Saturs
- Novecošanas ģenētiskā teorija
- Novecošanas teorijas
- Gēni un ķermeņa funkcijas
- Kā gēni ietekmē dzīves ilgumu
- Galvenie jēdzieni novecošanas ģenētiskajā teorijā
- Trīs primārās ģenētiskās novecošanas teorijas
- Pierādījumi aiz teorijas
- Pierādījumi pret novecošanās ģenētiskajām teorijām
- Apakšējā līnija
- Ko jūs varat darīt, lai samazinātu šūnu "ģenētisko" novecošanu?
Novecošanas ģenētiskā teorija
Novecošanas ģenētiskā teorija apgalvo, ka dzīves ilgumu lielā mērā nosaka gēni, kurus mēs pārmantojam. Saskaņā ar teoriju mūsu ilgmūžība galvenokārt tiek noteikta ieņemšanas brīdī un lielā mērā ir atkarīga no mūsu vecākiem un viņu gēniem.
Šīs teorijas pamatā ir tas, ka DNS segmenti, kas rodas hromosomu beigās, ko sauc par telomēriem, nosaka maksimālo šūnas dzīves ilgumu. Telomēri ir "nevēlamā" DNS gabali hromosomu galā, kas kļūst īsāki katru reizi, kad šūna sadalās. Šīs telomēras kļūst arvien īsākas, un galu galā šūnas nevar sadalīties, nezaudējot svarīgus DNS gabalus.
Pirms iedziļināties principos par to, kā ģenētika ietekmē novecošanos, kā arī par argumentiem par un pret šo teoriju, ir lietderīgi īsi apspriest novecošanas teoriju primārās kategorijas un dažas īpašās šo kategoriju teorijas. Pašlaik nav vienas teorijas vai pat vienas teoriju kategorijas, kas varētu izskaidrot visu, ko mēs novērojam novecošanās procesā.
Vai jūsu hormoni jūs noveco?Novecošanas teorijas
Ir divas galvenās novecošanas teoriju kategorijas, kas būtiski atšķiras pēc tā, ko var saukt par novecošanas "mērķi". Pirmajā kategorijā novecošana būtībā ir nelaimes gadījums; ķermeņa bojājumu un nodiluma uzkrāšanās, kas galu galā noved pie nāves. Turpretī ieprogrammētās novecošanas teorijas novecošanos uzskata par tīšu procesu, kuru kontrolē tā, lai to varētu pielīdzināt citiem dzīves posmiem, piemēram, pubertātei.
Kļūdu teorijās ietilpst vairākas atsevišķas teorijas, tostarp:
- Novecošanās teorija
- Dzīvošanas ātruma teorija par novecošanu
- Olbaltumvielu savstarpējās novecošanas teorija
- Brīvo radikāļu novecošanas teorija
- Novecošanās somatisko mutāciju teorija
Arī ieprogrammētās novecošanas teorijas tiek sadalītas dažādās kategorijās, pamatojoties uz metodi, kā mūsu ķermeņi tiek ieprogrammēti novecot un mirt.
- Programmēta ilgmūžība - ieprogrammēta ilgmūžība apgalvo, ka dzīvi nosaka secīga gēnu ieslēgšana un izslēgšana.
- Endokrīnā novecošanas teorija
- Imunoloģiskā novecošanas teorija
Starp šīm teorijām un pat novecošanas teoriju kategorijām ir ievērojama pārklāšanās.
Gēni un ķermeņa funkcijas
Pirms apspriedīsim galvenos jēdzienus, kas saistīti ar novecošanos un ģenētiku, pārskatīsim, kāda ir mūsu DNS, un dažus no galvenajiem veidiem, kā gēni ietekmē mūsu dzīves ilgumu.
Mūsu gēni ir iekļauti mūsu DNS, kas atrodas katras mūsu ķermeņa šūnas kodolā (iekšējā zonā). (Organoīdos, ko sauc par mitohondrijiem, ir arī mitohondriju DNS, kas atrodas šūnas citoplazmā.) Mums katram DNS ir 46 hromosomas, no kurām 23 nāk no mūsu mātēm un 23 no mūsu tēviem. No tiem 44 ir autosomas, un divas ir dzimuma hromosomas, kas nosaka, vai mēs esam vīrieši vai sievietes. (Turpretī mitohondriju DNS satur daudz mazāk ģenētiskās informācijas un tiek saņemta tikai no mūsu mātēm.)
