Hogyan hatnak a gének az öregedés és hogyan lehet "megváltoztatni" a génjeidet
A DNS előre megjósolni Önt, mint ahogyan nézel. Az öregedés genetikai elméletének megfelelően a génjei (valamint az ezeknek a géneknek a mutációja) felelnek, hogy mennyi ideig élsz. Íme, mit kell tudni a génekről és a hosszú élettartamról, és ahol a genetika illeszkedik az öregedés különböző elméi közé.
Az öregedés genetikai elmélete - meghatározás
Az öregedés genetikai elmélete szerint az élettartamot nagymértékben meghatározzák az örökölt gének.
Az elmélet szerint hosszú életünket elsősorban a fogantatás pillanatában határozzák meg, és nagymértékben függ a szüleiktől és a génjeiktől.
Ennek az elméletnek az alapját az jelenti, hogy a kromoszómák végén előforduló DNS-szegmensek, a telomerek , meghatározzák a sejt maximális élettartamát. A telomerek a "junk" DNS-k darabjai a kromoszómák végén, amelyek minden egyes sejt megoszlásakor rövidebbé válnak. Ezek a telomerek rövidebbek és rövidebbek lesznek, és végül a sejtek nem oszthatók meg anélkül, hogy elveszítenék a fontos DNS-elemeket.
Mielőtt elmélkedne a genetika öregedést befolyásoló tételeiről és az ezzel kapcsolatos elméletekről és érvekről, hasznos röviden megbeszélni az elöregedő elméletek elsődleges kategóriáit és az e kategóriák egyes specifikus elméleteit. A jelenlegi időben nincs egyetlen elmélet, sem egyetlen olyan kategória, amely elmagyarázza mindazt, amit az öregedési folyamat során megfigyelünk.
Az öregedés elmélete
Az elöregedés elméletének két fő kategóriája van, amelyek alapvetően különböznek az öregedés "céljával" kapcsolatban. Az első kategóriában az öregedés alapvetően baleset; a kár és a kopás felhalmozódása a szervezetbe, amely végül halálhoz vezet. Ezzel szemben a programozott öregedési elméletek úgy tekintik az öregedést, mint szándékos folyamatot, oly módon irányítva, amely hasonlítható az élet más fázisaihoz, például a pubertáshoz.
A hibaelméletek több különálló elméletet tartalmaznak, többek között:
- Az öregedés elhasználódási elmélete
- Az öregedés élettartamának aránya
- Fehérje keresztkötés elmélete újra
- Az öregedés szabad gyökös elmélete
- Az öregedés szomatikus mutációs elmélete
Az öregedés programozott elméleteit különböző kategóriákba soroljuk, a testünk életkorának és halálozásának módszere alapján.
- Programozott élettartam - A programozott élettartam azt állítja, hogy az életet a gének egymás utáni be- és kikapcsolása határozza meg.
- Az öregedés endokrin elmélete
- Az öregedés immunológiai elmélete
Jelentős átfedés van ezek között az elméletek és az idősödő elméletek kategóriái között.
Gének és testfunkciók
Mielőtt megbeszélnénk az öregedéssel és a genetikával kapcsolatos legfontosabb fogalmakat, nézzük át, mi is a DNSünk, és néhány alapvető módja annak, hogy a gének hogyan befolyásolják életünket.
A génjeink a DNS-ben megtalálhatók, amely a testünk minden sejtjének magjában (belső térben) jelen van. (A sejtek citoplazmájában jelenlévő mitokondriumokban is jelen van mitokondriális DNS.) Mindegyikünk 46 kromoszómáját alkotja DNS-jünkből, melyből 23 származik az anyukáktól és a 23-ból, amelyek apáinkból származnak. Ezek közül 44 autoszóma, kettő pedig a nemi kromoszómák, amelyek meghatározzák, vajon hím vagy nő vagyunk-e.
(A mitokondriális DNS viszont sokkal kevesebb genetikai információt hordoz, és csak az anyukáktól kapott.)
