Kako geni utječu na starenje i kako možete "promijeniti" svoje gene
Vaša DNK može predvidjeti više o vama nego način na koji izgledate. Prema genetskoj teoriji starenja, vaši geni (kao i mutacije u tim genima) odgovorni su za koliko dugo ćete živjeti. Evo što biste trebali znati o genima i dugovječnosti, a gdje se genetika uklapa u različite teorije starenja.
Genetska teorija starenja - Definicija
Genetska teorija starenja navodi da životni vijek u velikoj mjeri određuje geni koje nasljeđujemo.
Prema teoriji, naša dugovječnost prvenstveno je određena u trenutku začeća i uglavnom se oslanja na naše roditelje i njihove gene.
Temelj ove teorije jest da se segmenti DNK koji se javljaju na kraju kromosoma, nazvani telomeri , određuju maksimalni vijek trajanja ćelije. Telomeri su komadići "junk" DNA na kraju kromosoma koji postaju kraći svaki put kada se stanica dijeli. Ti telomeri postaju kraći i kraći, a na kraju se stanice ne mogu podijeliti bez gubljenja važnih dijelova DNA.
Prije nego što proučimo načela načina na koji genetika utječe na starenje i argumente za i protiv ove teorije, korisno je ukratko raspraviti primarne kategorije teorija starenja i neke od specifičnih teorija u tim kategorijama. U današnje vrijeme ne postoji jedna teorija ni jedna kategorija teorija koja može objasniti sve što promatramo u procesu starenja.
Teorije starenja
Postoje dvije glavne kategorije teorija starenja koje se temeljno razlikuju u onome što se može nazvati "svrsi" starenja. U prvoj kategoriji starenje je bitno nesreća; nakupljanje oštećenja i trošenje tijela u tijelo što na kraju dovodi do smrti. Nasuprot tome, programirane teorije starenja gledaju na starenje kao namjerni proces, kontrolirane na način koji se može usporediti s drugim životnim fazama kao što je pubertet.
Teorije pogrešaka uključuju nekoliko zasebnih teorija, uključujući:
- Teorija o trošenju i suzama starenja
- Stopa životne teorije starenja
- Teorija križne povezanosti proteina opet
- Teorija slobodnog radikala starenja
- Somatska mutacijska teorija starenja
Programirane teorije starenja također se razvrstavaju u različite kategorije temeljene na načinu na koji se naše tijelo programira za dob i umiranje.
- Programirana dugovječnost - Programirana dugovječnost tvrdi da se život određuje slijednim uključivanjem i isključivanjem gena.
- Endokrinska teorija starenja
- Imunološka teorija starenja
Postoji značajan preklapaj između tih teorija i čak kategorija teorija starenja.
Geni i tjelesne funkcije
Prije razmatranja ključnih pojmova vezanih uz starenje i genetiku, pregledajmo našu DNK i neke od osnovnih načina na koje geni utječu na naš životni vijek.
Naši geni sadržani su u našoj DNA koja je prisutna u jezgri (unutarnje površine) svake stanice u našem tijelu. (Postoji i mitohondrijska DNA prisutna u organelima nazvanim mitohondrijima koji su prisutni u citoplazmi stanice.) Svaki od njih ima 46 kromosoma koji čine našu DNK, od kojih 23 dolazi od naše majke i 23 koje dolaze od naših očeva. Od njih, 44 su autosomi, a dva su spolni kromosomi, koji određuju jesmo li muškarci ili žene.
(Mitochondrial DNA, za razliku, nosi mnogo manje genetske informacije i dobiva samo od naših majki.)
Unutar tih kromosoma nalaze se naši geni, naš genetski bluepirint odgovorni za prijenos informacija za svaki proces koji će se odvijati u našim stanicama. Naši geni mogu se zamisliti kao niz slova koji čine riječi i rečenice uputa. Te riječi i rečenice kodiraju za proizvodnju proteina koji kontroliraju svaki stanični proces.
Ako bilo koji od tih gena bude oštećen, na primjer, pomoću mutacije koja mijenja niz "slova i riječi" u uputama, može se proizvesti abnormalni protein koji zauzvrat obavlja neispravnu funkciju.
Ako se pojavi mutacija u proteinima koji reguliraju rast stanica, 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 koji kontroliraju protein koji regulira kanale odgovorne za kretanje klorida preko stanica u znojnim žlijezdama, probavnim žlijezdama i još mnogo toga. Rezultat ove jedinstvene mutacije rezultira zadebljanjem sluzi koju proizvode ove žlijezde, a nastali problemi koji su povezani s ovim stanjem.
