Съдържание
- Генетична теория на стареенето
- Теории за стареенето
- Гени и телесни функции
- Как гените въздействат на продължителността на живота
- Основни понятия в генетичната теория на стареенето
- Три основни генетични теории за стареенето
- Доказателства зад теорията
- Доказателства срещу генетичните теории за стареенето
- Долния ред
- Какво можете да направите, за да намалите "генетичното" стареене на вашите клетки?
Генетична теория на стареенето
Генетичната теория за стареенето гласи, че продължителността на живота до голяма степен се определя от гените, които наследяваме. Според теорията дълголетието ни се определя предимно в момента на зачеването и до голяма степен зависи от нашите родители и техните гени.
Основата зад тази теория е, че сегментите на ДНК, които се появяват в края на хромозомите, наречени теломери, определят максималната продължителност на живота на клетката. Теломерите са парчета от „боклуци“ ДНК в края на хромозомите, които стават по-къси всеки път, когато клетката се дели. Тези теломери стават все по-кратки и в крайна сметка клетките не могат да се делят, без да губят важни парчета ДНК.
Преди да се задълбочим в принципите на това как генетиката влияе на стареенето и аргументите за и против тази теория, е полезно да обсъдим накратко основните категории теории за стареенето и някои от специфичните теории в тези категории. Понастоящем няма нито една теория, нито дори една категория теории, които могат да обяснят всичко, което наблюдаваме в процеса на стареене.
Стареят ли ви хормоните?Теории за стареенето
Има две основни категории теории за стареенето, които се различават коренно по това, което може да се нарече „цел“ на стареенето. В първата категория стареенето по същество е инцидент; натрупване на повреди и износване на тялото, което в крайна сметка води до смърт. За разлика от това, програмираните теории за стареенето разглеждат стареенето като умишлен процес, контролиран по начин, който може да се оприличи на други фази от живота като пубертета.
Теориите за грешки включват няколко отделни теории, включително:
- Теория за износване на стареенето
- Теория на процента на живот на остаряването
- Теория за омрежване на протеини на стареенето
- Теория за стареенето на свободните радикали
- Теория за соматична мутация на стареенето
Програмираните теории за стареенето също се разбиват на различни категории въз основа на метода, чрез който телата ни са програмирани да остаряват и умират.
- Програмирано дълголетие - Програмираното дълголетие твърди, че животът се определя от последователно включване и изключване на гени.
- Ендокринна теория за стареенето
- Имунологична теория на стареенето
Съществува значително припокриване между тези теории и дори категориите на теориите за остаряването.
Гени и телесни функции
Преди да обсъдим ключовите концепции, свързани със стареенето и генетиката, нека да разгледаме какво е нашето ДНК и някои от основните начини, по които гените влияят на живота ни.
Нашите гени се съдържат в нашата ДНК, която присъства в ядрото (вътрешната област) на всяка клетка в нашите тела. (В органелите, наречени митохондрии, има и митохондриална ДНК, които присъстват в цитоплазмата на клетката.) Всеки от нас има 46 хромозоми, съставляващи нашата ДНК, 23 от които идват от нашите майки и 23, които идват от нашите бащи. От тях 44 са автозоми, а две са половите хромозоми, които определят дали да бъдем мъжки или женски. (За разлика от това, митохондриалната ДНК носи много по-малко генетична информация и се получава само от нашите майки.)
В тези хромозоми се крият нашите гени, нашият генетичен план, отговорен за носенето на информацията за всеки процес, който ще протече в нашите клетки. Нашите гени могат да бъдат представени като поредица от букви, които съставят думи и изречения с инструкции. Тези думи и изречения кодират производството на протеини, които контролират всеки клетъчен процес.