Ezen kromoszómákon belül fekszenek a génjeink, genetikai bluepirintünk, amely felelős az információ átadásához minden folyamatban, amely a sejtjeinkben történik. A génjeink olyan betűk sorozataként tekinthetők meg, amelyek az utasítások szavait és mondatait alkotják. Ezek a szavak és mondatok kódolják a fehérjék gyártását, amelyek irányítják a sejtes folyamatokat.
Ha ezen gének bármelyike megsérül, például egy olyan mutációval, amely megváltoztatja a "betűk és szavak" sorát az utasításokban, előfordulhat abnormális fehérje előállítása, ami viszont hibás működést valósít meg.
Ha a sejtek növekedését szabályozó fehérjékben mutáció alakul ki, akkor a rák kialakulhat. Ha ezek a gének a születéstől mutációt mutatnak, különböző örökletes szindrómák fordulhatnak elő. Például a cisztás fibrózis olyan állapot, amelyben a gyermek örökli a két mutált gént, amelyek egy olyan fehérjét szabályoznak, amely szabályozza azokat a csatornákat, amelyek felelősek a klorid mozgásáért a verejtékmirigyek sejtjein, az emésztőrendszereken és így tovább. Ennek az egyetlen mutációnak az eredménye az e mirigyek által termelt nyálkahártya megvastagodását eredményezi, és az ebből eredő problémákat.
Hogyan befolyásolja a géneket az életciklus?
Nem végez bonyolult tanulmányt annak megállapítására, hogy génjeink legalábbis bizonyos szerepet játszanak a hosszú élettartamban. Azok az emberek, akiknek szülei és ősei hosszabb ideig éltek, hosszabb ideig élnek és fordítva. Ugyanakkor tudjuk, hogy a genetika önmagában nem az öregedés egyedüli oka. Az azonos ikrekkel foglalkozó tanulmányok azt mutatják, hogy nyilvánvaló, hogy valami más történik; azonos ikrek, akiknek azonos génjeik vannak, nem mindig azonos számú évvel élnek.
Egyes gének előnyösek és javítják a hosszú élettartamot. Például a gén, amely segíti az embert a koleszterin metabolizálásában, csökkenti az ember szívbetegség kockázatát.
Egyes génmutációk öröklődnek, és lerövidíthetik az élettartamot. A mutációk azonban születésük után is előfordulhatnak, mivel a toxinok, a szabad gyökök és a sugárzásnak való kitettség génváltozást okozhat. (A születés után szerzett génmutációkat megszerzett vagy szomatikus génmutációknak nevezik.) A legtöbb mutáció nem rossz neked, és némelyik még akkor is hasznos lehet. Ez azért van, mert a genetikai mutációk genetikai sokféleséget hoznak létre, amely egészségesnek tartja a populációkat. Más mutációk, amelyeket csendes mutációknak neveznek, egyáltalán nincsenek hatással a testre.
Néhány gén, ha mutálódnak, ártalmas, mint azok, amelyek növelik a rák kockázatát. Sokan ismerik a BRCA1 és BRCA2 mutációkat, amelyek hajlamozzák az emlőrákot. Ezeket a géneket tumorszuppresszor géneknek nevezik, amelyek olyan fehérjéket kódolnak, amelyek szabályozzák a sérült DNS javítását (vagy a sejt károsodását a sérült DNS-sel, ha a javítás nem lehetséges).
Az örökölhető génmutációkhoz kapcsolódó betegségek és állapotok közvetlenül befolyásolhatják az élettartamot. Ezek közé tartoznak a cisztás fibrózis , a sarlósejtes anaemia , a Tay-Sachs-betegség és a Huntington-kór .
A legfontosabb koncepciók az öregedés genetikai elméletében
A genetika és az öregedés kulcsfontosságú koncepciói közé tartoznak számos fontos elgondolás és elgondolás, amely a telomerézis lerövidítésétől kezdve az elméletekig az őssejtek öregedésében betöltött szerepéről szól.