Kako životni vijek gena
Nije potrebno razrađenu studiju kako bi se utvrdilo da naši geni imaju bar jednu ulogu u dugovječnosti. Ljudi čiji roditelji i preci žive duže, imaju tendenciju da žive dulje i obratno. Istovremeno, znamo da genetika sama nije jedini uzrok starenja. Studije koje gledaju identične blizanke otkrivaju da se jasno vidi nešto drugo; identični blizanci koji imaju identične gene ne uvijek žive jednakim brojem godina.
Neki geni su korisni i poboljšavaju dugovječnost. Na primjer, gen koji pomaže osobi koja metabolizira kolesterol smanjuje rizik od srčanih bolesti osobe.
Neke mutacije gena naslijeđene su i mogu skratiti životni vijek. Međutim, mutacije se mogu dogoditi i nakon rođenja , jer izloženost toksinima, slobodnim radikalima i zračenju može uzrokovati promjene gena. (Gene mutacije stečene nakon rođenja nazivaju se stečenim ili somatskim genetskim mutacijama.) Većina mutacija nije loša za vas, a neke čak mogu biti korisne. To je zato što genetske mutacije stvaraju genetsku raznolikost koja održava populaciju zdrava. Druge mutacije, nazvane tihim mutacijama, uopće ne utječu na tijelo.
Neki geni, kada su mutirani, štetni su, poput onih koji povećavaju rizik od raka. Mnogi ljudi su upoznati s BRCA1 i BRCA2 mutacijama koje predisponiraju na rak dojke. Ovi geni nazivaju se tumorskim supresorskim genima koji kodiraju za proteine koji kontroliraju popravak oštećenog DNA (ili uklanjanje stanica s oštećenom DNA ako popravak nije moguć.)
Različite bolesti i stanja povezana s mutacijama genitivnih gena mogu izravno utjecati na životni vijek. To uključuje cističnu fibrozu , anemiju srpastih stanica , Tay-Sachsovu bolest i Huntingtonovu bolest , da spomenemo nekoliko.
Ključni pojmovi u genetskoj teoriji starenja
Ključni pojmovi u genetici i starenju uključuju nekoliko važnih pojmova i ideja od oplemenjivanja telomera do teorija o ulozi matičnih stanica u starenju.
Telomere - Na kraju svakog od naših kromosoma nalazi se komad "junk" DNA nazvanog telomera . Telomerni spojevi ne kodiraju za bilo koje proteine, ali izgledaju kao da imaju zaštitnu funkciju, čime se krajevi DNA pričvršćuju na druge dijelove DNA ili stvaraju krug. Svaki put kada se stanica dijeli malo više od telemore je snipped off. Eventualno. nitko od ove bezvrijedne DNA nije preostalo, a daljnje snipping može oštetiti kromosome i gene tako da stanica umre.
Općenito, prosječna stanica može podijeliti 50 puta prije nego što se potroši telomer (ograničenje Hayflick). Stanice raka su shvatile način da ne uklone, a ponekad čak i dodaju, dio telomera. Osim toga, neke stanice kao što su bijele krvne stanice ne podliježu tom procesu skraćivanja telomera . Čini se da dok geni u svim našim stanicama imaju kodnu riječ za telomerazu enzima koja inhibira skraćivanje telomera i eventualno rezultira produljenjem, gen se samo "uključi" ili "izražava", kako to kažu genetičari, u stanicama kao što su bijela krvnih stanica i stanica raka. Znanstvenici su teoretizirali da bi se ova telomeraza nekako mogla uključiti u druge stanice (ali ne toliko da bi njihov rast mogao biti haywire kao u stanicama raka) moglo bi se povećati dobna granica.
Istraživanja su pokazala da su neki kronični stanja poput visokog krvnog tlaka povezani s manje aktivnosti telomeraze, dok su zdrava prehrana i vježba povezani s dužim telomerama. Prejedanje je također povezano s kraćim telomerama.
Dugovječni geni - Dugovječni geni su specifični geni koji su povezani s duže življenja. Dva gena koji su izravno povezani s dugovječnošću su SIRT1 (sirtruin 1) i SIRT2. Znanstvenici koji gledaju na skupinu od preko 800 ljudi starije od stotinu godina, otkrili su tri značajne razlike u genima povezanim s starenjem.