Ако някой от тези гени е повреден, например, от мутация, която променя поредицата от "букви и думи" в инструкциите, може да се получи анормален протеин, който от своя страна изпълнява дефектна функция. Ако възникне мутация в протеини, които регулират растежа на клетката, може да се получи рак. Ако тези гени са мутирани от раждането, могат да възникнат различни наследствени синдроми.Например, муковисцидозата е състояние, при което детето наследява два мутирали гена, контролиращи протеин, който регулира каналите, отговорни за движението на хлорида през клетките в потните жлези , храносмилателни жлези и др. Резултатът от тази единична мутация води до удебеляване на слуз, произведено от тези жлези, и произтичащите от това проблеми, свързани с това състояние.
Генни мутации и ракКак гените въздействат на продължителността на живота
Не е необходимо сложно проучване, за да се установи, че нашите гени играят поне някаква роля в дълголетието. Хората, чиито родители и предци са живели по-дълго, са склонни да живеят по-дълго и обратно. В същото време знаем, че генетиката сама по себе си не е единствената причина за стареенето. Проучвания върху еднояйчни близнаци разкриват, че очевидно се случва нещо друго; еднояйчни близнаци, които имат идентични гени, не винаги живеят идентичен брой години.
Някои гени са полезни и подобряват дълголетието. Например, генът, който помага на човек да метаболизира холестерола, ще намали риска от сърдечни заболявания.
Някои генни мутации се наследяват и могат да съкратят продължителността на живота. Въпреки това, мутациите могат да се случат и след раждането, тъй като излагането на токсини, свободни радикали и радиация може да причини генни промени (генните мутации, придобити след раждането, се наричат придобити или соматични генни мутации.) Повечето мутации не са лоши за вас, а някои дори могат да бъдат от полза. Това е така, защото генетичните мутации създават генетично разнообразие, което поддържа популациите здрави. Други мутации, наречени тихи мутации, нямат никакъв ефект върху тялото.
Някои гени, когато са мутирани, са вредни, като тези, които увеличават риска от рак. Много хора са запознати с мутациите BRCA1 и BRCA2, които предразполагат към рак на гърдата. Тези гени се наричат туморни супресорни гени, които кодират протеини, които контролират възстановяването на увредената ДНК (или елиминирането на клетката с повредена ДНК, ако възстановяването не е възможно).
Различни заболявания и състояния, свързани с наследствени генни мутации, могат пряко да повлияят на продължителността на живота. Те включват муковисцидоза, сърповидно-клетъчна анемия, болест на Тей-Сакс и болест на Хънтингтън, за да назовем само няколко.
Основни понятия в генетичната теория на стареенето
Ключовите концепции в генетиката и стареенето включват няколко важни концепции и идеи, вариращи от съкращаване на теломери до теории за ролята на стволовите клетки при стареенето.
Теломери
В края на всяка от нашите хромозоми лежи парче „боклуци“ ДНК, наречено теломери. Теломерите не кодират никакви протеини, но изглежда имат защитна функция, като предпазват краищата на ДНК от прикрепване към други парчета ДНК или образуват кръг. Всеки път, когато клетката се раздели малко повече от теломера се отрязва. В крайна сметка. от тази боклук ДНК не е останало нищо и по-нататъшното отрязване може да увреди хромозомите и гените, така че клетката да умре.
Като цяло средната клетка е в състояние да се раздели 50 пъти, преди теломерите да бъдат изразходвани (границата на Hayflick). Раковите клетки са измислили начин да не премахват и понякога дори добавят към част от теломерите. В допълнение, някои клетки като белите кръвни клетки не се подлагат на този процес на съкращаване на теломерите. Изглежда, че докато гените във всички наши клетки имат кодовата дума за ензима теломераза, който инхибира съкращаването на теломерите и дори може да доведе до удължаване, генът е само „включен“ или „изразен“, както казват генетиците, в клетки като бял кръвни клетки и ракови клетки. Учените предположиха, че ако тази теломераза по някакъв начин може да се включи в други клетки (но не толкова, че растежът им да се разпадне, както при раковите клетки), нашата възрастова граница може да бъде разширена.
