Co je genetická teorie stárnutí?

Jak geny ovlivňují stárnutí a jak můžete "změnit" své geny

Vaše DNA může o vás předvídat více, než jak vypadáte. Podle genetické teorie stárnutí jsou vaše geny (stejně jako mutace v těchto genech) zodpovědné za to, jak dlouho budete žít. Zde je to, co byste měli vědět o genech a dlouhověkosti, a kde se genetika hodí mezi různé teorie stárnutí.

Genetická teorie stárnutí - definice

Genetická teorie stárnutí uvádí, že délka života je z velké části určována geny, které dědíme.

Podle teorie je naše dlouhověkost primárně určena v okamžiku koncepce a je do značné míry závislá na našich rodičích a jejich genech.

Základem této teorie je, že segmenty DNA, které se vyskytují na konci chromozomů nazývané telomery , určují maximální životnost buňky. Telomeři jsou kusy "nevyžádané" DNA na konci chromozomů, které se zkrátí pokaždé, když se buňka rozdělí. Tyto telomery se stávají kratšími a kratšími a nakonec se buňky nedají rozdělit bez ztráty důležitých částí DNA.

Předtím, než se ponoříme do principů, jak genetika ovlivňuje stárnutí a argumenty pro tuto teorii a proti ní, je užitečné stručně diskutovat o primárních kategoriích stárnoucích teorií ao některých specifických teoriích v těchto kategoriích. V současné době neexistuje žádná teorie ani ani jedna kategorie teorií, která by vysvětlovala vše, co pozorujeme v procesu stárnutí.

Teorie stárnutí

Existují dvě primární kategorie stárnoucích teorií, které se zásadně liší v tom, co lze označit za "účel" stárnutí. V první kategorii je stárnutí v podstatě nehodou; nahromadění poškození a opotřebení těla, které nakonec vede k smrti. Naproti tomu programované stárnutí teorií vidí stárnutí jako úmyslný proces, řízený způsobem, který lze přirovnat k jiným fázím života, jako je puberta.

Chybové teorie zahrnují několik samostatných teorií, mezi které patří:

• Teorie opotřebení a opotřebení
• Míra živé teorie stárnutí
• Proteinová zesíťovací teorie opět
• Teorie volného radikálu stárnutí
• Somatická mutační teorie stárnutí

Programované teorie stárnutí jsou také rozděleny do různých kategorií založených na metodě, v níž je naše tělo naprogramováno na věk a umírání.

• Programovaná dlouhověkost - programovaná dlouhověkost tvrdí, že život je určen sekvenčním zapínáním a vypínáním genů.
• Endokrinní teorie stárnutí
• Imunologická teorie stárnutí

Mezi těmito teoriemi a dokonce i kategoriemi stárnoucí teorie dochází k výraznému překrývání.

Geny a tělesné funkce

Než se budeme zabývat klíčovými pojmy týkajícími se stárnutí a genetiky, přezkoumejte, co je naše DNA, a některé základní způsoby, jakými ovlivňují geny naši životnost.

Naše geny jsou obsaženy v naší DNA, která je přítomná v jádru (vnitřní oblasti) každé buňky v našem těle. (Existuje také mitochondriální DNA přítomná v organellech nazývaných mitochondrie, které jsou přítomny v cytoplazmě buňky.) Každý z nás obsahuje 46 chromozomů tvořících naši DNA, z nichž 23 pochází od našich matek a 23 pochází od našich otců. Z nich je 44 autozomů a dva jsou pohlavní chromozomy, které určují, zda máme být muž nebo žena.

(Mitochondriální DNA naopak nese mnohem méně genetické informace a je přijímána pouze od našich matek.)

V rámci těchto chromozomů leží naše geny, náš genetický modrotřížek zodpovědný za poskytování informací pro každý proces, který se uskuteční v našich buňkách. Naše geny lze představit jako řadu dopisů, které tvoří slova a věty pokynů. Tato slova a věty kódují výrobu proteinů, které kontrolují každý buněčný proces.

Pokud je některý z těchto genů poškozen, například mutací, která v pokynech mění řadu "písmen a slov", může být vyroben abnormální protein, který naopak vykonává vadnou funkci.

Pokud dojde k mutaci v proteinech, které regulují růst buňky, může dojít k rakovině. Pokud se tyto geny mutují od narození, mohou se objevit různé dědičné syndromy. Například cystická fibróza je stav, ve kterém dítě dědí dva mutované geny kontrolující protein, který reguluje kanály zodpovědné za pohyb chloridu v buňkách v potních žlázách, trávicích žlázách a dalších. Výsledkem této jediné mutace je zesílení hlenu produkovaného těmito žlázami a výsledné problémy, které jsou s tímto stavem spojeny.