Stanično senescencija - Stanično senziranje odnosi se na proces kojim se stanice raspadaju tijekom vremena. To se može odnositi na skraćivanje telomera ili proces apoptoze (ili samoubojstva stanica) u kojem se uklanjaju stare ili oštećene stanice.
Matične stanice - Pluripotentne matične stanice su nezrele stanice koje imaju potencijal da postanu bilo koja vrsta stanica u tijelu. Teorizirano je da se starenje može odnositi na iscrpljivanje matičnih stanica ili na gubitak sposobnosti matičnih stanica da diferenciraju ili sazrijevaju u različite vrste stanica. Važno je napomenuti da se ova teorija odnosi na odrasle matične stanice, a ne na embrionalne matične stanice. Za razliku od embrionalnih matičnih stanica, matične stanice odraslih ne mogu sazrijevati u bilo koju vrstu stanica, nego samo određeni broj tipova stanica. Većina stanica u našem tijelu je diferencirana, ili potpuno zrela, a matične stanice su samo mali broj stanica prisutnih u tijelu.
Primjer tipa tkiva u kojem je regeneracija moguće ovom metodom je jetra. Ovo je suprotno tkivu mozga koje obično nedostaje ovaj regenerativni potencijal. Sada postoje dokazi da matične stanice mogu biti pogođene procesom starenja, no te teorije su slične pitanju pilećeg i jajašca. Nije sigurno da se starenje javlja zbog promjena u matičnim stanicama ili, ako se umjesto toga, promjene matičnih stanica prate procesu starenja.
Epigenetika - Epigenetika se odnosi na ekspresiju gena. Drugim riječima, gen svibanj biti prisutan, ali može biti uključen ili isključen. Znamo da postoje neki geni u tijelu koji su uključeni samo za određeno vremensko razdoblje. Područje epigenetike također pomaže znanstvenicima shvatiti kako okolišni čimbenici mogu raditi unutar ograničenja genetike kako bi zaštitili ili sprečavali bolest.
Tri osnovne genetske teorije starenja
Kao što je gore navedeno, postoji značajna količina dokaza koji gleda na važnost gena u očekivanom preživljavanju. Gledajući genetske teorije, one su razbijene u tri osnovne škole mišljenja.
- Prva teorija tvrdi da je starenje povezano s mutacijama koje su povezane s dugotrajnim preživljavanjem i da je starenje povezano s akumulacijom genetske mutacije koje se ne popravljaju.
- Druga teorija je da je starenje povezano s kasnim učincima pojedinih gena, a naziva se pleiotropni antagonizam.
- Još jedna teorija, predložena na temelju preživljavanja u opossumima, jest da okruženje koje predstavlja manje opasnosti da ometa životni vijek, rezultirati povećanjem članova koji imaju mutacije koje usporavaju proces starenja.
Dokazi iza teorije
Postoji nekoliko načina dokaza koji podupiru genetsku teoriju starenja, barem djelomično.
Možda su najsnažniji dokazi koji podupiru genetsku teoriju znatne specifične razlike u maksimalnom preživljavanju, s nekim vrstama (poput leptira) koji imaju vrlo kratke životne navike, a drugi, kao što su slonovi i kitovi, slični našem. Unutar jedne vrste, preživljavanje je slično, ali opstanak može biti vrlo različit između dvije vrste koje su inače slične veličine.
Istraživanja blizanaca također podupiru genetsku komponentu, budući da su identični blizanci (monozigotični blizanci) mnogo sličniji u životnom vijeku nego identični ili dizygotski blizanci. Vrednovanje identičnih blizanaca koji su se odgajali i suprotstavljali tome s istovjetnim blizancima koji se uzdignu mogu pomoći da razdvoje čimbenike ponašanja poput prehrane i drugih životnih navika kao uzroka obiteljskih trendova u dugovječnosti.
Daljnji dokazi na širokom mjerilu otkriveni su promatranjem učinka genetskih mutacija u drugim životinjama. U nekim crvima, kao i nekim miševima, jedna mutacija gena može produljiti preživljavanje za više od 50 posto.
Osim toga, nalazimo dokaze za neke od specifičnih mehanizama uključenih u genetsku teoriju. Izravna mjerenja duljine telomera pokazala su da su telomeri osjetljivi na genetske čimbenike koji mogu ubrzati stopu starenja.
