Kāda ir novecošanas ģenētiskā teorija?

Kā gēni ietekmē novecošanu un kā jūs varat mainīt savus gēnus

Jūsu DNS var vairāk paredzēt tev par tavu izskatu. Saskaņā ar ģenētisko novecošanās teoriju, jūsu gēni (kā arī mutācijas šajos gēnos) ir atbildīgas par to, cik ilgi jūs dzīvosiet. Lūk, ko jums vajadzētu zināt par gēniem un ilgmūžību, un kur ģenētika iekļaujas dažādās novecošanas teorijās.

Novecošanas ģenētiskā teorija - definīcija

Novecošanas ģenētiskā teorija norāda, ka mūža ilgums lielākoties ir atkarīgs no gēloņiem, kurus mēs mantojam.

Saskaņā ar teoriju, mūsu ilgmūžība galvenokārt tiek noteikta koncepcijas brīdī un lielā mērā ir atkarīga no mūsu vecākiem un viņu gēniem.

Šīs teorijas pamats ir tāds, ka DNS segmentos, kas rodas hromosomu beigās, ko sauc par telomeriem , nosaka šūnas maksimālo mūža ilgumu. Telomeres ir "nevēlamā" DNS fragmenti hromosomu beigās, kas katru reizi, kad šūnas dalās, kļūst īsākas. Šie telomeri kļūst īsāki un īsāki, un galu galā šūnas nevar sadalīties, nezaudējot svarīgus DNS gabalus.

Pirms iepazīties ar to, kā ģenētika ietekmē novecošanu, un argumentus par un pret šo teoriju, ir lietderīgi īsi apspriest vecāko teoriju galvenās kategorijas un dažas no šīm kategorijām noteiktām teorijām. Pašlaik nav nevienas teorijas vai pat vienas kategorijas teoriju kategorijas, kas varētu izskaidrot visu, ko novērojam novecošanas procesā.

Novecošanas teorijas

Pastāv divas galvenās novecošanas teoriju kategorijas, kas fundamentāli atšķiras to, ko var saukt par novecošanas "mērķi". Pirmajā kategorijā vecums būtībā ir nelaimes gadījums; bojājuma un nodiluma uzkrāšanās organismā, kas galu galā noved pie nāves. Savukārt programmētās novecošanas teorijas uzskata, ka novecošana ir tīšs process, ko kontrolē tā, lai to varētu salīdzināt ar citiem dzīves posmiem, piemēram, pubertāti.

Kļūdu teorijas ietver vairākas atsevišķas teorijas, tostarp:

• Nolietošanās un novecošanās teorija
• Novecošanas dzīves līmeņa teorija
• Olbaltumvielu šķērsvirziena teorija atkal
• Brīvas radikālas novecošanas teorija
• Novecošanas somatisko mutāciju teorija

Programmētas novecošanas teorijas tiek iedalītas dažādās kategorijās, balstoties uz metodi, kādā mūsu ķermenis ir ieprogrammēts vecumam un mirst.

• Programmētais ilgmūžība - plānotā ilgmūžība norāda, ka dzīvību nosaka, pakāpeniski ieslēdzot un izslēdzot gēnus.
• Endokrīnās novecošanas teorija
• Imunoloģiskā novecošanas teorija

Starp šīm teorijām un pat kategorijām novecojošo teoriju ir ievērojama pārklāšanās.

Gēni un ķermeņa funkcijas

Pirms apspriest galvenos ar novecošanos un ģenētiku saistītos jēdzienus, pieņemsim pārskatīt to, kā mūsu DNS ir, un daži galvenie veidi, kā gēni ietekmē mūsu dzīves ilgumu.

Mūsu gēni ir ietverti mūsu DNS, kas atrodas katras šūnas kodolā (iekšējā zonā) mūsu ķermenī. (Organoletēs ir arī mitohondriju DNS, ko sauc par mitohondrijām, kas atrodas šūnas citoplazmā.) Katrā no mums ir 46 mūsu hromosomas, kas veido mūsu DNS, no kuriem 23 nāk no mūsu mātēm un 23 no mūsu tēviem. No tiem 44 ir autosomes, un divas ir dzimuma hromosomas, kas nosaka, vai mēs esam vīrieši vai sievietes.

(Mitohondriju DNS, savukārt, satur daudz mazāk ģenētisku informāciju un to saņem tikai no mūsu mātēm.)

