Mis on vananemise geneetiline teooria?

Sisu

• Vananemise geneetiline teooria
• Vananemise teooriad
• Geenid ja keha funktsioonid
• Kuidas geenid mõjutavad eluiga
• Vananemise geneetilise teooria põhikontseptsioonid
• Kolm vananemise esmast geneetilist teooriat
• Tõendid teooria taga
• Vananemise geneetiliste teooriate vastased tõendid
• Alumine rida
• Mida saate teha oma rakkude "geneetilise" vananemise vähendamiseks?

Teie DNA võib teie kohta ennustada rohkem kui teie välimust. Vananemise geneetilise teooria kohaselt vastutavad teie geenid (samuti nende geenide mutatsioonid) selle eest, kui kaua te elate. Siit saate teada, mida peaksite teadma geenide ja pikaealisuse kohta ning kuhu sobib geneetika erinevate vananemisteooriate hulka.

Vananemise geneetiline teooria

Vananemise geneetiline teooria väidab, et eluea määravad suuresti pärilikud geenid. Teooria kohaselt määratakse meie pikaealisus peamiselt eostamise hetkel ja sõltub suuresti meie vanematest ja nende geenidest.

Selle teooria aluseks on see, et kromosoomide lõpus esinevad DNA segmendid, mida nimetatakse telomeerideks, määravad raku maksimaalse eluea. Telomeerid on "rämps" DNA tükid kromosoomide lõpus, mis muutuvad raku jagunemisel lühemaks. Need telomeerid muutuvad järjest lühemaks ja lõpuks ei saa rakud jagada olulisi DNA tükke kaotamata.

Enne kui süveneda geneetika vananemist mõjutavatesse põhimõtetesse ning selle teooria poolt- ja vastuargumentidesse, on kasulik lühidalt arutada vananemisteooriate peamisi kategooriaid ja mõningaid nende kategooriate konkreetseid teooriaid. Praegu pole üht teooriat ega isegi ühte kategooriat teooriaid, mis suudaksid seletada kõike, mida vananemisprotsessis täheldame.

Kas teie hormoonid vananevad teid?

Vananemise teooriad

Vananemisteooriaid on kaks peamist kategooriat, mis erinevad põhimõtteliselt selle poolest, mida võib nimetada vananemise "eesmärgiks". Esimeses kategoorias on vananemine sisuliselt õnnetus; keha kahjustuste ja kulumise kogunemine, mis viib lõpuks surmani. Seevastu programmeeritud vananemisteooriad käsitlevad vananemist tahtliku protsessina, mida kontrollitakse viisil, mida saab võrrelda teiste eluetappidega, näiteks puberteediga.

Vea teooriad hõlmavad mitut eraldi teooriat, sealhulgas:

• Vananemise kulumise teooria
• Elamise määra vananemise teooria
• Vananemise valkude ristsidumise teooria
• Vananemise vabade radikaalide teooria
• Vananemise somaatiliste mutatsioonide teooria

Programmeeritud vananemise teooriad jagunevad ka erinevatesse kategooriatesse, lähtudes meetodist, mille abil meie keha vananema ja surema programmeeritakse.

• Programmeeritud pikaealisus - programmeeritud pikaealisus väidab, et elu määrab geenide järjestikune sisse- ja väljalülitamine.
• Vananemise endokriinne teooria
• Vananemise immunoloogiline teooria

Nende teooriate ja isegi vananemisteooriate kategooriate vahel on märkimisväärne kattuvus.

Geenid ja keha funktsioonid

Enne vananemise ja geneetikaga seotud põhimõistete arutamist vaatame üle, mis on meie DNA ja mõned põhilised viisid, kuidas geenid mõjutavad meie eluiga.

Meie geenid sisalduvad meie DNA-s, mis asub meie keha iga raku tuumas (sisepinnas). (Organokites, mida nimetatakse mitokondriteks, on raku tsütoplasmas ka mitokondriaalne DNA.) Meie DNA moodustavad mõlemad 46 kromosoomi, millest 23 pärinevad meie emadelt ja 23 isalt. Neist 44 on autosoomid ja kaks on sugukromosoomid, mis määravad, kas me peame olema mehed või naised. (Seevastu mitokondriaalne DNA kannab palju vähem geneetilist teavet ja seda saavad ainult meie emad.)

Nendes kromosoomides asuvad meie geenid, meie geneetiline plaan, mis vastutab kõigi meie rakkudes toimuvate protsesside teabe kandmise eest. Meie geene võib ette kujutada kui tähesarja, mis koosneb sõnadest ja lausetest. Need sõnad ja laused kodeerivad valke, mis kontrollivad kõiki rakuprotsesse.

