijo naši geni, naš genetski načrt, ki je odgovoren za prenos informacij o vsakem procesu, ki bo potekal v naših celicah. Naše gene si lahko predstavljamo kot vrsto črk, ki sestavljajo besede in stavke navodil. Te besede in stavki kodirajo proizvodnjo beljakovin, ki nadzorujejo vsak celični proces.

Če je kateri koli od teh genov poškodovan, na primer zaradi mutacije, ki spremeni serijo "črk in besed" v navodilih, se lahko proizvede nenormalen protein, ki pa ima okvarjeno funkcijo. Če pride do mutacije proteinov, ki uravnavajo rast celice, lahko pride do raka. Če so ti geni mutirani od rojstva, se lahko pojavijo različni dedni sindromi. Na primer, cistična fibroza je stanje, pri katerem otrok podeduje dva mutirana gena, ki nadzorujeta beljakovino, ki uravnava kanale, odgovorne za gibanje klorida skozi celice v znojnih žlezah , prebavne žleze in še več. Rezultat te posamezne mutacije je zgostitev sluzi, ki jo proizvajajo te žleze, in posledične težave, povezane s tem stanjem.

Genske mutacije in rak

Kako geni vplivajo na življenjsko dobo

Potrebna je natančna študija, da bi ugotovili, da imajo naši geni vsaj določeno vlogo v dolgoživosti. Ljudje, katerih starši in predniki živijo dlje, ponavadi živijo dlje in obratno. Hkrati vemo, da samo genetika ni edini vzrok staranja. Študije o enojajčnih dvojčkih razkrivajo, da se očitno dogaja nekaj drugega; enojajčni dvojčki, ki imajo enake gene, ne živijo vedno enako število let.

Nekateri geni so koristni in povečujejo življenjsko dobo. Na primer, gen, ki človeku pomaga presnavljati holesterol, bi zmanjšal tveganje za srčne bolezni.

Nekatere genske mutacije so podedovane in lahko skrajšajo življenjsko dobo. Mutacije pa se lahko zgodijo tudi po rojstvu, saj izpostavljenost toksinom, prostim radikalom in sevanju lahko povzroči genske spremembe (genske mutacije, pridobljene po rojstvu, se imenujejo pridobljene ali somatske genske mutacije.) Večina mutacij za vas ni slaba, nekateri pa so lahko celo koristni. To je zato, ker genske mutacije ustvarjajo genetsko raznolikost, ki ohranja populacije zdrave. Druge mutacije, imenovane tihe mutacije, na telo sploh ne vplivajo.

Nekateri geni, kadar so mutirani, so škodljivi, na primer tisti, ki povečajo tveganje za raka. Mnogi ljudje poznajo mutacije BRCA1 in BRCA2, ki povzročajo raka dojke. Ti geni se imenujejo tumorski supresorski geni, ki kodirajo beljakovine, ki nadzorujejo popravilo poškodovane DNA (ali odstranjevanje celice s poškodovano DNA, če popravilo ni mogoče.)

Različne bolezni in stanja, povezana z dednimi genskimi mutacijami, lahko neposredno vplivajo na življenjsko dobo. Sem spadajo cistična fibroza, anemija srpastih celic, Tay-Sachsova bolezen in Huntingtonova bolezen.

Ključni pojmi v genetski teoriji staranja

Ključni koncepti v genetiki in staranju vključujejo več pomembnih konceptov in idej, od skrajšanja telomerov do teorij o vlogi izvornih celic pri staranju.

Telomeri

Na koncu vsakega našega kromosoma leži delček "junk" DNA, imenovan telomeri. Telomeri ne kodirajo nobenih beljakovin, vendar imajo, kot kaže, zaščitno funkcijo, preprečujejo, da bi se konci DNA pritrdili na druge koščke DNA ali tvorili krog. Vsakič, ko se celica razdeli malo več telomera, se odreže. Sčasoma. od te junk DNA ni ostalo nič, nadaljnje odrezovanje pa lahko poškoduje kromosome in gene, tako da celica umre.

Na splošno se lahko povprečna celica 50-krat deli, preden se telomer porabi (Hayflickova meja). Rakove celice so našle način, kako ne bi odstranile in včasih celo dodale odseka telomere. Poleg tega nekatere celice, kot so bele krvne celice, niso podvržene temu procesu skrajšanja telomere. Zdi se, da imajo geni v vseh naših celicah kodno besedo za encim telomerazo, ki zavira skrajšanje telomerov in morda celo povzroči podaljšanje, vendar je gen v celicah, kot je bela, "vklopljen" ali "izražen", kot pravijo genetiki. krvnih celic in rakavih celic. Znanstveniki so teoretizirali, da bi lahko našo starostno mejo razširili, če bi to telomerazo nekako vklopili v drugih celicah (vendar ne toliko, da bi njihova rast šla na pamet kot v rakavih celicah).

