Как гените влияят на стареенето и как можете да "промените" вашите гени
ДНК ви може да предсказва повече за вас, отколкото за начина, по който изглеждате. Според генетичната теория на стареенето вашите гени (както и мутациите в тези гени) са отговорни за това колко дълго ще живеете. Ето какво трябва да знаете за гените и дълголетието и къде генетиката се вписва сред различните теории за стареене.
Генетична теория на стареенето - Определение
Генетичната теория за стареенето посочва, че продължителността на живота се определя в голяма степен от гените, които наследим.
Според теорията нашата дълголетие се определя основно 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 срещат в края на хромозомите, наречени теломери , определят максималната продължителност на живота на клетката. Теломерите са парчета от "боклук" ДНК в края на хромозомите, които стават по-къси всеки път, когато една клетка се раздели. Теломерите стават по-къси и по-къси и евентуално клетките не могат да се разделят без да губят важни части от ДНК.
Преди да се вгледаме в принципите за това как генетиката се отразява на стареенето и аргументите за и против тази теория, е полезно да обсъдим накратко основните категории на теориите за стареене и някои от специфичните теории в тези категории. Понастоящем няма нито една теория, нито дори една категория теории, която да обяснява всичко, което наблюдаваме в процеса на стареене.
Теории на стареенето
Има две основни категории възрастови теории, които се различават фундаментално в това, което може да се нарече "цел" на застаряването. В първата категория стареенето е основно злополука; натрупване на щети и износване на тялото, което в крайна сметка води до смърт. За разлика от тях, програмираните теории за стареене възприемат стареенето като умишлен процес, контролиран по начин, който може да се оприличи на други фази от живота, като пубертета.
Грешните теории включват няколко отделни теории, включително:
- Носете теорията за стареенето
- Теория на жизнения стандарт
- Протеинова омрежваща теория отново
- Свободна радикална теория на стареенето
- Теория на соматичната мутация за стареене
Програмираните теории за стареене се разбиват и в различни категории въз основа на метода, по който тялото ни е програмирано да умре и да умре.
- Програмирана дълголетие - Програмираната продължителност на живота твърди, че животът се определя от последователно включване и изключване на гените.
- Ендокринната теория на стареенето
- Имунологична теория на стареенето
Налице е значително припокриване между тези теории и дори категориите на теориите за стареене.
Гените и телесните функции
Преди да обсъдим основните понятия, свързани със стареенето и генетиката, нека да прегледаме нашата ДНК и някои от основните начини, по които генът влияе върху нашия живот.
Нашите гени се съдържат в нашата ДНК, която се намира в ядрото (вътрешната част) на всяка клетка в тялото ни. (Има и митохондриална ДНК, присъстваща в органелите наречени митохондрии, които присъстват в цитоплазмата на клетката.) Всеки от нас има 46 хромозоми, съставляващи нашата ДНК, 23 от които идват от майките ни и 23 от нашите бащи. От тях 44 са автозоми, а два са половите хромозоми, които определят дали трябва да сме мъже или жени.
(Митохондриалната ДНК, от друга страна, носи много по-малко генетична информация и се получава само от нашите майки).
В рамките на тези хромозоми се намират нашите гени, нашият генетичен блупиринт, отговорен за носенето на информацията за всеки процес, който ще се осъществи в нашите клетки. Нашите гени могат да се възприемат като поредица от букви, които съставят думи и изречения от инструкции. Тези думи и изречения кодират производството на протеини, които контролират всеки клетъчен процес.
Ако някои от тези гени се повредят, например, с мутация, която променя серията от "букви и думи" в инструкциите, може да бъде произведен абнормен протеин, който на свой ред изпълнява дефектна функция.
Ако възникне мутация в протеини, които регулират растежа на клетка, може да се получи рак. Ако тези гени са мутирали от раждането, могат да възникнат различни наследствени синдроми. Например, кистозна фиброза е състояние, при което едно дете наследява два мутирали гени, контролиращи протеин, който регулира каналите, отговорни за движението на хлорида през клетките в потните жлези, храносмилателните жлези и др. Резултатът от тази единична мутация води до удебеляване на слуз, произведен от тези жлези, и произтичащите от това проблеми, които са свързани с това състояние.
Как генът влияе на продължителността на живота
Не е необходимо подробно проучване, за да се определи, 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 само генетиката не е единствената причина за застаряването. Изследванията, разглеждащи идентични близнаци, показват, че има нещо друго, което се случва; идентични близнаци, които имат идентични гени, не винаги живеят еднакви 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 са наследени и могат да съкратят живота. Въпреки това, мутации също могат да се случат след раждането , тъй като излагането на токсини, свободни радикали и радиация може да причини промени в гена. (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 полезни. Това е така, защото генетичните мутации създават генетично разнообразие, което поддържа популациите здрави. Други мутации, наречени тихи мутации, изобщо нямат ефект върху тялото.
Някои гени, когато са мутирали, са вредни, като тези, които увеличават риска от рак. Много хора са запознати с BRCA1 и BRCA2 мутациите, които предразполагат към рак на гърдата. Тези гени се наричат гени за потискане на тумори, които кодират протеини, които контролират ремонта на увредена ДНК (или елиминирането на клетката с увредена ДНК, ако ремонтът не е възможен).
Различни заболявания и състояния, свързани с наследствени генни мутации, могат да окажат пряко влияние върху продължителността на живота. Те включват цистична фиброза , сърповидно-клетъчна анемия , болестта на Тей-Сакс и болестта на Хънтингтън , за да назовем само няколко.