Telomerei - Minden egyes kromoszómánk végén egy telomerek nevű "junk" DNS-ről van szó. A telomerek nem kódolnak semmilyen fehérjét, de úgy tűnik, hogy védő funkcióval rendelkeznek, miközben a DNS végeit a DNS más darabjaihoz rögzítik vagy kör alakulnak ki. Minden egyes alkalommal, amikor egy sejt oszt egy kicsit többet a telemore-ból, le van vágva. Végül is. ez a levélszemét nem maradt el, és a további szétválasztás károsíthatja a kromoszómákat és a géneket, hogy a sejt meghal.
Általánosságban elmondható, hogy az átlagsejt 50-szer osztja el a telomerát (Hayflick limit). A rákos sejtek kitaláltak egy módszert, hogy ne távolítsák el, és néha még ne adják hozzá a telomerek egy részét. Ezenkívül egyes sejtek, mint például a fehérvérsejtek, nem mennek keresztül a telomerek lerövidítésének folyamatán. Úgy tűnik, hogy míg az összes sejtünkben lévő géneknek van olyan telomeráz enzim kódszava, amely gátolja a telomerikus rövidebbséget, és esetleg akár hosszabbítást is eredményez, akkor a gént csak "bekapcsolják" vagy "expresszálják", mint genetikusok, sejtekben, mint a fehér vérsejtek és ráksejtek. A tudósok teoretizálják, hogy ha ez a telomeráz valamilyen más sejtekben bekapcsolódhatna (de nem annyira, hogy a növekedés a rákos sejtekben megy, mint a rákos sejtekben), korlátaink kiterjeszthetők.
Tanulmányok kimutatták, hogy bizonyos krónikus betegségek, mint például a magas vérnyomás kisebb telomerázaktivitással jár együtt, míg az egészséges táplálkozás és a testmozgás hosszabb telomerekkel kapcsolódik. A túlsúly megakadályozására rövidebb telomerek is társulnak.
Élettartamú gének - A hosszú élettartamú gének specifikus gének, amelyek hosszabb ideig élnek. Két élettanilag közvetlenül kapcsolódó gén a SIRT1 (sirtruin 1) és a SIRT2. A tudósok, akik több mint 800, 100 éves vagy annál idősebb embert vizsgáltak, három jelentős különbséget talált az öregedéssel kapcsolatos génekben.
A sejtek öregedése - A sejtek öregedése azt a folyamatot jelenti, amellyel a sejtek idővel bomlanak. Ez kapcsolódhat a telomerek rövidítéséhez vagy az apoptózis (vagy sejt öngyilkosság) folyamatához, amelyben régi vagy sérült sejteket távolítanak el.
Őssejtek - A pluripotens őssejtek éretlen sejtek, amelyek képesek arra, hogy bármely testtípusba váljanak a szervezetben. Elméletileg elmondható, hogy az öregedés az õssejtek kimerülésével vagy az õssejtek képességének elvesztésével különbözõ vagy különbözõ típusú sejtek érleléséhez kapcsolódhat. Fontos megjegyezni, hogy ez az elmélet felnőtt őssejtekre utal, nem embrionális őssejtekre. Az embrionális őssejtektől eltérően a felnőtt őssejtek nem képesek semmiféle sejtre érni, hanem csak néhány számú sejttípusra. A testünk legtöbb sejtje differenciált vagy teljesen érett, és az őssejtek csak kis számú sejtek a testben.
Példa egy olyan szövettípusra, amelyben a regenerálás lehetséges ezzel a módszerrel, a máj. Ez ellentétben áll az agyi szövetekkel, amely általában nem rendelkezik ezzel a regeneratív potenciállal. Jelenleg bizonyíték van arra, hogy maguk az őssejtek befolyásolhatják az öregedési folyamatot, ám ezek az elméletek hasonlóak a csirke-tojás kérdéshez. Nem biztos, hogy az öregedés az őssejtváltozások miatt bekövetkezik, vagy ha az őssejtek változása az öregedés folyamatának következménye.