Študije so pokazale, da so nekatera kronična stanja, kot je povišan krvni tlak, povezana z manjšo aktivnostjo telomeraze, medtem ko je zdrava prehrana in gibanje povezana z daljšimi telomeri, prekomerna telesna teža pa tudi s krajšimi telomeri.

Geni dolgoživosti

Geni za dolgoživost so specifični geni, ki so povezani z daljšim življenjem. Dva gena, ki sta neposredno povezana z dolgoživostjo, sta SIRT1 (sirtuin 1) in SIRT2. Znanstveniki, ki so preučevali skupino več kot 800 ljudi, starih 100 let ali več, so odkrili tri pomembne razlike v genih, povezanih s staranjem.

Starost celic

Starost celic se nanaša na postopek, pri katerem celice sčasoma propadajo. To je lahko povezano s krajšanjem telomerov ali procesom apoptoze (ali samomorom celic), pri katerem se odstranijo stare ali poškodovane celice.

Stebelna celica

Pluripotentne matične celice so nezrele celice, ki lahko postanejo vse vrste celic v telesu. Teoretizirajo se, da je staranje lahko povezano bodisi z izčrpavanjem matičnih celic bodisi z izgubo sposobnosti matičnih celic, da se diferencirajo ali dozorijo v različne vrste celic. Pomembno je omeniti, da se ta teorija nanaša na matične celice odraslih, ne zarodne izvorne celice. Za razliko od embrionalnih izvornih celic odrasle matične celice ne morejo dozoreti v nobeno vrsto celic, temveč le v določeno število celic. Večina celic v našem telesu je diferenciranih ali popolnoma zrelih, izvorne celice pa so le majhno število celic, ki so prisotne v telesu.

Primer vrste tkiva, pri katerem je s to metodo možna regeneracija, so jetra. To je v nasprotju z možganskim tkivom, ki mu navadno primanjkuje regeneracijskega potenciala. Zdaj obstajajo dokazi, da so v procesu staranja lahko prizadete same matične celice, vendar so te teorije podobne problemu kokoši in jajčec. Ni gotovo, da staranje nastane zaradi sprememb v izvornih celicah, ali če so spremembe v matičnih celicah posledica procesa staranja.

Epigenetika

Epigenetika se nanaša na izražanje genov. Z drugimi besedami, gen je lahko prisoten, lahko pa ga vklopite ali izklopite. Vemo, da je v telesu nekaj genov, ki so vklopljeni le za določeno časovno obdobje. Področje epigenetike prav tako pomaga znanstvenikom razumeti, kako lahko okoljski dejavniki delujejo v okviru genetskih omejitev, da bodisi zaščitijo bodisi povzročajo bolezni.

Od kod prihajajo matične celice?

Tri primarne genetske teorije staranja

Kot smo že omenili, obstaja veliko dokazov, ki preučujejo pomen genov v pričakovanem preživetju. Ko gledamo na genetske teorije, so te razdeljene na tri osnovne miselne šole.

• Prva teorija trdi, da je staranje povezano z mutacijami, ki so povezane z dolgoročnim preživetjem, in da je staranje povezano z kopičenjem genskih mutacij, ki se ne popravijo.
• Druga teorija je, da je staranje povezano s poznimi učinki določenih genov in se imenuje pleiotropni antagonizem.
• Še ena teorija, predlagana na podlagi preživetja v oposumih, je, da bi okolje, ki predstavlja malo nevarnosti, da bi vplivalo na pričakovano življenjsko dobo, povzročilo povečanje števila članov, ki imajo mutacije, ki upočasnjujejo proces staranja.

Kako se življenjska doba razlikuje od pričakovane življenjske dobe

Dokazi za teorijo

Obstaja več dokazov, ki vsaj delno podpirajo genetsko teorijo staranja.

Morda najmočnejši dokaz v podporo genski teoriji so precejšnje razlike v maksimalnem preživetju, značilne za vrsto, pri čemer imajo nekatere vrste (na primer metulji) zelo kratko življenjsko dobo, druge, kot so sloni in kiti, pa so podobne naši. Znotraj posamezne vrste je preživetje podobno, vendar je preživetje med različno podobnimi vrstami lahko zelo različno.