Jak geny ovlivňují životnost

Nevyžaduje podrobnou studii, která by určila, že naše geny hrají přinejmenším určitou roli v dlouhověkosti. Lidé, jejichž rodiče a předkové žijí déle, mají tendenci žít déle a naopak. Zároveň víme, že samotná genetika není jediným důvodem stárnutí. Studie, které se zabývají stejnými dvojčaty, ukazují, že je jasné, že se děje něco jiného; identické dvojčata, které mají identické geny, nemusí vždy žít stejný počet let.

Některé geny jsou prospěšné a zvyšují životnost. Například gen, který pomáhá člověku metabolizovat cholesterol, by snížil riziko srdečních chorob.

Některé genové mutace jsou zděděné a mohou zkrátit životnost. Nicméně mutace se také mohou objevit po narození , protože expozice toxinům, volným radikálům a radiaci může způsobit změny genů. (Genetické mutace získané po narození jsou označovány jako získané nebo somatické mutace genu.) Většina mutací není pro vás špatná a některé mohou být dokonce přínosné. To proto, že genetické mutace vytvářejí genetickou rozmanitost, která udržuje populaci zdravou. Jiné mutace nazývané tiché mutace nemají žádný vliv na tělo vůbec.

Některé geny, pokud jsou mutovány, jsou škodlivé, jako ty, které zvyšují riziko rakoviny. Mnoho lidí je seznámeno s mutacemi BRCA1 a BRCA2, které předurčují rakovinu prsu. Tyto geny jsou označovány jako nádorové supresorové geny, které kódují proteiny, které řídí opravu poškozené DNA (nebo odstranění buňky poškozenou DNA, není-li možná oprava).

Různá onemocnění a stavy spojené s dědičnými genovými mutacemi mohou přímo ovlivnit životnost. Mezi ně patří cystická fibróza , srpkovitá anémie , Tay-Sachsova choroba a Huntingtonova nemoc , abychom jmenovali jen několik.

Klíčové koncepty v genetické teorii stárnutí

Klíčové pojmy v genetice a stárnutí zahrnují několik důležitých konceptů a myšlenek, od zkrácení telomerů až po teorie o roli kmenových buněk ve stáří.

Telomeres - Na konci každého z našich chromozomů leží kus "nevyžádané" DNA nazvaný telomeres . Telomeři nekódují žádné proteiny, ale zdá se, že mají ochrannou funkci, udržují konce DNA vázané na jiné části DNA nebo vytvářejí kruh. Pokaždé, když buňka rozdělí trochu více telemoru, je odříznuto. Nakonec. neexistuje žádná z této nevyžádané DNA vlevo a další škrábání může poškodit chromozomy a geny tak, že buňka zemře.

Obecně platí, že průměrná buňka je schopna rozdělit 50 krát před tím, než je telomer využit (limit Hayflick). Rakovinové buňky zjistily způsob, jak neodstranit, a někdy dokonce přidat, část telomery. Kromě toho některé buňky, jako jsou například bílé krvinky, neprocházejí tímto procesem zkrácení telomerů . Zdá se, že zatímco geny ve všech našich buňkách mají kódové slovo pro enzym telomerasu, které inhibuje zkrácení telomerů a možná dokonce vede k prodloužení, je gen jen "zapnutý" nebo "exprimován", jak říkají genetici, v buňkách, jako je bílý krevních buněk a rakovinných buněk. Vědci se domnívají, že pokud by se tato telomerasa mohla nějakým způsobem zapnout v jiných buňkách (ale ne tak, že jejich růst by se zhoršil jako v rakovinových buňkách), náš věkový limit by mohl být rozšířen.

Studie zjistily, že některé chronické stavy, jako je vysoký krevní tlak, jsou spojeny s nižší aktivitou telomerázy, zatímco zdravá strava a cvičení jsou spojeny s delšími telomery. Nadváha je také spojena s kratšími telomeremi.

Goniógy života - Goniohy dlouhé doby jsou specifické geny, které jsou spojeny s delším životem. Dva geny, které jsou přímo spojeny s dlouhověkostí, jsou SIRT1 (sirtruin 1) a SIRT2. Vědci, kteří se podívají na skupinu více než 800 lidí starších 100 let, nalezli tři významné rozdíly v genech spojených se stárnutím.

