Što je genetska teorija starenja?

Sadržaj

• Genetska teorija starenja
• Teorije starenja
• Geni i tjelesne funkcije
• Kako geni utječu na životni vijek
• Ključni pojmovi u genetskoj teoriji starenja
• Tri primarne genetske teorije starenja
• Dokazi iza teorije
• Dokazi protiv genetskih teorija starenja
• Donja linija
• Što možete učiniti da smanjite "genetsko" starenje svojih stanica?

Vaša DNK može predvidjeti više o vama od vašeg izgleda. Prema genetskoj teoriji starenja, vaši su geni (kao i mutacije tih gena) odgovorni za koliko ćete živjeti. Evo što biste trebali znati o genima i dugovječnosti i o tome gdje se genetika uklapa među razne teorije starenja.

Genetska teorija starenja

Genetska teorija starenja navodi da je životni vijek u velikoj mjeri određen genima koje nasljeđujemo. Prema teoriji, naša dugovječnost prvenstveno se određuje u trenutku začeća i u velikoj se mjeri oslanja na naše roditelje i njihove gene.

Osnova ove teorije je da segmenti DNA koji se javljaju na kraju kromosoma, nazvani telomeri, određuju maksimalni životni vijek stanice. Telomeri su dijelovi "smeće" DNA na kraju kromosoma koji postaju kraći svaki put kad se stanica dijeli. Ti se telomeri sve više skraćuju i na kraju se stanice ne mogu dijeliti bez gubitka važnih dijelova DNA.

Prije nego što se pozabavite postavkama kako genetika utječe na starenje, te argumentima za i protiv ove teorije, korisno je ukratko razgovarati o primarnim kategorijama teorija starenja i nekim specifičnim teorijama u tim kategorijama. U ovom trenutku ne postoji niti jedna teorija niti čak jedna kategorija teorija koje mogu objasniti sve što uočavamo u procesu starenja.

Staraju li vas hormoni?

Teorije starenja

Dvije su primarne kategorije teorija starenja koje se bitno razlikuju u onome što se može nazvati "svrhom" starenja. U prvoj kategoriji starenje je u biti nesreća; nakupljanje oštećenja i trošenja na tijelu što na kraju dovodi do smrti. Suprotno tome, programirane teorije starenja promatraju starenje kao namjerni proces, kontroliran na način koji se može usporediti s drugim fazama života, poput puberteta.

Teorije pogrešaka uključuju nekoliko zasebnih teorija, uključujući:

• Teorija trošenja i starenja
• Teorija stope starenja
• Teorija umrežavanja proteina starenja
• Teorija slobodnih radikala starenja
• Teorija somatske mutacije starenja

Programirane teorije starenja također se raščlanjuju u različite kategorije na temelju metode kojom se naša tijela programiraju na starenje i umiranje.

• Programirana dugovječnost - Programirana dugovječnost tvrdi da se život određuje sekvencijalnim uključivanjem i isključivanjem gena.
• Endokrina teorija starenja
• Imunološka teorija starenja

Između ovih teorija i čak kategorija teorija starenja postoji značajno preklapanje.

Geni i tjelesne funkcije

Prije rasprave o ključnim konceptima vezanim uz starenje i genetiku, razmotrimo što je naša DNK i neki od osnovnih načina na koje geni utječu na naš životni vijek.

Naši geni sadržani su u našoj DNK koja je prisutna u jezgri (unutarnjem području) svake stanice u našim tijelima. (U organelama zvanim mitohondriji prisutna je i mitohondrijska DNA koja je prisutna u citoplazmi stanice.) Svatko od nas ima 46 kromosoma koji čine našu DNK, od kojih 23 potječu od majki, a 23 od očeva. Od toga su 44 autosoma, a dva su spolni kromosomi koji određuju hoćemo li biti muško ili žensko. (Mitohondrijska DNA, nasuprot tome, nosi mnogo manje genetskih informacija i dobiva se samo od naših majki.)

U tim kromosomima leže naši geni, naš genetski nacrt odgovoran za prijenos informacija o svakom procesu koji će se odvijati u našim stanicama. Naši se geni mogu zamisliti kao niz slova koja čine riječi i rečenice s uputama. Ove riječi i rečenice kodiraju proizvodnju proteina koji kontroliraju svaki stanični proces.