Kui mõni neist geenidest on kahjustatud näiteks mutatsiooniga, mis muudab juhendis toodud tähtede ja sõnade rida, võib tekkida ebanormaalne valk, mis omakorda täidab defektset funktsiooni. Kui raku kasvu reguleerivates valkudes tekib mutatsioon, võib see põhjustada vähki. Kui neid geene muteeritakse alates sünnist, võivad tekkida erinevad pärilikud sündroomid. Näiteks on tsüstiline fibroos seisund, mille korral laps pärib kahte muteerunud geeni, mis kontrollib valku, mis reguleerib kanaleid, mis vastutavad kloriidi liikumise eest higi näärmete rakkudes. , seedenäärmed ja palju muud. Selle ühe mutatsiooni tulemuseks on nende näärmete tekitatud lima paksenemine ja sellest tulenevad probleemid, mis on selle seisundiga seotud.

Geenimutatsioonid ja vähk

Kuidas geenid mõjutavad eluiga

Selleks, et teha kindlaks, et meie geenid mängivad pikaealisuses vähemalt mingit rolli, pole vaja põhjalikku uuringut. Inimesed, kelle vanemad ja esivanemad on kauem elanud, kipuvad elama kauem ja vastupidi. Samal ajal teame, et ainult geneetika pole vananemise ainus põhjus. Uuringud, mis vaatasid ühesuguseid kaksikuid, näitavad, et toimumas on selgelt midagi muud; identsed kaksikud, kellel on identsed geenid, ei ela alati sama palju aastaid.

Mõned geenid on kasulikud ja suurendavad pikaealisust. Näiteks vähendaks geen, mis aitab inimesel kolesterooli metaboliseerida, inimese südamehaiguste riski.

Mõned geenimutatsioonid on pärilikud ja võivad lühendada eluiga. Kuid mutatsioonid võivad juhtuda ka pärast sündi, kuna toksiinide, vabade radikaalide ja kiirgusega kokkupuude võib põhjustada geenimuutusi. (Pärast sündi omandatud geenimutatsioone nimetatakse omandatud või somaatilisteks geenimutatsioonideks.) Enamik mutatsioone pole teie jaoks halvad, ja mõned neist võivad isegi kasuks tulla. Seda seetõttu, et geneetilised mutatsioonid loovad geneetilise mitmekesisuse, mis hoiab populatsioone tervena. Muud mutatsioonid, mida nimetatakse vaikseteks mutatsioonideks, ei mõjuta keha üldse.

Mõned muteerunud geenid on kahjulikud, näiteks need, mis suurendavad vähiriski. Paljud inimesed tunnevad BRCA1 ja BRCA2 mutatsioone, mis soodustavad rinnavähki. Neid geene nimetatakse kasvaja supresseerivateks geenideks, mis kodeerivad valke, mis kontrollivad kahjustatud DNA parandamist (või kahjustatud DNA-ga raku elimineerimist, kui parandamine pole võimalik).

Pärilike geenimutatsioonidega seotud mitmesugused haigused ja seisundid võivad otseselt mõjutada eluiga. Nende hulka kuuluvad tsüstiline fibroos, sirprakuline aneemia, Tay-Sachsi tõbi ja Huntingtoni tõbi.

Vananemise geneetilise teooria põhikontseptsioonid

Geneetika ja vananemise põhimõisted hõlmavad mitmeid olulisi mõisteid ja ideid, alates telomeeride lühenemisest kuni teooriateni tüvirakkude rollist vananemisel.

Telomeerid

Iga meie kromosoomi lõpus asub tükk "rämpsu" DNA-d, mida nimetatakse telomeerideks. Telomeerid ei kodeeri ühtegi valku, kuid neil näib olevat kaitsefunktsioon, mis takistab DNA otste kinnitumist teiste DNA tükkide külge ega ringi moodustamist. Iga kord, kui lahter jaguneb, lõigatakse natuke rohkem telomeeri. Lõpuks. sellest rämps-DNA-st pole järele jäänud ja edasine lõikamine võib kromosoome ja geene kahjustada, nii et rakk sureb.

Üldiselt suudab keskmine rakk jagada enne telomeeri ammendumist 50 korda (Hayflicki piir). Vähirakud on välja mõelnud viisi, kuidas telomeeri osa mitte eemaldada ja mõnikord isegi lisada. Lisaks sellele ei toimu mõnes rakus, näiteks valgelibledes, seda telomeeride lühenemise protsessi. Näib, et kui meie kõigi rakkude geenidel on telomeraasi ensüümi koodsõna, mis pärsib telomeeri lühenemist ja võib-olla isegi pikendab, on geen ainult sisse lülitatud või „ekspresseeritud“, nagu ütlevad geneetikud, sellistes rakkudes nagu valged vererakud ja vähirakud. Teadlased on teoreetiliselt väitnud, et kui selle telomeraasi saaks kuidagi teistes rakkudes sisse lülitada (kuid mitte niivõrd, et nende kasv läheks takerdama kui vähirakkudesse), saaks meie vanusepiiri laiendada.