Šajās hromosomās atrodas mūsu gēni, mūsu ģenētiskais projekts, kas ir atbildīgs par informācijas pārnešanu katram procesam, kas notiks mūsu šūnās. Mūsu gēnus var iztēloties kā burtu virkni, kas veido vārdus un instrukciju teikumus. Šie vārdi un teikumi kodē olbaltumvielu ražošanu, kas kontrolē katru šūnu procesu.
Ja kāds no šiem gēniem ir bojāts, piemēram, ar mutāciju, kas maina instrukcijās esošo burtu un vārdu sēriju, var tikt ražots patoloģisks proteīns, kas savukārt veic nepilnīgu funkciju. Ja olbaltumvielās, kas regulē šūnas augšanu, rodas mutācija, var rasties vēzis. Ja šie gēni ir mutēti jau kopš dzimšanas, var rasties dažādi iedzimti sindromi. Piemēram, cistiskā fibroze ir stāvoklis, kad bērns pārmanto divus mutētus gēnus, kontrolējot olbaltumvielu, kas regulē kanālus, kas ir atbildīgi par hlorīda pārvietošanos sviedru dziedzeru šūnās. , gremošanas dziedzeri un daudz ko citu. Šīs vienas mutācijas rezultāts ir šo dziedzeru radīto gļotu sabiezējums un no tā izrietošās problēmas, kas saistītas ar šo stāvokli.
Gēnu mutācijas un vēzisKā gēni ietekmē dzīves ilgumu
Lai noteiktu, ka mūsu gēniem ir vismaz kāda nozīme ilgmūžībā, nav nepieciešams detalizēts pētījums. Cilvēki, kuru vecāki un senči ir nodzīvojuši ilgāk, mēdz dzīvot ilgāk un otrādi. Tajā pašā laikā mēs zinām, ka tikai ģenētika nav vienīgais novecošanās cēlonis. Pētījumi, kuros aplūkoti identiski dvīņi, atklāj, ka acīmredzami notiek kaut kas cits; identiski dvīņi, kuriem ir identiski gēni, ne vienmēr dzīvo identisku gadu skaitu.
Daži gēni ir izdevīgi un uzlabo ilgmūžību. Piemēram, gēns, kas palīdz cilvēkam metabolizēt holesterīnu, samazinātu cilvēka sirds slimību risku.
Dažas gēnu mutācijas ir iedzimtas un var saīsināt dzīves ilgumu. Tomēr mutācijas var notikt arī pēc piedzimšanas, jo toksīnu, brīvo radikāļu un starojuma iedarbība var izraisīt gēnu izmaiņas. (Pēc piedzimšanas iegūtās gēnu mutācijas tiek dēvētas par iegūtajām vai somatiskajām gēnu mutācijām.) Lielākā daļa mutāciju jums nav sliktas, un daži pat var būt izdevīgi. Tas ir tāpēc, ka ģenētiskās mutācijas rada ģenētisko daudzveidību, kas uztur populācijas veselīgas. Citas mutācijas, ko sauc par klusām mutācijām, vispār neietekmē ķermeni.
Daži gēni, ja mutācijas ir kaitīgi, piemēram, tie, kas palielina vēža risku. Daudzi cilvēki ir iepazinušies ar BRCA1 un BRCA2 mutācijām, kas veicina krūts vēzi. Šie gēni tiek dēvēti par audzēju nomācošiem gēniem, kas kodē olbaltumvielas, kas kontrolē bojātās DNS atjaunošanos (vai šūnas likvidēšanu ar bojātu DNS, ja tās nav iespējams atjaunot).
Dažādas slimības un apstākļi, kas saistīti ar pārmantojamām gēnu mutācijām, var tieši ietekmēt dzīves ilgumu. To skaitā ir cistiskā fibroze, sirpjveida šūnu anēmija, Tay-Sachs slimība un Hantingtona slimība.
