Genetska teorija o staranju, konceptih in dokazih

Vaša DNK lahko napoveduje več o vas kot o vašem izgledu. Glede na genetsko teorijo staranja so vaši geni (kot tudi mutacije v teh genih) odgovorni za to, kako dolgo boste živeli. Tukaj je tisto, kar morate vedeti o genih in dolgoživosti, in kjer se genetika ujema z različnimi teorijami staranja.

Genetska teorija staranja

Genetska teorija staranja navaja, da je življenjska doba v veliki meri odvisna od genov, ki jih podedujemo. V skladu s teorijo je naša dolgoživost primarno določena v trenutku spočetja in je v veliki meri odvisna od naših staršev in njihovih genov.

Osnova te teorije je, da segmenti DNK, 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. Te telomere postanejo krajše in krajše in sčasoma se celice ne morejo razdeliti, ne da bi izgubile pomembne dele DNK.

Preden se lotimo načela, kako genetika vpliva na staranje, in argumente za in proti tej teoriji, je koristno na kratko razpravljati o primarnih kategorijah starajočih se teorij in nekaterih specifičnih teorijah v teh kategorijah. V tem času ne obstaja nobena teorija ali celo ena kategorija teorij, ki bi lahko pojasnila vse, kar opazimo v procesu staranja.

Teorije staranja

Obstajata dve primarni kategoriji starajočih se teorij, ki se bistveno razlikujeta v tem, kar lahko imenujemo "namen" staranja. V prvi kategoriji je staranje v bistvu nesreča; kopičenje škode in obrabe telesa, ki sčasoma vodi v smrt. V nasprotju s tem pa programirane teorije staranja gledajo na staranje kot na intencionalni proces, ki je nadzorovan na način, ki ga lahko primerjamo z drugimi fazami življenja, kot je puberteta.

Teorije napak vključujejo več ločenih teorij, vključno z:

• Teorija staranja in obrabe
• Stopnja žive teorije staranja
• Teorija navzkrižnega vezanja beljakovin
• Prostorska teorija staranja
• Teorija staranja somatskih mutacij

Programirane teorije o staranju so tudi razčlenjene na različne kategorije, ki temeljijo na metodi, s katero so naša telesa programirana, da starajo in umirajo.

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

Med temi teorijami in celo kategorijami teorij staranja obstaja precejšnje prekrivanje.

Geni in telesne funkcije

Pred razpravo o ključnih pojmih, povezanih s staranjem in genetiko, si poglejmo, kaj je naša DNK in kakšni so osnovni načini, na katere geni vplivajo na našo življenjsko dobo.

Naši geni so vsebovani v naši DNA, ki je prisotna v jedru (notranjem območju) vsake celice v našem telesu. (V organolih imenujemo tudi mitohondrijsko DNK, imenovano mitohondriji, ki so prisotni v citoplazmi celice.) Vsak od njih ima 46 kromosomov, ki sestavljajo našo DNK, od katerih jih 23 prihaja od naših mater in 23 od naših očetov. Od tega je 44 avtosomov, dva sta spolna kromosoma, ki določata, ali želimo biti moški ali ženska. (Mitohondrijska DNK, nasprotno, nosi veliko manj genetskih informacij in jo prejmejo samo naše matere.)

Znotraj teh kromosomov ležijo naši geni, naš genetski načrt, odgovoren za prenos informacij za vsak proces, ki bo potekal v naših celicah.Naše gene lahko zamišljamo kot vrsto črk, ki sestavljajo besede in stavke navodil. Te besede in stavki urejajo izdelavo beljakovin, ki nadzorujejo vsak celični proces.

Če je katerikoli od teh genov poškodovan, na primer z mutacijo, ki spremeni niz "črk in besed" v navodilih, se lahko proizvede nenormalna beljakovina, ki nato opravi okvarjeno funkcijo. Če pride do mutacije v beljakovinah, ki uravnavajo rast celice, lahko nastane rak. Če ti geni mutirajo od rojstva, se lahko pojavijo različni dedni sindromi. Na primer, cistična fibroza je stanje, v katerem otrok podeduje dva mutirana gena, ki nadzorujejo protein, ki uravnava kanale, ki so odgovorni za gibanje klorida po celicah v žlezah znoja, prebavnih žlezah in še več. Rezultat ene same mutacije povzroči zadebeljenost sluzi, ki jo povzročajo te žleze, in posledične težave, ki so povezane s tem stanjem.

Kako geni vplivajo na življenjsko dobo

Ne potrebujemo podrobne študije, da bi ugotovili, ali imajo naši geni vsaj nekaj vloge v dolgoživosti. Ljudje, katerih starši in predniki so živeli dlje, ponavadi živijo dlje in obratno. Obenem vemo, da genetika sama po sebi ni edini vzrok staranja. Študije, v katerih so bili identični dvojčki, razkrivajo, da se dogaja nekaj drugega; Dvojni dvojčki, ki imajo enake gene, ne živijo vedno enako število let.