Проучванията установяват, че някои хронични състояния като високо кръвно налягане са свързани с по-малка активност на теломеразата, докато здравословното хранене и упражненията са свързани с по-дълги теломери.Наднорменото тегло се свързва и с по-късите теломери.
Гени за дълголетие
Гените за дълголетие са специфични гени, които са свързани с по-дълъг живот. Два гена, които са пряко свързани с дълголетието, са SIRT1 (sirtuin 1) и SIRT2. Учените, разглеждащи група от над 800 души на възраст над 100 години, откриха три значителни разлики в гените, свързани със стареенето.
Клетъчно стареене
Клетъчното стареене се отнася до процеса, при който клетките се разпадат с течение на времето. Това може да бъде свързано със съкращаването на теломерите или процеса на апоптоза (или клетъчно самоубийство), при който се отстраняват стари или повредени клетки.
Стволови клетки
Плурипотентните стволови клетки са незрели клетки, които имат потенциал да се превърнат във всякакъв тип клетки в тялото. Предполага се, че стареенето може да бъде свързано или с изчерпването на стволовите клетки, или със загубата на способността на стволовите клетки да се диференцират или да узреят в различни видове клетки. Важно е да се отбележи, че тази теория се отнася до стволови клетки на възрастни, а не ембрионални стволови клетки. За разлика от ембрионалните стволови клетки, възрастните стволови клетки не могат да узреят във всеки тип клетки, а по-скоро само в определен брой видове клетки. Повечето клетки в телата ни са диференцирани или напълно зрели, а стволовите клетки са само малък брой от клетките, присъстващи в тялото.
Пример за тип тъкан, при който е възможна регенерация по този метод, е черният дроб. Това е за разлика от мозъчната тъкан, на която обикновено липсва този регенеративен потенциал.В момента има доказателства, че самите стволови клетки могат да бъдат засегнати в процеса на стареене, но тези теории са подобни на проблема с пилешкото и яйцето. Не е сигурно, че стареенето се дължи на промени в стволовите клетки, или ако вместо това, промените в стволовите клетки се дължат на процеса на стареене.
Епигенетика
Епигенетиката се отнася до експресията на гени. С други думи, ген може да присъства, но може да бъде включен или изключен. Знаем, че в тялото има някои гени, които са включени само за определен период от време. Областта на епигенетиката също помага на учените да разберат как факторите на околната среда могат да работят в рамките на ограниченията на генетиката, за да защитят или предразположат към болести.
Откъде идват стволовите клетки?Три основни генетични теории за стареенето
Както беше отбелязано по-горе, има значително количество доказателства, които разглеждат значението на гените в очакваното оцеляване. Когато се разглеждат генетичните теории, те са разделени на три основни школи на мисълта.
- Първата теория твърди, че стареенето е свързано с мутации, които са свързани с дългосрочното оцеляване и че стареенето е свързано с натрупването на генетични мутации, които не се възстановяват.
- Друга теория е, че стареенето е свързано с късните ефекти на определени гени и се нарича плейотропен антагонизъм.
- Друга теория, предложена въз основа на оцеляването в опосумите, е, че среда, която представлява малко опасност да се намеси в продължителността на живота, би довела до увеличаване на членовете, които имат мутации, които забавят процеса на стареене.
Доказателства зад теорията
Има няколко доказателства, които подкрепят генетичната теория за стареенето, поне отчасти.
Може би най-силното доказателство в подкрепа на генетичната теория са значителните специфични за вида разлики в максималното оцеляване, като някои видове (като пеперуди) имат много кратък живот, а други, като слонове и китове, са подобни на нашите. В рамките на един вид оцеляването е подобно, но оцеляването може да бъде много различно между два вида, които иначе са сходни по размер.