Šajās hromosomās atrodas mūsu gēni, mūsu ģenētiskā zilā krāsa ir atbildīga par informācijas nodošanu katram procesam, kas notiks mūsu šūnās. Mūsu gēnus var uztvert kā burtu sēriju, kas veido norādījumus un teikumus. Šie vārdi un teikumi kodi olbaltumvielu ražošanai, kas kontrolē katru šūnu procesu.

Ja kāds no šiem gēniem tiek bojāts, piemēram, ar mutāciju, kas izmaina instrukciju sēriju "burti un vārdi", var izgatavot patoloģisku proteīnu, kas savukārt veic nepilnvērtīgu funkciju.

Ja mutē parādās proteīni, kas regulē šūnas augšanu, var rasties vēzis. Ja šie gēni tiek mutēti no dzimšanas, var rasties dažādi iedzimti sindromi. Piemēram, cistiskā fibroze ir stāvoklis, kad bērns manto divus mutē gēnus, kas kontrolē olbaltumvielu, kas regulē kanālus, kas atbildīgi par hlorīda kustību pāri šūnām sviedru dziedzeros, gremošanas orgānos un citur. Šīs vienas mutācijas rezultāts ir šo dziedzeru radīto gļotu sabiezējums un no tā izrietošās problēmas, kas saistītas ar šo stāvokli.

Kā gēni ietekmē mūžu

Tas neveic sarežģītu pētījumu, lai noteiktu, ka mūsu gēniem ir vismaz kaut kāda loma ilgmūžībā. Cilvēki, kuru vecāki un senči ir dzīvojuši ilgāk, mēdz dzīvot ilgāk un otrādi. Tajā pašā laikā mēs zinām, ka vienīgi ģenētika nav vienīgais novecošanas iemesls. Pētījumi, kas vērsti uz identiskiem dvīņiem, liecina, ka notiek kaut kas cits; identiski dvīņi, kuriem ir identiski gēni, ne vienmēr dzīvo identisku gadu skaitu.

Daži gēni ir izdevīgi un uzlabo ilgmūžību. Piemēram, gēns, kas palīdz cilvēkiem metabolizēt holesterīnu, varētu samazināt personas sirds slimības risku.

Dažas gēnu mutācijas ir iedzimtas, un tās var saīsināt mūža ilgumu. Tomēr mutācijas var notikt arī pēc piedzimšanas , jo toksīnu, brīvo radikāļu un starojuma iedarbība var izraisīt gēnu izmaiņas. (Gēnu mutācijas, kas iegūtas pēc piedzimšanas, tiek sauktas par iegūtajām vai somatiskajām gēnu mutācijām.) Lielākā daļa mutāciju nav jums sliktas, un daži pat var būt izdevīgi. Tas ir tāpēc, ka ģenētiskās mutācijas rada ģenētisku daudzveidību, kas populācijas saglabā veselību. Citas mutācijas, ko sauc par klusajām mutācijām, vispār nekādi neietekmē ķermeni.

Daži gēni, kad mutācija ir kaitīga, tāpat kā tie, kas palielina vēža risku. Daudzi cilvēki ir iepazinušies ar BRCA1 un BRCA2 mutācijām, kas predisponē krūts vēzi. Šos gēnus sauc par audzēja slāpētāju gēniem, kas kodē proteīnus, kas kontrolē bojātas DNS (vai bojātas DNS šūnas iznīcināšanu, ja to nav iespējams labot).

Dažāda slimība un apstākļi, kas saistīti ar pārmantojamām gēnu mutācijām, var tieši ietekmēt mūža ilgumu. Tie ietver cistisko fibrozi , sirpjveida šūnu anēmiju , Tay-Sachs slimību un Hantingtona slimību , nosaucot dažus.

Galvenie jēdzieni novecošanas ģenētiskajā teorijā

Galvenie jēdzieni ģenētikā un novecošana ietver vairākus svarīgus jēdzienus un idejas, sākot no telomēru saīsināšanas līdz teorijām par cilmes šūnu lomu vecumdienās.