Uuringud on näidanud, et mõned kroonilised seisundid, näiteks kõrge vererõhk, on seotud väiksema telomeraasi aktiivsusega, samas kui tervislik toitumine ja liikumine on seotud pikemate telomeeridega. Ülekaal on seotud ka lühemate telomeeridega.

Pikaealisuse geenid

Pikaealisuse geenid on spetsiifilised geenid, mis on seotud pikema eluga. Kaks pikaealisusega otseselt seotud geeni on SIRT1 (sirtuiin 1) ja SIRT2. Teadlased, kes vaatasid üle 800 üle 100-aastase inimese rühma, leidsid vananemisega seotud geenides kolm olulist erinevust.

Rakkude pärilikkus

Rakkude vananemine viitab protsessile, mille käigus rakud aja jooksul lagunevad. See võib olla seotud telomeeride lühenemise või apoptoosi (või raku enesetapu) protsessiga, mille käigus eemaldatakse vanad või kahjustatud rakud.

Tüvirakud

Pluripotentsed tüvirakud on ebaküpsed rakud, millel on potentsiaal muutuda keha mis tahes tüüpi rakkudeks. Teooria kohaselt võib vananemine olla seotud kas tüvirakkude ammendumisega või tüvirakkude võime kadumisega eristada või küpseda erinevat tüüpi rakkudeks. Oluline on märkida, et see teooria viitab täiskasvanud tüvirakkudele, mitte embrüonaalsed tüvirakud. Erinevalt embrüonaalsetest tüvirakkudest ei saa täiskasvanud tüvirakud küpseda mis tahes tüüpi rakkudeks, vaid ainult teatud arvuks rakutüübiks. Enamik meie keha rakke on diferentseerunud või täielikult küpsed ning tüvirakud on vaid väike osa kehas leiduvatest rakkudest.

Koetüübi näide, kus selle meetodi abil on võimalik regenereerimine, on maks. See on erinevalt ajukoest, millel tavaliselt puudub selline taastumisvõime. Nüüd on tõendeid selle kohta, et tüvirakud ise võivad vananemisprotsessis mõjutada, kuid need teooriad sarnanevad kana ja muna probleemiga. Vananemine ei ole kindel tüvirakkude muutuste tõttu või kui selle asemel on tüvirakkude muutused tingitud vananemisprotsessist.

Epigeneetika

Epigeneetika viitab geenide avaldumisele. Teisisõnu, geen võib olla olemas, kuid seda saab kas sisse või välja lülitada. Me teame, et kehas on mõned geenid, mis on sisse lülitatud ainult teatud aja jooksul. Samuti aitab epigeneetika valdkond teadlastel mõista, kuidas keskkonnategurid võivad geneetika piirangute piires haiguste kaitsmiseks või eelsoodumuseks töötada.

Kust tulevad tüvirakud?

Kolm vananemise esmast geneetilist teooriat

Nagu eespool märgitud, on märkimisväärsel hulgal tõendeid, mis käsitlevad geenide tähtsust eeldatavas ellujäämises. Geneetiliste teooriate vaatlemisel jagunevad need kolmeks algkoolkonnaks.

• Esimene teooria väidab, et vananemine on seotud mutatsioonidega, mis on seotud pikaajalise ellujäämisega ja et vananemine on seotud geneetiliste mutatsioonide kuhjumisega, mida ei parandata.
• Teine teooria on see, et vananemine on seotud teatud geenide hilise mõjuga ja seda nimetatakse pleiotroopseks antagonismiks.
• Veel üks teooria, mille aluseks on ellujäämine opossumites, on see, et keskkond, mis põhjustab vähe eluea häirimiseks ohte, tooks kaasa nende liikmete arvu suurenemise, kellel on vananemisprotsessi aeglustavad mutatsioonid.

Kuidas erineb inimese eluiga eeldatavast elueast

Tõendid teooria taga

Vananemise geneetilist teooriat toetavad vähemalt osaliselt mitmed tõendusmaterjalid.

Võib-olla on geeniteooria tugevaimaks tõendiks märkimisväärsed liigispetsiifilised erinevused maksimaalses ellujäämises, kusjuures mõnede liikide (näiteks liblikate) eluiga on väga lühike, teistel, näiteks elevantidel ja vaaladel, on meie omaga sarnased. Ühe liigi sees on ellujäämine sarnane, kuid kahe muidu sarnase suurusega liigi puhul võib ellujäämine olla väga erinev.