Buněčná senesence - senescence buněk se týká procesu, kterým se buňky v průběhu času rozpadají. To může souviset se zkrácením telomer nebo procesem apoptózy (nebo samovražda buněk), ve které jsou odstraněny staré nebo poškozené buňky.

Kmenové buňky - Pluripotentní kmenové buňky jsou nezralé buňky, které mají potenciál stát se jakýmkoli typem buňky v těle. Předpokládá se, že stárnutí může souviset buď s vyčerpáním kmenových buněk nebo se ztrátou schopnosti kmenových buněk diferencovat nebo dozrát do různých druhů buněk. Je důležité poznamenat, že tato teorie se týká dospělých kmenových buněk, nikoliv embryonálních kmenových buněk. Na rozdíl od embryonálních kmenových buněk dospělé kmenové buňky nemohou dospět do žádného typu buňky, ale spíše jen určitého počtu buněčných typů. Většina buněk v našem těle je diferencovaná nebo zcela zralá a kmenové buňky jsou jen malým počtem buněk přítomných v těle.

Příkladem typu tkáně, ve kterém je touto metodou možno regenerovat, je játra. To je na rozdíl od mozkové tkáně, které obvykle neobsahují tento regenerační potenciál. Existuje nyní důkaz, že samotné kmenové buňky mohou být ovlivněny procesem stárnutí, ale tyto teorie jsou podobné otázkám kuřata a vajíčka. Není jisté, zda dochází ke stárnutí kvůli změnám v kmenových buňkách, nebo pokud jsou změny kmenových buněk místo toho způsobeny procesem stárnutí.

Epigenetika - epigenetika se týká exprese genů. Jinými slovy, může být přítomen gen, ale může být buď zapnutý nebo vypnutý. Víme, že v těle jsou některé geny, které jsou zapnuté pouze po určitou dobu. Oblast epigenetiky také pomáhá vědcům porozumět tomu, jak mohou environmentální faktory fungovat v rámci genetických omezení, ať už chrání nebo předurčují k nemoci.

Tři primární genetické teorie stárnutí

Jak bylo uvedeno výše, existuje značný počet důkazů, které se zabývají významem genů v očekávaném přežití. Když se díváme na genetické teorie, rozdělíme je na tři základní myšlenkové školy.

• První teorie tvrdí, že stárnutí souvisí s mutacemi, které souvisejí s dlouhodobým přežitím a že stárnutí souvisí s akumulací genetických mutací, které nejsou opraveny.
• Další teorie spočívá v tom, že stárnutí souvisí s pozdními účinky některých genů a je označováno jako pleiotropní antagonismus.
• Další teorie, navržená na základě přežití v opossums, spočívá v tom, že prostředí, které představuje jen málo rizik, aby zasahovalo do očekávané délky života, by vedlo k nárůstu počtu členů, kteří mají mutace, které zpomalují proces stárnutí.

Důkazy za teorií

Existuje několik způsobů důkazů, které podporují genetickou teorii stárnutí, přinejmenším částečně.

Snad nejsilnějším důkazem na podporu genetické teorie jsou značné druhy specifické rozdíly v maximálním přežití, některé druhy (jako jsou motýli) mají velmi krátkou životnost a jiné, jako jsou sloni a velryby, jsou podobné našim. U jednoho druhu je přežití podobné, ale přežití může být velmi odlišné mezi dvěma druhy, které jsou jinak podobné velikosti.

Dvojité studie také podporují genetickou složku, jelikož identické dvojčata (monozygotické dvojčata) jsou mnohem podobnější, pokud jde o délku života, než jsou dvojčata identická nebo dvojice. Vyhodnocování shodných dvojčat, které byly vztyčené a kontrastují s identickými dvojčaty, které jsou vztyčeny, mohou pomoci oddělit faktory chování jako jsou stravovací návyky a jiné životní návyky jako příčina rodinných rodinných trendů v dlouhověkosti.

Další důkazy v širokém měřítku byly zjištěny při pohledu na vliv genetických mutací u jiných zvířat. U některých červů i některých myší může jedna genová mutace prodloužit přežití o více než 50 procent.

Kromě toho najdeme důkazy o některých specifických mechanismech, které se podílejí na genetické teorii. Přímé měření délky telomerů ukázalo, že telomere jsou zranitelné genetickými faktory, které mohou zrychlit míru stárnutí.