Telomeres - katras mūsu hromosomas beigās atrodas gabals no "junk" DNS, ko sauc par telomeriem . Telomēri neiekļauj nekādus olbaltumvielas, bet tiem, šķiet, ir aizsardzības funkcija, DNS galus turot piestiprināt pie citiem DNS fragmentiem vai veidojot apli. Katru reizi, kad šūnas dala mazliet vairāk no telemoras, tiek noņemts. Galu galā. nav neviena no šīm junk DNA atstātajām daļām, un turpmāka sagriešana var sabojāt hromosomas un gēnus tā, ka šūna nomirst.

Kopumā vidējais šūnas spēj sadalīt 50 reizes pirms telomēra izņemšanas (Hayflick ierobežojums). Vēža šūnas ir izpētījušas veidu, kā neizņemt, un dažreiz pat pievienot, telomēra daļu. Turklāt dažām šūnām, piemēram, baltajiem asinsķermenīšiem, netiek veikts šis telomeru saīsināšanas process. Šķiet, ka, lai gan visās mūsu šūnās gēniem ir koda vārds fermentam telomerāzei, kas inhibē telomēras saīsināšanu un, iespējams, pat izraisa pagarināšanos, gēns tiek "ieslēgts" vai "izteikts", kā saka ģenētiķi, tādās šūnās kā balta asins šūnas un vēža šūnas. Zinātnieki ir teorētiski apgalvojuši, ka, ja šī telomerase kaut kā varētu tikt ieslēgta citās šūnās (bet ne tik daudz, ka to augšana varētu būt tik sarežģīta kā vēža šūnās), mūsu vecuma ierobežojums varētu tikt paplašināts.

Pētījumi ir atklājuši, ka daži hroniski traucējumi, piemēram, augsts asinsspiediens, ir saistīti ar mazāku telomerāzes aktivitāti, turpretim veselīgs uzturs un vingrinājumi ir saistīti ar garākiem telomeriem. Liekā svara zudums ir saistīts arī ar īsākiem telomeriem.

Ilgmūžības gēni - Ilgmūžības gēni ir specifiski gēni, kas saistīti ar dzīvo ilgāk. Diviem gēniem, kas ir tieši saistīti ar ilgmūžību, ir SIRT1 (sirtruin 1) un SIRT2. Zinātnieki, kas meklē vairāk nekā 800 cilvēku vecumā no 100 gadiem vai vecākiem, konstatēja trīs būtiskas atšķirības gēnos, kas saistīti ar novecošanos.

Cell senescence - Cell agescence attiecas uz procesu, ar kuru laikā laika gaitā šūnas sabojājas. Tas var būt saistīts ar telomeru saīsināšanu vai apoptozes procesu (vai šūnu pašnāvību), kurā vecās vai bojātās šūnas tiek noņemtas.

Cilmes šūnas - Pluripotences cilmes šūnas ir nenobriedušas šūnas, kurām ir potenciāls kļūt par jebkāda veida šūnām organismā. Ir teorētiski, ka novecošana var būt saistīta vai nu ar cilmes šūnu noplicināšanos, vai ar cilmes šūnu spējas atšķirt vai nobriest dažādu šūnu zudumā. Ir svarīgi atzīmēt, ka šī teorija attiecas uz pieaugušām cilmes šūnām, nevis embrionālām cilmes šūnām. Atšķirībā no embrionālajām cilmes šūnām, pieaugušo cilmes šūnas nevar attīstīties nevienā šūnā, bet drīzāk tikai noteiktā skaitā šūnu tipu. Lielākā daļa mūsu ķermeņu šūnu ir diferencētas vai pilnīgi nobriedušas, un cilmes šūnas ir tikai neliels šūnu skaits organismā.

Tādas audu tipa piemērs, kurā reģenerācija ir iespējama ar šo metodi, ir aknas. Tas ir pretstatā smadzeņu audiem, kuriem parasti trūkst šī reģeneratīvā potenciāla. Tagad ir pierādījumi, ka vecās cilmes šūnas var ietekmēt, taču šīs teorijas ir līdzīgas vistas un olu problēmām. Nav zināms, ka novecošana rodas cilmes šūnu izmaiņu dēļ vai, ja tā vietā izmaiņas cilmes šūnās ir saistītas ar novecošanās procesu.

Epigenetika - Epigenetika attiecas uz gēnu izpausmi. Citiem vārdiem sakot, gēns var būt klāt, bet to var ieslēgt vai izslēgt. Mēs zinām, ka organismā ir daži gēni, kuri ir ieslēgti tikai noteiktu laika periodu. Epigenetikas joma arī palīdz zinātniekiem saprast, kā vides faktori var darboties ģenētikas ierobežojumos, lai vai nu pasargātu, vai predisponētu slimībām.