Nekateri geni so koristni in povečujejo življenjsko dobo. Na primer, gen, ki pomaga osebi pri presnovi holesterola, bi zmanjšal tveganje za srčno bolezen.

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

Nekateri geni, kadar so mutirani, so škodljivi, kot tisti, ki povečujejo tveganje za raka. Veliko ljudi pozna mutacije BRCA1 in BRCA2, ki so nagnjene k raku dojk. Ti geni se imenujejo tumorski supresorski geni, ki kodirajo beljakovine, ki nadzorujejo popravilo poškodovane DNK (ali izločanje celice s poškodovano DNK, če popravilo ni mogoče.)

Različne bolezni in stanja, povezana z dednimi mutacijami genov, lahko neposredno vplivajo na življenjsko dobo. Med njimi so cistična fibroza, anemija srpastih celic, bolezen Tay-Sachs in Huntingtonova bolezen.

Ključni koncepti v genetski teoriji staranja

Ključni koncepti v genetiki in staranju vključujejo več pomembnih konceptov in idej, ki segajo od skrajšanja telomere do teorij o vlogi matičnih celic v staranju.

Telomere - Na koncu vsakega od naših kromosomov leži kos "junk" DNK, imenovan telomer. Telomeri ne kodirajo nobenih beljakovin, vendar se zdi, da imajo zaščitno funkcijo, tako da se konci DNA ne vežejo na druge dele DNA ali tvorijo krog. Vsakič, ko se celica deli malo več telomera, se izloči. Sčasoma. ni še nobene od teh neželenih DNK in nadaljnje izrezovanje lahko poškoduje kromosome in gene, tako da celica umre.

Na splošno se povprečna celica lahko razdeli 50-krat, preden se telomera porabi (meja Hayflick). Celice raka so odkrile način, da ne odstranijo in včasih celo dodajo del telomere. Poleg tega nekatere celice, kot so bele krvne celice, niso podvržene temu procesu skrajšanja telomere. Zdi se, da medtem ko imajo geni v vseh naših celicah kodno besedo za encim telomerazo, ki zavira skrajšanje telomere in morda celo povzroči podaljšanje, je gen "vklopljen" ali "izražen", kot pravijo genetiki, v celicah, kot je bela krvnih celic in rakavih celic. Znanstveniki so teoretizirali, da če bi se ta telomeraza nekako lahko vklopila v drugih celicah (vendar ne toliko, da bi se njihova rast spremenila v rakave celice), bi lahko našo starostno omejitev razširili.

Študije so pokazale, da so nekatera kronična stanja, kot je visok krvni tlak, povezana z manjšo aktivnostjo telomeraze, medtem ko sta zdrava prehrana in telesna dejavnost povezani z daljšimi telomeri. Prekomerna telesna teža je povezana tudi s krajšimi telomeri.

Geni dolgoživosti - Geni dolgoživosti so specifični geni, ki so povezani z daljšim življenjem. Dva gena, ki sta neposredno povezana z dolgo življenjsko dobo, sta SIRT1 (sirtuin 1) in SIRT2. Znanstveniki, ki gledajo na skupino nad 800 ljudi, starosti 100 let ali več, so odkrili tri pomembne razlike v genih, povezanih s staranjem.

Senacija celic - Senes celic se nanaša na proces, s katerim se celice sčasoma razpadajo. To je lahko povezano s skrajšanjem telomerov ali s procesom apoptoze (ali samomora celic), pri kateri se odstranijo stare ali poškodovane celice.

Stebelna celica - Pluripotentne matične celice so nezrele celice, ki lahko postanejo kakršna koli vrsta celice v telesu. Teoretično je, da je staranje lahko povezano bodisi z izčrpanjem izvornih celic bodisi z izgubo sposobnosti matičnih celic, da se razlikujejo ali zorejo v različne vrste celic. Pomembno je omeniti, da se ta teorija nanaša na matične celice odraslih, ne na embrionalne matične celice. Za razliko od embrionalnih matičnih celic matične celice odraslih ne zrejo v nobeno vrsto celic, ampak le v določeno število celičnih tipov. Večina celic v našem telesu je diferencirana ali popolnoma zrela, matične celice pa so le majhno število celic v telesu.

Primer tipa tkiva, pri katerem je s to metodo možna regeneracija, so jetra. To je v nasprotju z možganskim tkivom, ki običajno nima tega regenerativnega potenciala. Zdaj obstaja dokaz, da so lahko v procesu staranja prizadete tudi same matične celice, vendar so te teorije podobne vprašanju piščanca in jajc. Ne vem, da se staranje pojavi zaradi sprememb v izvornih celicah, ali če so namesto tega spremembe v matičnih celicah posledica procesa staranja.

Epigenetika - Epigenetika se nanaša na izražanje genov. Z drugimi besedami, gen je lahko prisoten, vendar ga lahko vklopimo ali izklopimo. Vemo, da je v telesu nekaj genov, ki so vklopljeni le za določeno časovno obdobje. Področje epigenetike pomaga tudi znanstvenikom, da razumejo, kako lahko okoljski dejavniki delujejo v okviru genetskih omejitev, da bi bodisi zaščitili bodisi predisponirali bolezni.