Důkazy proti genetickým teoriím stárnutí

Jeden z silnějších argumentů proti genetické teorii stárnutí nebo "programované délky života" pochází z evoluční perspektivy. Proč by byla stanovená doba života mimo reprodukci? Jinými slovy, jaký "účel" existuje pro život po tom, co člověk reprodukoval a byl naživu natolik, že mohl vzkřísit potomstvo do dospělosti?

Z toho, co víme o životním stylu a nemoci, je také jasné, že ve stáří je mnoho dalších faktorů. Stejné dvojčata mohou mít velmi odlišnou délku života v závislosti na jejich expozicích, na faktorech jejich životního stylu (jako je kouření) a na formách fyzické aktivity.

Sečteno a podtrženo

Bylo odhadnuto, že geny mohou vysvětlovat maximálně 35 procent života, ale stále je ještě víc, které nechápeme o stárnutí, než tomu rozumíme. Celkově je pravděpodobné, že stárnutí je multifaktoriální proces, což znamená, že je pravděpodobně kombinací několika teorií. Je také důležité poznamenat, že zde diskutované teorie se vzájemně nevylučují. Koncepce epigenetiky, nebo zda je přítomný gen, je "vyjádřena", může dále zablokovat naše pochopení.

Kromě genetiky existují další determinanty ve stárnutí, jako je naše chování, expozice a prostě štěstí. Nejste odsouzený, pokud vaši rodinní příslušníci mají tendenci umřít mladý, a nemůžete ignorovat vaše zdraví, i když vaše rodinní příslušníci mají tendenci žít dlouho.

Co můžete udělat pro snížení "genetického" stárnutí buněk?

Naučili jsme se jíst zdravou výživu a být aktivní a tyto faktory životního stylu jsou pravděpodobně stejně důležité bez ohledu na to, jak moc se naše genetika podílí na stárnutí. Stejné postupy, které zřejmě udržují zdravé orgány a tkáně našeho těla, mohou také udržet naše geny a chromozomy zdravé.

Nezávisle na konkrétních příčinách stárnutí, může to mít vliv na:

• Cvičení - Studie zjistily, že fyzická aktivita nejen pomáhá Vašemu srdci a plíce dobře fungovat, ale cvičení prodlužuje telomere.
• Jíst zdravou výživu - dieta s vysokým obsahem ovoce a zeleniny je spojena s větší aktivitou telomerázy (ve skutečnosti méně zkracování telomer v buňkách). Dieta s vysokým obsahem omega-3-mastných kyselin je spojena s delšími telomery, ale dieta s vysokým obsahem omega-6-mastných kyselin je opakem a je spojena s kratšími telomery. Kromě toho je příjem sóda popudu spojen s kratšími telomeremi. Reservatrol, složka zodpovědná za vzrušení nad pití červeného vína (ale také v nealkoholické červené hroznové šťávě) se zdá, že aktivuje protein dlouhověkosti SIRT
• Snížit stres
• Vyhýbejte se karcinogenům
• Udržujte zdravou váhu - Nejen, že obezita je spojena s některými genetickými mechanismy spojenými se stárnutím, které byly zaznamenány výše (např. Zvýšené zkrácení telomer), ale opakované studie prokázaly, že přínosy spojené s omezením kalorií jsou spojeny s dlouhou životností. Prvním principem v životním stylu prevence rakoviny předloženým americkým institutem pro výzkum rakoviny - být co nejslabší, aniž by byla podvážená - by mohla hrát roli v dlouhověkosti, prevenci rakoviny a prevenci recidivy rakoviny.

_Zdroje:

_{Jin, K. Moderní biologické teorie stárnutí. Stárnutí a nemoci . 2010. 1 (2): 72-74.}

_{Kasper, Dennis, Anthony Fauci, Stephen Hauser, Dan Longo a J. Jameson. Harrisonovy principy vnitřního lékařství. New York: McGraw-Hill Education, 2015. Tisk.}

_{Kumar, Vinay, Abul K. Abbás, Jon C. Aster a James A. Perkins. Robbinsova a Cotranova patologická základna nemoci. Philadelphia, PA: Elsevier / Saunders, 2015. Tisk.}

_{Leung, C., Laraia, B., Needham, B. a kol. Soda a buněčné stárnutí: Sdružení mezi cukrem sladeným nápojem a délkou leukocytů Telomere u zdravých dospělých z národních zdravotních a výživových vyšetřovacích průzkumů. Americký žurnál veřejného zdraví . 2014. 104 (12): 2425-31.}

_{Smith, J. a R. Daniel. Kmenové buňky a stárnutí: problém s kuřecím masem nebo vajíčkem? Stárnutí a nemoci . 3 (3): 260-267.}