Galvenie jēdzieni novecošanas ģenētiskajā teorijā
Ģenētikas un novecošanas galvenie jēdzieni ietver vairākus svarīgus jēdzienus un idejas, sākot no telomēru saīsināšanas līdz teorijām par cilmes šūnu lomu novecošanā.
Telomeres
Katras mūsu hromosomas galā atrodas "junk" DNS gabals, ko sauc par telomeriem. Telomēri nekodē nekādus proteīnus, bet tiem, šķiet, ir aizsargfunkcija, kas neļauj DNS galiem piestiprināties citiem DNS gabaliem vai veidot apli. Katru reizi, kad šūna sadalās, nedaudz vairāk tiek noņemta telomēra. Galu galā. no šī nevēlamā DNS vairs nav neviena, un turpmāka izgriešana var sabojāt hromosomas un gēnus tā, ka šūna iet bojā.
Kopumā vidējā šūna spēj sadalīties 50 reizes, pirms telomērs tiek iztērēts (Hayflick limits). Vēža šūnas ir izdomājušas veidu, kā nenoņemt un dažreiz pat pievienot telomēra sadaļu. Turklāt dažās šūnās, piemēram, baltajās asins šūnās, šis telomēru saīsināšanas process nenotiek. Izskatās, ka, lai gan visu mūsu šūnu gēnos ir telomerāzes enzīma kods, kas kavē telomēru saīsināšanu un, iespējams, pat pagarina, gēns ir tikai “ieslēgts” vai “izteikts”, kā saka ģenētiķi, tādās šūnās kā balta asins šūnas un vēža šūnas. Zinātnieki ir izvirzījuši teoriju, ka, ja šo telomerāzi kaut kā varētu ieslēgt citās šūnās (bet ne tik daudz, lai to augšana kļūtu neiespējama, nekā vēža šūnās), mūsu vecuma ierobežojumu varētu paplašināt.
Pētījumos ir atklāts, ka daži hroniski apstākļi, piemēram, augsts asinsspiediens, ir saistīti ar mazāku telomerāzes aktivitāti, turpretī veselīgs uzturs un vingrinājumi ir saistīti ar garākiem telomeriem. Liekais svars ir saistīts arī ar īsākām telomērām.
Ilgmūžības gēni
Ilgmūžības gēni ir specifiski gēni, kas saistīti ar ilgāku dzīvi. Divi gēni, kas ir tieši saistīti ar ilgmūžību, ir SIRT1 (sirtuīns 1) un SIRT2. Zinātnieki, apskatot grupu, kurā ir vairāk nekā 800 cilvēku, kas vecāki par 100 gadiem, konstatēja trīs būtiskas atšķirības gēnos, kas saistīti ar novecošanos.
Šūnu izcelsme
Šūnu novecošana attiecas uz procesu, kurā šūnas laika gaitā sadalās. Tas var būt saistīts ar telomēru saīsināšanu vai apoptozes (vai šūnu pašnāvības) procesu, kurā tiek noņemtas vecās vai bojātās šūnas.
Cilmes šūnas
Pluripotentās cilmes šūnas ir nenobriedušas šūnas, kas var kļūt par jebkura veida šūnām organismā. Tiek teorētiski apgalvots, ka novecošana var būt saistīta vai nu ar cilmes šūnu izsīkumu, vai ar cilmes šūnu spēju zaudēt atšķirību vai nobriešanu dažāda veida šūnās zaudēšanu. Ir svarīgi atzīmēt, ka šī teorija attiecas uz pieaugušo cilmes šūnām, nevis uz embrija cilmes šūnas. Atšķirībā no embrija cilmes šūnām, pieaugušo cilmes šūnas nevar nobriest par jebkura veida šūnām, bet gan tikai par noteiktu šūnu tipu. Lielākā daļa mūsu ķermeņa šūnu ir diferencētas vai pilnīgi nobriedušas, un cilmes šūnas ir tikai neliels skaits organismā esošo šūnu.