Tri primarne genetske teorije staranja

Kot je navedeno zgoraj, obstaja veliko število dokazov, ki preučujejo pomembnost genov pri pričakovanem preživetju. Če pogledamo genetske teorije, jih razčlenimo na tri osnovne šole mišljenja.

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

Dokazi za teorijo

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

Mogoče najmočnejši dokaz v podporo genetski teoriji so velike razlike, značilne za vrsto, pri maksimalnem preživetju, saj imajo nekatere vrste (kot so metulji) zelo kratke življenjske dobe, druge, kot so sloni in kiti, pa so podobne našim. Znotraj posamezne vrste je preživetje podobno, vendar je preživetje lahko zelo različno med dvema vrstama, ki sta sicer podobna po velikosti.

Študije dvojčkov podpirajo tudi genetsko komponento, saj so identični dvojčki (monozigotni dvojčki) veliko bolj podobni pričakovani življenjski dobi kot neidentični dvojčki. Vrednotenje identičnih dvojčkov, ki so bili vzgojeni skupaj in to nasprotujejo z identičnimi dvojčki, ki so vzgojeni narazen, lahko pomagajo ločiti vedenjske dejavnike, kot so prehrana in druge življenjske navade kot vzrok družinskih trendov v življenju.

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

Poleg tega najdemo dokaze za nekatere specifične mehanizme, ki so vključeni v genetsko teorijo. Neposredne meritve dolžine telomera so pokazale, da so telomere izpostavljene genetskim dejavnikom, ki lahko pospešijo hitrost staranja.

Dokazi proti genetskim teorijam staranja

Eden od močnejših argumentov proti genetski teoriji staranja ali "programirani življenjski dobi" prihaja z evolucijske perspektive. Zakaj bi obstajala določena življenjska doba po reprodukciji? Z drugimi besedami, kakšen "namen" obstaja za življenje, potem ko se je oseba razmnožila in bila živa dovolj dolgo, da dvigne njihovo potomstvo v odraslost?

Prav tako je jasno iz tega, kar vemo o življenjskem slogu in bolezni, da obstaja veliko drugih dejavnikov staranja. Identični dvojčki imajo lahko zelo različne življenjske dobe, odvisno od njihove izpostavljenosti, dejavnikov načina življenja (kot je kajenje) in vzorcev telesne dejavnosti.

Spodnja črta

Ocenjeno je bilo, da lahko geni pojasnijo največ 35 odstotkov življenjske dobe, vendar še vedno ne vemo več o staranju, kot ga razumemo. Na splošno je staranje verjetno večfaktorski proces, kar pomeni, da je verjetno kombinacija več teorij. Pomembno je tudi omeniti, da se teorije, o katerih razpravljamo tukaj, med seboj ne izključujejo. Koncept epigenetike, ali je gen, ki je prisoten, "izražen", lahko še bolj blatno razume naše razumevanje.

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

Kaj lahko storite za zmanjšanje »genetskega« staranja vaših celic?

Naučeni smo jesti zdravo prehrano in biti aktivni, ti dejavniki življenjskega sloga pa so verjetno enako pomembni ne glede na to, koliko so naše genetike vključene v staranje. Iste prakse, ki ohranjajo organe in tkiva zdravih teles, lahko tudi ohranijo naše gene in kromosome zdrave.

Ne glede na posebne vzroke staranja je lahko pomembno:

• Vadba - Študije so pokazale, da telesna aktivnost ne pomaga le vašemu srcu in pljučam dobro delovati, ampak vadba podaljša telomere.
• Jejte zdravo prehrano - Prehrana z veliko sadja in zelenjave je povezana z večjo aktivnostjo telomeraze (dejansko manj skrajšanja telomerov v vaših celicah). Prehrana z omega-3-maščobnimi kislinami je povezana z daljšimi telomeri, a prehrana z visoko vsebnostjo omega-6-maščobnih kislin je nasprotna in povezana s krajšimi telomeri. Poleg tega je vnos sode s poreklom povezan s krajšimi telomeri.Reservatrol, sestavina, odgovorna za navdušenje nad pitjem rdečega vina (vendar tudi v brezalkoholnem rdečem soku), aktivira beljakovino SIRT za dolgo življenje.
• Zmanjšajte stres
• Izogibajte se rakotvornosti
• Ohranjanje zdrave telesne teže - Ne samo, da je debelost povezana z nekaterimi genetskimi mehanizmi, povezanimi z zgoraj omenjenim staranjem (kot je povečano skrajšanje telomerov), vendar so ponavljajoče študije pokazale koristi dolgotrajnosti, povezane z omejevanjem kalorij. Prvo načelo v načinu življenja za preprečevanje raka, ki ga je pripravil Ameriški inštitut za raziskave raka - biti čim bolj vitko, ne da bi bil podhranjen - bi lahko igralo vlogo pri dolgotrajnosti in preprečevanju raka ter preprečevanju ponovitve raka.