Ako je bilo koji od ovih gena oštećen, na primjer, mutacijom koja mijenja niz "slova i riječi" u uputama, može se proizvesti abnormalni protein, koji zauzvrat ima neispravnu funkciju. Ako se dogodi mutacija u proteinima koji reguliraju rast stanice, može doći do raka. Ako su ti geni mutirani od rođenja, mogu se pojaviti različiti nasljedni sindromi. Na primjer, cistična fibroza je stanje u kojem dijete nasljeđuje dva mutirana gena koja kontroliraju protein koji regulira kanale odgovorne za kretanje klorida kroz stanice u znojnim žlijezdama , probavne žlijezde i još mnogo toga. Rezultat ove pojedinačne mutacije rezultira zgušnjavanjem sluzi koju proizvode ove žlijezde i rezultirajući problemi povezani s ovim stanjem.

Mutacije gena i rak

Kako geni utječu na životni vijek

Nije potrebna detaljna studija kako bi se utvrdilo da naši geni igraju barem neku ulogu u dugovječnosti. Ljudi čiji su roditelji i preci živjeli duže, imaju tendenciju da žive duže i obrnuto. Istodobno, znamo da genetika sama nije jedini uzrok starenja. Studije koje promatraju jednojajčane blizance otkrivaju da se očito nešto drugo događa; jednojajčani blizanci koji imaju identične gene ne žive uvijek identičan broj godina.

Neki geni su korisni i poboljšavaju dugovječnost. Na primjer, gen koji pomaže osobi da metabolizira kolesterol smanjio bi čovjekov rizik od srčanih bolesti.

Neke mutacije gena nasljeđuju se i mogu skratiti životni vijek. Međutim, mutacije se mogu dogoditi i nakon rođenja, jer izlaganje toksinima, slobodnim radikalima i zračenju može uzrokovati promjene gena. (Mutacije gena stečene nakon rođenja nazivaju se stečene ili somatske genske mutacije.) Većina mutacija nije loša za vas, a neki mogu biti i korisni. To je zato što genetske mutacije stvaraju genetsku raznolikost, što populaciju održava zdravom. Ostale mutacije, nazvane tihe mutacije, uopće nemaju učinak na tijelo.

Neki su geni kada su mutirani štetni, poput onih koji povećavaju rizik od raka. Mnogi su ljudi upoznati s mutacijama BRCA1 i BRCA2 koje predisponiraju rak dojke. Ti se geni nazivaju genima za supresiju tumora koji kodiraju proteine ​​koji kontroliraju popravak oštećene DNA (ili eliminaciju stanice s oštećenom DNA ako popravak nije moguć.)

Razne bolesti i stanja povezana s nasljednim genskim mutacijama mogu izravno utjecati na životni vijek. Tu spadaju cistična fibroza, anemija srpastih stanica, Tay-Sachsova bolest i Huntingtonova bolest, da nabrojimo samo neke.

Ključni pojmovi u genetskoj teoriji starenja

Ključni koncepti u genetici i starenju uključuju nekoliko važnih koncepata i ideja, od skraćivanja telomera do teorija o ulozi matičnih stanica u starenju.

Telomeri

Na kraju svakog našeg kromosoma leži komadić "smeća" DNA nazvan telomeri. Telomeri ne kodiraju niti jedan protein, ali čini se da imaju zaštitnu funkciju, čuvajući krajeve DNK da se ne prikače za druge dijelove DNA ili tvore krug. Svaki put kad se stanica podijeli malo više telomera se odreže. Eventualno. od ove smeće DNA nije ostalo, a daljnje rezanje može oštetiti kromosome i gene tako da stanica umre.

Općenito, prosječna stanica može se podijeliti 50 puta prije nego što se telomera potroši (Hayflickova granica). Stanice raka smislile su način na koji ne mogu ukloniti, a ponekad čak i dodati dio presjeka telomera. Uz to, neke stanice poput bijelih krvnih stanica ne prolaze ovaj proces skraćivanja telomera. Čini se da dok geni u svim našim stanicama imaju kodnu riječ za enzim telomerazu koji inhibira skraćivanje telomera, a možda čak rezultira i produljenjem, gen je samo "uključen" ili "izražen" kako genetičari kažu, u stanicama poput bijele krvne stanice i stanice karcinoma. Znanstvenici su teoretizirali da bi se naša dobna granica mogla proširiti ako bi se ova telomeraza mogla nekako uključiti u drugim stanicama (ali ne toliko da bi njihov rast prošao kao u stanicama raka).