Študije dvojčkov podpirajo tudi genetsko komponento, saj so si enojajčni dvojčki (monozigotni dvojčki) glede na pričakovano življenjsko dobo veliko bolj podobni kot neidentični ali dizigotični dvojčki. ločeni lahko pomagajo ločiti vedenjske dejavnike, kot so prehrana in druge življenjske navade, kot vzrok za družinske trende v dolgoživosti.

Nadaljni dokazi v širokem obsegu so bili ugotovljeni s preučevanjem učinka genskih mutacij pri drugih živalih. Pri nekaterih črvih in tudi pri nekaterih miših lahko posamezna genska mutacija podaljša preživetje za več kot 50 odstotkov.

Poleg tega najdemo dokaze za nekatere posebne mehanizme, ki sodelujejo v genetski teoriji. Neposredne meritve dolžine telomerov so pokazale, da so telomeri občutljivi na genetske dejavnike, ki lahko pospešijo staranje.

Dokazi proti genetskim teorijam staranja

Eden močnejših argumentov proti genetski teoriji staranja ali "programirani življenjski dobi" prihaja z evolucijske perspektive. Zakaj bi obstajala določena življenjska doba, ki bi presegala razmnoževanje? Z drugimi besedami, kakšen "namen" obstaja za življenje, potem ko se je človek razmnožil in živel dovolj dolgo, da je svoje potomstvo zraslo v polnoletnost?

Iz tega, kar vemo o življenjskem slogu in boleznih, je tudi razvidno, da obstajajo številni drugi dejavniki staranja. Enojajčni dvojčki imajo lahko zelo različno življenjsko dobo, odvisno od izpostavljenosti, dejavnikov življenjskega sloga (kot je kajenje) in vzorcev telesne aktivnosti.

Spodnja črta

Ocenjeno je bilo, da geni lahko pojasnijo največ 35 odstotkov življenjske dobe, vendar še vedno ne razumemo več staranja, kot ga razumemo. Na splošno je verjetno, da je staranje večfaktorski proces, kar pomeni, da je verjetno kombinacija več teorij. Pomembno je tudi opozoriti, da se tukaj obravnavane teorije ne izključujejo. Koncept epigenetike ali to, ali je gen, ki je prisoten, "izražen", lahko še bolj zamegli naše razumevanje.

Poleg genetike obstajajo še drugi dejavniki staranja, kot so naše vedenje, izpostavljenost in navadna sreča. Niste obsojeni, če družinski člani ponavadi umirajo mladi in ne morete prezreti svojega zdravja, tudi če vaši družinski člani živijo dolgo.

Kaj lahko storite, da zmanjšate "genetsko" staranje celic?

Naučili smo se jesti zdravo in biti aktivni, ti dejavniki življenjskega sloga pa so verjetno prav tako pomembni, ne glede na to, koliko naša genetika sodeluje pri staranju. Iste prakse, za katere se zdi, da ohranjajo organe in tkiva našega telesa zdrava, lahko ohranijo zdravje tudi naših genov in kromosomov.

Ne glede na posebne vzroke staranja lahko pri:

• Vadba - Študije so pokazale, da telesna aktivnost ne samo, da dobro pomaga vašemu srcu in pljučem, ampak tudi telesna vadba podaljša telomere.
• Jejte zdravo - Prehrana z veliko sadja in zelenjave je povezana z večjo aktivnostjo telomeraze (v bistvu manj krajšanjem telomerov v vaših celicah). Prehrana z veliko omega-3-maščobnimi kislinami je povezana z daljšimi telomeri, prehrana z visoko vsebnostjo omega-6-maščobnih kislin pa je nasprotno in povezana s krajšimi telomeri. Poleg tega je vnos soda pop povezan s krajšimi telomeri. Zdi se, da Reservatrol, sestavina, ki je odgovorna za vznemirjenje ob pitju rdečega vina (vendar ga najdemo tudi v brezalkoholnem rdečem grozdnem soku), aktivira beljakovino dolgoživosti SIRT
• Zmanjšajte stres
• Izogibajte se rakotvornim snovem
• Ohranite zdravo telesno težo - zgoraj omenjena debelost ni povezana z nekaterimi genetskimi mehanizmi, povezanimi s staranjem (na primer povečano skrajšanje telomerov), vendar so ponavljajoče se študije odkrile koristi dolgoživosti, povezane z omejevanjem kalorij. Prvo načelo pri raku preventivni življenjski slog, ki ga je predlagal Ameriški inštitut za raziskave raka - bodite čim bolj vitki, ne da bi imeli premajhno težo -, lahko igra pomembno vlogo pri dolgoživosti, pa tudi pri preprečevanju raka in preprečevanju ponovitve raka.