Epigenetika - Az epigenetika a gének kifejezésére utal. Más szavakkal, egy gén jelen lehet, de be vagy kikapcsolható. Tudjuk, hogy vannak olyan gének a szervezetben, amelyek csak egy bizonyos ideig vannak bekapcsolva. Az epigenetika területén is segítenek a tudósok megérteni, hogy a környezeti tényezők hogyan működhetnek a genetika korlátain belül, vagy védi vagy hajlamos a betegségre.
Az öregedés három elsődleges genetikai elmélete
Amint fentebb megjegyeztük, jelentős mennyiségű bizonyíték van arra, hogy megvizsgálja a gének fontosságát a várható túlélésben. A genetikai elméletek vizsgálata során három alapvető gondolkodási iskolába sorolják.
- Az első elmélet azt állítja, hogy az öregedés a hosszú távú túléléssel összefüggő mutációkhoz kötődik, és az öregedés összefügg a nem javított genetikai mutációk felhalmozódásával.
- Egy másik elmélet az, hogy az öregedés bizonyos gének késői hatásaihoz kapcsolódik, és ezt pleiotropikus antagonizmusnak nevezik.
- Egy másik elmélet, amelyet az oposzumokban való túlélés alapján javasoltak, az, hogy egy olyan környezet, amely kevés kockázatot jelent a várakozás várható élettartamára nézve, olyan tagok növekedését eredményezné, akiknek mutációi lassítják az öregedési folyamatot.
Bizonyíték az elmélet mögött
Számos olyan bizonyíték van, amely legalább részben támogatja az öregedés genetikai elméletét.
Talán a legerősebb bizonyíték a genetikai elmélet támogatására a fajok-specifikus különbségek a maximális túlélésben, bizonyos fajok (például lepkék), amelyek nagyon rövid élettartamúak, és mások, mint például az elefántok és a bálnák, hasonlóak a miénkhez. Egy fajon belül a túlélés hasonló, de a túlélés nagyon eltérő lehet két olyan faj között, amelyek hasonló méretűek.
A ikrek tanulmányai szintén támogatják a genetikai komponenst, mivel az azonos ikrek (monozigotikus ikrek) sokkal inkább hasonlóak a várható élettartam szempontjából, mint a nem azonos vagy dizygotikus ikrek. Az azonos ikergyermekek összevetése, és ezzel szemben az azonos ikerpárkányokkal szemben, akik felemelkednek, segíthetnek elkülöníteni a viselkedési tényezőket, mint például az étrendet és más életmódbeli szokásokat, mint a családi folyamatok életévének okát.
További bizonyítékokat széles körben találtak a genetikai mutációk más állatokon történő hatásának vizsgálata során. Néhány férgben és néhány egérben egy génmutáció akár 50 százalékkal is meghosszabbíthatja a túlélést.
Ezenkívül bizonyítékot találunk a genetikai elmélet egyes specifikus mechanizmusaira. A telomérhossz közvetlen mérései azt mutatták, hogy a telomerek érzékenyek a genetikai tényezőkre, amelyek felgyorsíthatják az öregedés ütemét.
Bizonyítékok az öregedés genetikai elméletei ellen
Az öregedés genetikai elméletével vagy a "programozott élettartammal" szemben támasztott erőteljesebb érvek egy evolúciós perspektívából származnak. Miért lenne egy meghatározott élettartam a reprodukción túl? Más szóval, mi "célja" van az élet után, amikor egy személy reprodukálta és életben maradt ahhoz, hogy utódaikat felnõttessé tegye?
Az életmódról és a betegségről is tudunk arról, hogy sok más tényező van az öregedésben. Az azonos ikrek nagyon eltérő élettartammal rendelkezhetnek a kitettségük, életstílusuk (pl. Dohányzás) és testmozgási szokások függvényében.
Alsó vonal
Becslések szerint a gének az élettartam legfeljebb 35 százalékát tudják megmagyarázni, de még mindig többet nem értünk az öregedésről, mint amit megértünk. Összességében valószínű, hogy az öregedés több faktoros folyamat, ami valószínűleg több elmélet kombinációjából áll. Fontos megjegyezni, hogy az itt tárgyalt elméletek nem kölcsönösen kizárják egymást. Az epigenetika fogalma, vagy hogy egy jelen lévő gén "kifejeződött" vagy sem, még jobban megzavarhatja a megértésünket.