Изследванията на близнаците също поддържат генетичен компонент, тъй като еднояйчните близнаци (монозиготни близнаци) са много по-сходни по отношение на продължителността на живота, отколкото неидентичните или дизиготични близнаци. Оценяване на еднояйчни близнаци, които са били отгледани заедно и сравняване на това с еднояйчни близнаци, които са разделени, може да помогне да се отделят фактори на поведение като диета и други навици в начина на живот като причина за семейните тенденции в дълголетието.
Допълнителни доказателства в широк мащаб са открити чрез разглеждане на ефекта от генетичните мутации при други животни.При някои червеи, както и при някои мишки, една генна мутация може да удължи оцеляването с над 50%.
Освен това откриваме доказателства за някои от специфичните механизми, включени в генетичната теория. Директните измервания на дължината на теломерите показват, че теломерите са уязвими на генетични фактори, които могат да ускорят скоростта на стареене.
Доказателства срещу генетичните теории за стареенето
Един от по-силните аргументи срещу генетична теория за стареенето или „програмирана продължителност на живота“ идва от еволюционна гледна точка. Защо би имало определена продължителност на живота извън репродукцията? С други думи, каква „цел“ има за живота, след като човек се е размножил и е бил жив достатъчно дълго, за да издигне своето потомство до зряла възраст?
От това, което знаем за начина на живот и болестите, става ясно също, че има много други фактори за стареенето. Еднояйчните близнаци могат да имат много различна продължителност на живота в зависимост от експозицията им, факторите им на живот (като пушенето) и моделите на физическа активност.
Долния ред
Изчислено е, че гените могат да обяснят максимум 35 процента от продължителността на живота, но все още има повече неща, които не разбираме за стареенето, отколкото разбираме. Като цяло е вероятно стареенето да е многофакторен процес, което означава, че вероятно комбинация от няколко от теориите. Също така е важно да се отбележи, че разгледаните тук теории не се изключват взаимно. Концепцията за епигенетика или дали даден ген е „експресиран“ може допълнително да замъгли нашето разбиране.
В допълнение към генетиката има и други фактори, определящи стареенето, като нашето поведение, експозиция и просто късмет. Не сте обречени, ако членовете на вашето семейство са склонни да умират млади и не можете да пренебрегвате здравето си, дори ако членовете на вашето семейство са склонни да живеят дълго.
Какво можете да направите, за да намалите "генетичното" стареене на вашите клетки?
Ние сме научени да се храним здравословно и да бъдем активни и тези фактори на начина на живот вероятно са също толкова важни, без значение колко нашата генетика участва в стареенето. Същите практики, които изглежда поддържат здрави органите и тъканите на нашите тела, могат да поддържат здрави и нашите гени и хромозоми.
Независимо от конкретните причини за стареенето, това може да промени:
- Упражнение - Изследванията са установили, че физическата активност не само помага на сърцето и белите дробове да функционират добре, но упражненията удължават теломерите.
- Хранете се здравословно - диетата с високо съдържание на плодове и зеленчуци е свързана с по-голяма активност на теломеразата (всъщност по-малко скъсяване на теломерите в клетките). Диета с високо съдържание на омега-3-мастни киселини е свързана с по-дълги теломери, но диета с високо съдържание на омега-6-мастни киселини е обратното и свързана с по-къси теломери. Освен това приемът на сода е свързан с по-къси теломери. Reservatrol, съставката, отговорна за вълнението от пиенето на червено вино (но също така и в безалкохолния сок от червено грозде) изглежда активира протеина за дълголетие SIRT
- Намалете стреса
- Избягвайте канцерогените
- Поддържайте здравословно тегло - Затлъстяването е свързано не само с някои от генетичните механизми, свързани със стареенето, отбелязано по-горе (като повишено съкращаване на теломерите), но многократни проучвания са установили ползи от дълголетието, свързани с ограничаване на калориите. Първият принцип при рака профилактиката на начина на живот, предложена от Американския институт за изследване на рака - бъдете възможно най-стройни, без да имате поднормено тегло - може да играе роля в дълголетието, както и превенцията на рака и предотвратяването на рецидив на рака.