Audu tipa, kurā reģenerācija ir iespējama ar šo metodi, piemērs ir aknas. Tas ir pretstatā smadzeņu audiem, kuriem parasti nav šī reģeneratīvā potenciāla.Šobrīd ir pierādījumi, ka novecošanās procesā var tikt ietekmētas pašas cilmes šūnas, taču šīs teorijas ir līdzīgas vistas un olu problēmai. Nav skaidrs, ka novecošana notiek cilmes šūnu izmaiņu dēļ, vai arī, ja tā vietā izmaiņas cilmes šūnās rodas novecošanās procesa dēļ.
Epigenetika
Epigenetika attiecas uz gēnu izpausmi. Citiem vārdiem sakot, gēns var būt, bet to var vai nu ieslēgt, vai izslēgt. Mēs zinām, ka ķermenī ir daži gēni, kas tiek ieslēgti tikai uz noteiktu laiku. Epigenetikas joma arī palīdz zinātniekiem saprast, kā vides faktori var darboties ģenētikas ierobežojumu ietvaros, lai vai nu aizsargātu, vai predisponētu slimībām.
No kurienes rodas cilmes šūnas?Trīs primārās ģenētiskās novecošanas teorijas
Kā minēts iepriekš, ir ievērojams daudzums pierādījumu, kas aplūko gēnu nozīmi gaidāmajā izdzīvošanā. Aplūkojot ģenētiskās teorijas, tās ir sadalītas trīs pamatskolās.
- Pirmā teorija apgalvo, ka novecošana ir saistīta ar mutācijām, kas saistītas ar ilgtermiņa izdzīvošanu, un ka novecošana ir saistīta ar ģenētisko mutāciju uzkrāšanos, kuras netiek labotas.
- Vēl viena teorija ir tāda, ka novecošana ir saistīta ar noteiktu gēnu novēloto iedarbību, un to sauc par pleiotropo antagonismu.
- Vēl viena teorija, kas ierosināta, pamatojoties uz izdzīvošanu oposumos, ir tāda, ka vide, kas rada maz bīstamības, kas varētu traucēt paredzamo dzīves ilgumu, palielinātu to locekļu skaitu, kuriem ir mutācijas, kas palēnina novecošanās procesu.
Pierādījumi aiz teorijas
Ir vairāki pierādījumu veidi, kas vismaz daļēji atbalsta novecošanas ģenētisko teoriju.
Varbūt visspēcīgākais pierādījums ģenētiskās teorijas atbalstam ir ievērojamās sugu atšķirības maksimālajā izdzīvošanā, dažām sugām (piemēram, tauriņiem) ir ļoti īss mūža ilgums, bet citām, piemēram, ziloņiem un vaļiem, ir līdzīgi mums. Atsevišķas sugas izdzīvošana ir līdzīga, taču izdzīvošana var būt ļoti atšķirīga starp divām sugām, kuru izmērs citādi ir līdzīgs.
Dvīņu pētījumi atbalsta arī ģenētisko komponentu, jo identiskie dvīņi (monozigotiskie dvīņi) ir daudz līdzīgāki paredzamā dzīves ilguma ziņā nekā nav identiski vai dizigotiski dvīņi. Novērtējot identiskus dvīņus, kuri ir audzināti kopā, un kontrastējot to ar identiskiem dvīņiem, kuri kas tiek pacelti atsevišķi, var palīdzēt izdalīt tādus uzvedības faktorus kā diēta un citi dzīvesveida ieradumi, kas izraisa ģimenes ilgmūžības tendences.
Papildu pierādījumi plašā mērogā ir atrasti, aplūkojot ģenētisko mutāciju ietekmi uz citiem dzīvniekiem.Dažiem tārpiem, kā arī dažām pelēm, viena gēna mutācija var pagarināt izdzīvošanu par vairāk nekā 50 procentiem.
Turklāt mēs atrodam pierādījumus par dažiem specifiskiem mehānismiem, kas saistīti ar ģenētisko teoriju. Tiešie telomēru garuma mērījumi ir parādījuši, ka telomēras ir neaizsargātas pret ģenētiskiem faktoriem, kas var paātrināt novecošanās ātrumu.