Trīs primārās novecošanas ģenētiskās teorijas

Kā minēts iepriekš, ir ievērojams pierādījumu daudzums, kas aplūko gēnu nozīmību gaidāmajā izdzīvošanā. Aplūkojot ģenētiskās teorijas, tās iedala trīs pamatskolās.

• Pirmajā teorijā tiek apgalvots, ka novecošana ir saistīta ar mutācijām, kuras saistītas ar ilgstošu izdzīvošanu, un ka novecošana ir saistīta ar to ģenētisko mutāciju uzkrāšanos, kuras netiek labotas.
• Vēl viena teorija ir tā, ka novecošana ir saistīta ar dažu gēnu novēlotiem efektiem, un to sauc par pleiotropu antagonismu.
• Vēl viena teorija, kas balstīta uz izdzīvošanu, ir saistīta ar to, ka vide, kas rada mazu apdraudējumu, kas varētu ietekmēt paredzamo dzīves ilgumu, palielinātu to locekļu skaitu, kuriem ir mutācijas, kas palēnina novecošanās procesu.

Pierādījumi teorijas priekšā

Ir vairāki pierādījumu veidi, kas vismaz daļēji atbalsta vecuma ģenētisko teoriju.

Iespējams, ka spēcīgākie pierādījumi, kas pamato ģenētisko teoriju, ir ievērojamas sugas atšķirīgās maksimālās izdzīvošanas atšķirības, un dažām sugām (piemēram, tauriņiem) ir ļoti īss mūžs, un citi, piemēram, ziloņi un vaļi, ir līdzīgi kā mūsējie. Viena suga izdzīvošana ir līdzīga, bet izdzīvošana var būt ļoti atšķirīga starp divām sugām, kas citādi ir tādas pašas.

Dvīņu pētījumi arī atbalsta ģenētisko komponentu, jo identiskie dvīņi (monozigotie dvīņi) ir daudz līdzīgāki, salīdzinot ar paredzamo dzīves ilgumu, nekā nav identiski vai diziogotiski dvīņi. Novērtējot identiskos dvīņus, kas ir audzēti kopā un kontrastējot to ar identiskiem dvīņiem, kuri tiek izcelti, var palīdzēt izdalīt tādus uzvedības faktorus kā diēta un citi dzīvesveida ieradumi, kas izraisa ģimenes tendences ilgmūžībā.

Plašā mērogā ir iegūti papildu pierādījumi, aplūkojot ģenētisko mutāciju ietekmi uz citiem dzīvniekiem. Dažos tārpus, kā arī dažas pelēm, viena gēna mutācija var pagarināt dzīvildzi vairāk nekā par 50 procentiem.

Turklāt mēs atrodam pierādījumus par dažiem specifiskajiem mehānismiem, kas saistīti ar ģenētisko teoriju. Tiešie telomēra garuma mērījumi liecina, ka telomēri ir neaizsargāti pret ģenētiskajiem faktoriem, kas var paātrināt novecošanās ātrumu.

Pierādījumi pret novecošanas ģenētiskajām teorijām

Viens no spēcīgākajiem argumentiem pret vecuma ģenētisko teoriju vai "ieprogrammētu dzīves ilgumu" nāk no evolūcijas perspektīvas. Kāpēc vajadzētu noteikt noteiktu kalpošanas laiku, nevis reproducēt? Citiem vārdiem sakot, kāds mērķis ir dzīvē pēc tam, kad persona ir atveidojusi un dzīvojusi pietiekami ilgi, lai paaugstinātu viņu pēcnācējus līdz pieauguša cilvēka vecumam?

No tā, ko mēs zinām par dzīvesveidu un slimībām, ir skaidrs arī tas, ka novecošanā ir daudz citu faktoru. Identiskie dvīņi var būt ļoti atšķirīgi, atkarībā no to iedarbības, dzīvesveida faktoriem (piemēram, smēķēšanas) un fiziskās aktivitātes modeļiem.