Studije su otkrile da su neka kronična stanja poput visokog krvnog tlaka povezana s manjom aktivnošću telomeraze, dok su zdrava prehrana i tjelovježba povezani s duljim telomerima.

Geni dugovječnosti

Geni dugovječnosti su specifični geni koji su povezani s duljim životom. Dva gena koja su izravno povezana s dugovječnošću su SIRT1 (sirtuin 1) i SIRT2. Znanstvenici promatrajući skupinu od preko 800 ljudi starijih od 100 godina, otkrili su tri značajne razlike u genima povezanim sa starenjem.

Starenje stanica

Starenje stanica odnosi se na proces kojim stanice vremenom propadaju. To se može povezati sa skraćivanjem telomera ili procesom apoptoze (ili samoubojstva stanica) u kojem se uklanjaju stare ili oštećene stanice.

Matične stanice

Pluripotentne matične stanice su nezrele stanice koje mogu postati bilo koja vrsta stanica u tijelu. Teoretizira se da starenje može biti povezano ili sa iscrpljivanjem matičnih stanica ili gubitkom sposobnosti matičnih stanica da se diferenciraju ili sazriju u različite vrste stanica. Važno je napomenuti da se ova teorija odnosi na odrasle matične stanice, a ne embrionalne matične stanice. Za razliku od embrionalnih matičnih stanica, odrasle matične stanice ne mogu sazrijeti u bilo koju vrstu stanica, već samo u određeni broj vrsta stanica. Većina stanica u našim tijelima su diferencirane ili potpuno zrele, a matične stanice su samo mali broj stanica prisutnih u tijelu.

Primjer tipa tkiva u kojem je ovom metodom moguća regeneracija je jetra. To je za razliku od moždanog tkiva kojem obično nedostaje taj regenerativni potencijal. Sada postoje dokazi da same matične stanice mogu biti pogođene procesom starenja, ali ove su teorije slične pitanju piletine i jaja. Nije sigurno da se starenje događa zbog promjena u matičnim stanicama, ili ako su promjene u matičnim stanicama posljedica procesa starenja.

Epigenetika

Epigenetika se odnosi na ekspresiju gena. Drugim riječima, gen može biti prisutan, ali se može uključiti ili isključiti. Znamo da u tijelu postoje neki geni koji su uključeni samo na određeno vrijeme. Područje epigenetike također pomaže znanstvenicima da shvate kako čimbenici okoliša mogu djelovati u okviru ograničenja genetike kako bi zaštitili ili predisponirali bolest.

Odakle dolaze matične stanice?

Tri primarne genetske teorije starenja

Kao što je gore spomenuto, postoji značajna količina dokaza koji promatraju važnost gena u očekivanom preživljavanju. Kada se gledaju genetske teorije, one su podijeljene u tri osnovne škole mišljenja.

• Prva teorija tvrdi da je starenje povezano s mutacijama koje su povezane s dugoročnim preživljavanjem i da je starenje povezano s akumulacijom genetskih mutacija koje se ne popravljaju.
• Druga je teorija da je starenje povezano s kasnim učincima određenih gena i naziva se pleiotropnim antagonizmom.
• Još jedna teorija, predložena na temelju preživljavanja u opossumima, jest da bi okruženje koje predstavlja malo opasnosti da ometa očekivano trajanje života rezultiralo povećanjem broja članova koji imaju mutacije koje usporavaju proces starenja.

Po čemu se ljudski životni vijek razlikuje od očekivane životne dobi

Dokazi iza teorije

Postoji nekoliko dokaza koji podržavaju genetsku teoriju starenja, barem djelomično.

Možda su najsnažniji dokazi u prilog genetskoj teoriji značajne razlike u maksimalnom preživljavanju specifične za vrste, s tim što neke vrste (poput leptira) imaju vrlo kratak životni vijek, a druge, poput slonova i kitova, slične su našoj. Unutar jedne vrste preživljavanje je slično, ali preživljavanje može biti vrlo različito između dvije vrste koje su inače slične veličine.