Kaksikute uuringud toetavad ka geneetilist komponenti, kuna identsed kaksikud (monosügootsed kaksikud) on eluea osas palju sarnasemad kui mitte-identsed või dizügootsed kaksikud. Koos kasvanud identsete kaksikute hindamine ja vastandamine identsetele kaksikutele, kes lahku tõstmine võib aidata eristada käitumistegureid, nagu toitumine ja muud eluviisiharjumused, mis põhjustavad perekonna pikaealisuse suundumusi.

Muude loomade geneetiliste mutatsioonide mõju uurimisel on leitud täiendavaid tõendeid laiaulatuslikult. Mõnes ussis ja ka hiirtes võib üksik geenimutatsioon pikendada elulemust üle 50 protsendi.

Lisaks leiame tõendeid mõnede geeniteoorias osalevate spetsiifiliste mehhanismide kohta. Telomeeride pikkuse otsesed mõõtmised on näidanud, et telomeerid on vananemist kiirendavate geneetiliste tegurite suhtes haavatavad.

Vananemise geneetiliste teooriate vastased tõendid

Üks tugevamaid argumente vananemise geneetilise teooria või "programmeeritud eluea" vastu tuleb evolutsioonilisest vaatenurgast. Miks peaks olema reproduktsioonist väljaspool määratud eluiga? Teisisõnu, mis on "elu eesmärk" pärast seda, kui inimene on siginud ja olnud piisavalt kaua elus, et oma järglasi täiskasvanuks saada?

Sellest, mida me teame elustiili ja haiguste kohta, on ka selge, et vananemisel on palju muid tegureid. Identsete kaksikute eluiga võib olla väga erinev, sõltuvalt kokkupuutest, elustiilist (näiteks suitsetamine) ja kehalise aktiivsuse mustritest.

Alumine rida

Hinnanguliselt suudavad geenid seletada maksimaalselt 35 protsenti elueast, kuid vananemisest ei saa me veel rohkem aru kui sellest, mida mõistame. Üldiselt on tõenäoline, et vananemine on multifaktoriline protsess, see tähendab, et see on tõenäoliselt mitme teooria kombinatsioon. Samuti on oluline märkida, et siin käsitletud teooriad ei välista üksteist. Epigeneetika mõiste või see, kas olemasolev geen on "ekspresseeritud" või mitte, võib meie arusaama veelgi segamini ajada.

Lisaks geneetikale on vananemisel ka teisi tegureid, nagu meie käitumine, kokkupuude ja lihtsalt õnn. Teile pole hukule määratud, kui teie pereliikmed kipuvad noorelt surema, ja te ei saa oma tervist ignoreerida, isegi kui teie pereliikmed kipuvad kaua elama.

Mida saate teha oma rakkude "geneetilise" vananemise vähendamiseks?

Meid õpetatakse toituma tervislikult ja olema aktiivsed ning need elustiili mõjutavad tegurid on tõenäoliselt sama olulised, hoolimata sellest, kui palju meie geneetika vananemisega seotud on. Sama praktika, mis näib hoidvat meie keha organeid ja kudesid tervena, võivad hoida ka meie geene ja kromosoome tervena.

Sõltumata vananemise konkreetsetest põhjustest võib see muuta järgmist:

• Liikumine - uuringud on leidnud, et füüsiline aktiivsus mitte ainult ei aita teie südant ja kopse hästi funktsioneerida, vaid pikendab ka telomeere.
• Toitu tervislikult - puu- ja köögiviljarikas dieet on seotud suurema telomeraasi aktiivsusega (tegelikult on teie rakkudes vähem telomeere). Suure oomega-3-rasvhapete sisaldusega dieet on seotud pikemate telomeeridega, kuid oomega-6-rasvhapete kõrge dieet on vastupidine ja seotud lühemate telomeeridega. Lisaks on sooda popi tarbimine seotud lühemate telomeeridega. Reservatrool, punase veini joomise eest vastutav koostisosa (mida leidub ka alkoholivabas punases viinamarjamahlas), näib aktiveerivat pikaealisuse valgu SIRT
• Vähendage stressi
• Vältige kantserogeene
• Tervisliku kehakaalu säilitamine - ülekaalulisus ei ole seotud ainult mõne vananemisega seotud geneetilise mehhanismiga (näiteks telomeeride suurenenud lühenemine), vaid korduvad uuringud on leidnud kaloripiirangutega seotud pikaealisuse eeliseid. Ameerika vähiuuringute instituudi välja toodud ennetuslik eluviis - olge võimalikult lahja ilma alakaaluta - võib mängida rolli nii pikaealisuses kui ka vähi ennetamises ja vähi kordumise ennetamises.