Bottom Line

Tika aprēķināts, ka gēni var izskaidrot maksimāli 35% dzīves ilguma, taču vēl vairāk mēs nesaprotam par novecošanu, par ko mēs saprotam. Kopumā ir iespējams, ka novecošana ir daudzfaktoru process, kas nozīmē, ka tas, iespējams, ir vairāku teoriju kombinācija. Ir arī svarīgi atzīmēt, ka šeit apspriestās teorijas nav savstarpēji izslēdzošas. Epigenetikas koncepcija, vai tas, vai esošais gēns ir vai nav "izteikts", var vēl vairāk iedragā mūsu izpratni.

Papildus ģenētikai ir arī citi noteicošie faktori novecošanās procesā, piemēram, mūsu uzvedība, ekspozīcijas un vienkārši veiksme. Jūs neesat lemts, ja jūsu ģimenes locekļi mēdz mirt jauni, un jūs nevarat ignorēt savu veselību, pat ja jūsu ģimenes locekļi mēdz dzīvot ilgi.

Ko jūs varat darīt, lai samazinātu "ģenētisko" novecošanos jūsu šūnās?

Mums tiek mācīts ēst veselīgu uzturu un būt aktīviem, un šie dzīvesveida faktori, visticamāk, ir vienlīdz svarīgi, neatkarīgi no tā, cik mūsu ģenētika ir iesaistīta novecošanā. Tādas pašas prakses, kas, šķiet, saglabā mūsu organisma veselos orgānus un audus, var arī saglabāt mūsu gēnus un hromosomas veselīgu.

Neatkarīgi no konkrētiem novecošanas cēloņiem tas var mainīt:

• Vingrinājumi - Pētījumi ir atklājuši, ka fiziskā aktivitāte ne tikai palīdz jūsu sirdij un plaušai labi funkcionēt, bet vingrinājums pagarina telomerus.
• Ēd veselīgu uzturu. Augsta un augsta augļu uzturs ir saistīts ar lielāku telomerāzes aktivitāti (faktiski mazāk šūnu telomeru saīsināšana). Uztura omega-3-taukskābju daudzums ir saistīts ar garākiem telomeriem, bet omega-6-taukskābju saturs diētā ir pretējs un saistīts ar īsākiem telomeriem. Turklāt soda pop ieņemšana ir saistīta ar īsākiem telomeriem. Reservatrol, sastāvdaļa, kas ir atbildīga par uztraukumu pār dzeramo sarkano vīnu (bet arī konstatēts bezalkoholiskajā sarkanā vīnogu sulā), šķiet, aktivizē ilgmūžības olbaltumvielu SIRT
• Samaziniet stresu
• Izvairieties no kancerogēniem
• Uzturēt veselīgu svaru. Ne tikai aptaukošanās ir saistīta ar dažiem no iepriekš minētajiem ģenētiskajiem mehānismiem, kas saistīti ar novecošanos (piemēram, palielināts telomeru saīsinājums), bet atkārtoti pētījumos ir atrasti ilgtermiņa ieguvumi, kas saistīti ar kaloriju ierobežojumiem. Pirmais Amerikas Savienoto Valstu vēža pētījumu institūta izvirzītais vēža profilakses dzīvesveida princips - būt pēc iespējas mazāks, bez nepietiekama svara - var būt nozīmīgs loma ilgmūžībā, kā arī vēža profilaksē un vēža atkārtošanās profilaksē.

_Avoti:

_{Jin, K. Modernās novecošanas bioloģiskās teorijas. Novecošana un slimība . 2010. 1 (2): 72-74.}

_{Kasper, Dennis, Anthony Fauci, Stephen Hauser, Dan Longo un J. Jameson. Harrisona iekšējās medicīnas principi. New York: McGraw-Hill Education, 2015. Drukāt.}

_{Kumar, Vinay, Abul K. Abbas, Jon C. Aster un James A. Perkins. Robbins un Cotran patoloģiskais slimības pamats. Filadelfija, PA: Elsevier / Saunders, 2015. gads. Drukāt.}

_{Leung, C., Laraia, B., Needham, B. et al. Soda un šūnu novecošana: asociācijas starp cukura saldinātu dzērienu patēriņu un leikocītu telomēru garumu veseliem pieaugušajiem no valsts veselības un uztura pārbaudes apsekojumiem. American Journal of Public Health . 2014. 104 (12): 2425-31.}

_{Smits, J. un R. Daniels. Cilmes šūnas un novecošana: vistas vai olu problēma ?. Novecošana un slimība . 2012. 3 (3): 260-267.}