Pierādījumi pret novecošanās ģenētiskajām teorijām
Viens no spēcīgākajiem argumentiem pret novecošanās ģenētisko teoriju vai "ieprogrammēto dzīves ilgumu" nāk no evolūcijas perspektīvas. Kāpēc būtu noteikts reprodukcijas ilgums? Citiem vārdiem sakot, kāds ir "dzīves mērķis" pēc tam, kad cilvēks ir atražojies un ir bijis pietiekami ilgi dzīvs, lai audzētu savus pēcnācējus līdz pilngadībai?
Arī tas, ko mēs zinām par dzīvesveidu un slimībām, ir skaidrs, ka novecošanā ir daudz citu faktoru. Identiskiem dvīņiem dzīves ilgums var būt ļoti atšķirīgs atkarībā no viņu iedarbības, dzīvesveida faktoriem (piemēram, smēķēšanas) un fiziskās aktivitātes.
Apakšējā līnija
Ir aprēķināts, ka gēni var izskaidrot ne vairāk kā 35 procentus no mūža, taču joprojām ir vairāk, ko mēs nesaprotam par novecošanu, nekā to, ko mēs saprotam. Kopumā ir iespējams, ka novecošana ir daudzfaktoru process, kas nozīmē, ka tas, iespējams, ir vairāku teoriju apvienojums. Ir arī svarīgi atzīmēt, ka šeit apspriestās teorijas nav savstarpēji izslēdzošas. Epigenetikas jēdziens vai tas, vai esošais gēns ir vai nav "izteikts", var vēl vairāk dubļot mūsu izpratni.
Papildus ģenētikai ir arī citi novecošanās faktori, piemēram, mūsu izturēšanās, iedarbība un vienkārši veiksme. Jums nav lemta, ja jūsu ģimenes locekļi mēdz nomirt jauni, un jūs nevarat ignorēt savu veselību pat tad, ja jūsu ģimenes locekļi mēdz dzīvot ilgi.
Ko jūs varat darīt, lai samazinātu šūnu "ģenētisko" novecošanu?
Mums tiek mācīts ēst veselīgi un būt aktīviem, un šie dzīvesveida faktori, visticamāk, ir tikpat svarīgi neatkarīgi no tā, cik novecošanā ir iesaistīta mūsu ģenētika. Tā pati prakse, kas, šķiet, uztur mūsu ķermeņa orgānus un audus veselīgus, var arī saglabāt mūsu gēnu un hromosomu veselību.
Neatkarīgi no novecošanas īpašajiem cēloņiem tas var mainīt:
- Vingrojumi - pētījumi ir atklājuši, ka fiziskās aktivitātes ne tikai labi palīdz jūsu sirdij un plaušām, bet arī vingrinājumi paildzina telomerus.
- Ēd veselīgu uzturu - diēta ar lielu daudzumu augļu un dārzeņu ir saistīta ar lielāku telomerāzes aktivitāti (faktiski mazāk samazinot telomerus jūsu šūnās). Diēta ar augstu omega-3-taukskābju saturu ir saistīta ar garākiem telomeriem, bet diēta ar lielu daudzumu omega-6-taukskābju ir pretēja un saistīta ar īsākiem telomeriem. Turklāt sodas popa uzņemšana ir saistīta ar īsākiem telomeriem. Reservatrol, sastāvdaļa, kas ir atbildīga par satraukumu pār sarkanvīna dzeršanu (bet atrodama arī bezalkoholiskajā sarkano vīnogu sulā), šķiet, aktivizē ilgmūžības proteīnu SIRT
- Samazināt stresu
- Izvairieties no kancerogēniem
- Uzturēt veselīgu svaru - Aptaukošanās ir saistīta tikai ar dažiem iepriekš pieminētajiem ģenētiskajiem mehānismiem, kas saistīti ar novecošanos (piemēram, palielinātu telomēru saīsināšanu), bet atkārtoti pētījumi ir atklājuši ilgmūžību, kas saistīta ar kaloriju ierobežošanu. Amerikas vēža pētījumu institūta izvirzītais profilakses dzīvesveids - jābūt pēc iespējas liesākam, bez liekā svara - varētu būt nozīmīgs ilgmūžībā, kā arī vēža profilaksē un vēža atkārtošanās novēršanā.