Dokazi protiv genetskih teorija starenja
Jedan od snažnijih argumenata protiv genetske teorije starenja ili "programiranog životnog vijeka" dolazi iz evolucijske perspektive. Zašto bi postojao određeni vijek trajanja izvan reprodukcije? Drugim riječima, koja "svrha" postoji za život nakon što je osoba reproducirala i živjela dovoljno dugo da podigne svoje potomstvo u odrasloj dobi?
Također je jasno od onoga što znamo o načinu života i bolesti, a da postoje mnogi drugi čimbenici u starenju. Istovjetni blizanci mogu imati vrlo različite životne navike, ovisno o njihovoj izloženosti, njihovim čimbenicima načina života (poput pušenja) i uzorcima tjelesne aktivnosti.
Donja linija
Procjenjuje se da geni mogu objasniti najviše 35 posto životnog vijeka, ali još uvijek više ne razumijemo o starenju nego što razumijemo. Sve u svemu, vjerojatno je da je starenje multifaktorski proces, što znači da je vjerojatno kombinacija nekoliko teorija. Također je važno napomenuti da ovdje opisane teorije nisu međusobno isključive. Koncept epigenetike, ili je li gen koji je prisutan "izražen" može dodatno blatiti našem razumijevanju.
Uz genetiku, postoje i druge odrednice u starenju kao što su naša ponašanja, izloženosti i samo sreća. Niste osuđeni ako članovi vaše obitelji žive umrijeti, a ne možete zanemariti svoje zdravlje čak i ako vaši članovi obitelji žive dugo.
Što možete učiniti kako biste smanjili "genetsko" starenje vaših stanica?
Poučeni smo jesti zdravu prehranu i biti aktivni, a ti čimbenici načina života vjerojatno su jednako važni bez obzira na to koliko je genetika uključena u starenje. Ista praksa koja čini da se organi i tkiva našeg zdravlja održavaju i našim genima i kromosomima.
Bez obzira na posebne uzroke starenja, može biti razlika:
- Vježba - Istraživanja su otkrila da tjelesna aktivnost ne samo da pomaže dobro vašem srcu i plućima, već vježba produljuje telomere.
- Jedite zdrave prehrane - Visoka prehrana bogata voćem i povrćem povezana je s većom aktivnošću telomeraze (u stvari, manje skraćivanje telomera u vašim stanicama). Hrana bogata omega-3-masnim kiselinama povezana je s dušim telomerama, ali dijeta koja je visoko u omega-6 masnim kiselinama suprotna je i povezana s kraćim telomerama. Osim toga, unos sode pop povezan je s kraćim telomerama. Rezervatrol, sastojak koji je odgovoran za uzbuđenje zbog crvenog vina za piće (ali također nađen u bezalkoholnom soku od crvenog vina), čini se da aktivira protein SOVIT
- Smanjiti stres
- Izbjegavajte karcinogene
- Održavanje zdrave težine - Ne samo da je gojaznost povezana s nekim genetskim mehanizmima povezanim s starenjem navedenim gore (kao što je povećano skraćivanje telomera), ali ponovljene studije su otkrile dugoročnu korist povezanu s kalorijskim ograničenjima. Prvi princip u stilu prevencije raka koji je izradio Američki institut za istraživanje raka - da bude što mršaviji bez podložnosti - mogao bi igrati ulogu u dugovječnosti kao i prevenciji raka i sprečavanju recidiva raka.
izvori:
Jin, K. Suvremene biološke teorije starenja. Starenje i bolest . 2010. 1 (2): 72-74.
Kasper, Dennis, Anthony Fauci, Stephen Hauser, Dan Longo i J. Jameson. Harrisonova načela unutarnje medicine. New York: McGraw-Hill Education, 2015. Ispis.
Kumar, Vinay, Abul K. Abbas, Jon C. Aster i James A. Perkins. Robbins i Cotran Patologic Basis of Disease. Philadelphia, PA: Elsevier / Saunders, 2015. Ispis.
Leung, C., Laraia, B., Needham, B. et al. Soda i starenje stanica: udruge između konzumacije šećerne smjese konzumiranih pića i duljine leukocitnog telomera kod zdravih odraslih osoba iz istraživanja nacionalnih zdravstvenih i prehrambenih ispitivanja. American Journal of Public Health . 2014. 104 (12): 2425-31.
Smith, J., i R. Daniel. Matične stanice i starenje: pitanje pilića ili jaja ?. Starenje i bolest . 2012. 3 (3): 260-267.