A genetikán kívül más meghatározó tényezők vannak az öregedésben, mint például magatartásunk, kitettségünk és egyszerű szerencséjük. Nem ítélve meg, ha a családtagjai hajlamosak fiatal halálra, és nem hagyhatja figyelmen kívül az egészségét, még akkor is, ha családtagjai hajlamosak sokáig élni.
Mit tehet a sejtek "genetikai" öregedésének csökkentéséről?
Tanítunk arra, hogy egy egészséges étrendet fogyasszunk és aktívak legyenek, és ezek az életstílus tényezők valószínűleg ugyanolyan fontosak, függetlenül attól, hogy mennyire járulnak hozzá a genetika az öregedésben. Ugyanazok a gyakorlatok, amelyek úgy tűnik, hogy megtartják testünk egészséges szerveit és szöveteit, szintén megőrzik génjeinket és kromoszómáinkat.
Függetlenül az öregedés különös okaitól, az különbséget tehet az alábbiak között:
- Gyakorlat - Tanulmányok kimutatták, hogy a fizikai aktivitás nem csak a szív és a tüdő működését segíti elő, hanem a mozgás hosszabbítja a telomereket.
- Egyél az egészséges táplálkozás - A gyümölcsök és zöldségek magas étvágya nagyobb telomerázaktivitással jár (gyakorlatilag a telomerek kevesebb csökkenése a sejtjeiben). Az omega-3-zsírsavakban gazdag táplálkozás hosszabb telomerekhez kötődik, de az omega-6-zsírsavak magas étele az ellenkezője és a rövidebb telomerekhez kapcsolódik. Ezenkívül a szódabevitel bevétele rövidebb telomerekkel történik. A rezervoár, az ivóvízzel kapcsolatos izgalomért felelős (de alkoholmentes vörös szőlőlé-ben is megtalálható) hatóanyag úgy tűnik, aktiválja a hosszú élettartamú fehérjét SIRT
- Csökkentse a stresszt
- Kerülje a rákkeltő anyagokat
- Egészséges testtömeg fenntartása - Nem csak az elhízás kapcsolódik az öregedéssel összefüggő genetikai mechanizmusokhoz (mint pl. A telomerek fokozott lerövidülése), de az ismételt vizsgálatok a kalória-restrikcióhoz kapcsolódó hosszú élettartamú előnyökkel jártak. Az Amerikai Rákkutató Intézet által felhozott rákmegelőzési életstratégia első elve - a lehető legkevesebb, anélkül, hogy alulsúlyozta volna - szerepet játszhat a hosszú élettartamban, valamint a rák megelőzésében és a rákmegújulás megelőzésében.
Forrás:
Jin, K. Az időskori modern biológiai elméletek. Öregedés és betegség . 1 (2): 72-74.
Kasper, Dennis, Anthony Fauci, Stephen Hauser, Dan Longo és J. Jameson. Harrison a belgyógyászat alapelvei. New York: McGraw-Hill Education, 2015. Nyomtatás.
Kumar, Vinay, Abul K. Abbas, Jon C. Aster és James A. Perkins. Robbins és a Cotran patológiás betegség alapja. Philadelphia, PA: Elsevier / Saunders, 2015. Nyomtatás.
Leung, C., Laraia, B., Needham, B. és mtsai. A szóda és a sejtek öregedése: a cukorral édesített italfogyasztás és a leukocita telomerin hossza az egészséges felnőttek között a nemzeti egészségügyi és táplálkozási vizsgálati felmérések között. American Journal of Public Health . 2014. 104 (12): 2425-31.
Smith, J. és R. Daniel. Az őssejtek és az öregedés: egy csirke-vagy-a-tojás probléma ?. Öregedés és betegség . 3 (3): 260-267.