Studije blizanaca također podržavaju genetsku komponentu, jer su jednojajčani blizanci (monozigotni blizanci) puno sličniji u pogledu očekivanog životnog vijeka od neidentičnih ili dizigotičnih blizanaca. razdvojeni mogu pomoći u izdvajanju čimbenika ponašanja poput prehrane i drugih životnih navika kao uzroka obiteljskih trendova u dugovječnosti.

Pronađeni su daljnji dokazi širokog opsega promatrajući učinak genetskih mutacija na drugim životinjama. Kod nekih crva, kao i kod nekih miševa, pojedinačna genska mutacija može produljiti preživljavanje za preko 50 posto.

Uz to, nalazimo dokaze za neke od specifičnih mehanizama koji su uključeni u genetsku teoriju. Izravna mjerenja duljine telomera pokazala su da su telomeri ranjivi na genetske čimbenike koji mogu ubrzati stopu starenja.

Dokazi protiv genetskih teorija starenja

Jedan od jačih argumenata protiv genetske teorije starenja ili "programiranog životnog vijeka" dolazi iz evolucijske perspektive. Zašto bi postojao određeni životni vijek izvan reprodukcije? Drugim riječima, koja „svrha“ postoji za život nakon što se osoba razmnoži i poživi dovoljno dugo da svoje potomstvo uzdigne do odrasle dobi?

Iz onoga što znamo o načinu života i bolestima također je jasno da postoje mnogi drugi čimbenici starenja. Jednojajčani blizanci mogu imati vrlo različit životni vijek, ovisno o izloženosti, čimbenicima životnog stila (poput pušenja) i obrascima tjelesne aktivnosti.

Donja linija

Procjenjuje se da geni mogu objasniti maksimalno 35 posto životnog vijeka, ali još uvijek postoji više onoga što ne razumijemo o starenju nego što razumijemo. Sveukupno, vjerojatno je da je starenje multifaktorski proces, što znači da je vjerojatno kombinacija nekoliko teorija. Također je važno napomenuti da se ovdje razmotrene teorije međusobno ne isključuju. Koncept epigenetike ili je li gen koji je prisutan "izražen" može dodatno zamagliti naše razumijevanje.

Uz genetiku, postoje i druge odrednice starenja poput našeg ponašanja, izloženosti i puke sreće. Niste osuđeni na smrt ako članovi vaše obitelji umiru mladi i ne možete zanemariti svoje zdravlje čak i ako članovi vaše obitelji žive dugo.

Što možete učiniti da smanjite "genetsko" starenje svojih stanica?

Naučeni smo jesti zdravo i biti aktivni, a ovi čimbenici životnog stila vjerojatno su jednako važni bez obzira na to koliko je naša genetika uključena u starenje. Iste prakse za koje se čini da organi i tkiva našeg tijela održavaju zdravima mogu i naše gene i kromosome održati zdravima.

Bez obzira na određene uzroke starenja, to može promijeniti:

• Vježba - Studije su otkrile da tjelesna aktivnost ne samo da pomaže vašem srcu i plućima da dobro funkcioniraju, već i tjelovježba produžuje telomere.
• Hranite se zdravo - prehrana bogata voćem i povrćem povezana je s većom aktivnošću telomeraze (zapravo manjim skraćivanjem telomera u stanicama). Prehrana bogata omega-3-masnim kiselinama povezana je s duljim telomerima, ali prehrana bogata omega-6-masnim kiselinama suprotna je i povezana s kraćim telomerima. Uz to, unos soda pop-a povezan je s kraćim telomerima. Čini se da Reservatrol, sastojak odgovoran za uzbuđenje kod pijenja crnog vina (ali i u bezalkoholnom soku crvenog grožđa), aktivira protein dugovječnosti SIRT
• Smanjite stres
• Izbjegavajte karcinogene tvari
• Održavajte zdravu tjelesnu težinu - Pretilost nije samo povezana s nekim od gore spomenutih genetskih mehanizama povezanih sa starenjem (poput povećanog skraćivanja telomera), već su ponovljena istraživanja otkrila dobrobiti dugovječnosti povezane s ograničenjem kalorija. Prvo načelo u raku preventivni način života koji je iznio Američki institut za istraživanje raka - budite što mršaviji bez prekomjerne tjelesne težine - mogao bi imati ulogu u dugovječnosti, kao i prevencija raka i prevencija ponovnog nastanka raka.