Ключови концепции в генетичната теория на стареенето
Ключовите понятия в генетиката и остаряването включват няколко важни концепции и идеи, вариращи от съкращаването на теломерите до теориите за ролята на стволовите клетки в процеса на стареене.
Теломерите - В края на всяка от нашите хромозоми се крие парче "боклук" ДНК, наречена теломери . Теломерите не кодират никакви протеини, но изглежда, че имат защитна функция, като запазват краищата на ДНК от прикрепване към други части от ДНК или оформяне на кръг. Всеки път, когато една клетка се раздели малко повече от един телемор е отрязан. В крайна сметка. няма никой от тази боклука ДНК, която да е останала, а по-нататъшното изрязване може да повреди хромозомите и гените, така че клетката да умре.
Като цяло средната клетка е способна да се раздели 50 пъти преди изчерпването на теломерите (лимита Hayflick). Раковите клетки са измислили начин да не отстраняват, а понякога дори да добавят, част от теломерите. В допълнение, някои клетки като белите кръвни клетки не претърпяват този процес на съкращаване на теломерите . Изглежда, че докато гените във всички наши клетки имат кодовата дума за ензима теломераза, която инхибира съкращаването на теломерите и дори може да доведе до удължаване, генът е "включен" или "експресиран", както казват генетици в клетки като бяла кръвни клетки и ракови клетки. Учените смятат, че ако тази теломераза по някакъв начин може да се включи в други клетки (но не толкова, че растежът им ще се превърне в рак като в раковите клетки), възрастовата 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-дългите теломери. Наднорменото тегло е свързано и с по-къси теломери.
Гени за дълголетие - Гени за дълголетие са специфични гени, свързани с по-дълъг живот. Два гена, които са пряко свързани с дълголетието, са SIRT1 (sirtruin 1) и SIRT2. Учените, разглеждащи група от над 800 души на възраст над 100 години, откриват три значителни разлики в гените, свързани със застаряването.
Клетъчна стареемост - Средата на клетките се отнася до процеса, при който клетките се разпадат с течение на времето. Това може да бъде свързано със скъсяването на теломерите или с процеса на апоптоза (или клетъчно самоубийство), при което старите или увредените клетки се отстраняват.
Стволовите клетки - Pluripotent стволовите клетки са незрели клетки, които имат потенциал да станат всякакъв вид клетки в тялото. Теоретично е, че стареенето може да бъде свързано или с изчерпването на стволови клетки, или със загубата на способността на стволовите клетки да се диференцират или да зреят в различни видове клетки. Важно е да се отбележи, че тази теория се отнася до възрастни стволови клетки, а не ембрионални стволови клетки. За разлика от ембрионалните стволови клетки, възрастните стволови клетки не могат да зреят в нито един вид клетка, а само в определен брой клетъчни видове. Повечето клетки в тялото ни са диференцирани или напълно зрели, а стволовите клетки са само малък брой клетки присъстващи в тялото.
Пример за типа тъкан, в който възстановяването е възможно с този метод, е черният дроб. Това е в контраст с мозъчната тъкан, която обикновено няма такъв регенеративен потенциал. Вече има доказателства, че самите клетки могат да бъдат засегнати в процеса на стареене, но тези теории са подобни на проблема с пилешкото яйце. 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 изразяването на гени. С други думи, ген може да присъства, но може да бъде включен или изключен. Знаем, че в организма има някои гени, които се включват само за определен период от време. Полето на епигенетиката също така помага на учените да разберат как факторите на околната среда могат да работят в рамките на ограниченията на генетиката, за да предпазват или предразполагат към болести.
Три основни генетични теории за стареенето
Както беше отбелязано по-горе, съществуват значителни доказателства, които разглеждат значението на гените при очакваната преживяемост. Когато разглеждаме генетичните теории, те се разделят на три основни основни училища.
- Първата теория твърди, че стареенето е свързано с мутации, които са свързани с дългосрочното оцеляване и че остаряването е свързано с натрупването на генетични мутации, които не са ремонтирани.
- Друга теория е, че стареенето е свързано с късните ефекти на определени гени и се нарича плейотропен антагонизъм.
- Още една теория, предложена на базата на оцеляването в опосите, е, че среда, която създава малко опасности, за да се намесва в продължителността на живота, ще доведе до увеличаване на членовете, които имат мутации, които забавят процеса на стареене.
Доказателство зад теорията
Съществуват няколко начина на доказателство, които подкрепят генетичната теория за стареенето, поне отчасти.
Може би най-силните доказателства в подкрепа на генетичната теория са значителните специфични за отделните видове разлики в максималната преживяемост, като някои видове (като пеперуди) имат много кратък живот, а други, като слоновете и китовете, 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.
Проучванията на близнаци също подкрепят генетичен компонент, тъй като идентичните близнаци (монозиготични близнаци) са много по-сходни по отношение на продължителността на живота, отколкото неидентичните или dizygotic близнаци. Оценяването на идентични близнаци, които са били повдигнати заедно и контрастиращи с идентични близнаци, които са повдигнати, могат да помогнат за отделянето на фактори на поведението като диета и други навици на начина на живот като причина за семейните тенденции в дълголетието.
Допълнителни доказателства в широк мащаб са открити чрез разглеждане на ефекта от генетичните мутации в други животни. При някои червеи, както и при някои мишки, една генетична мутация може да удължи преживяването 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 към генетични фактори, които могат да ускорят стареенето.
Доказателство срещу генетичните теории на стареенето
Един от по-силните аргументи срещу генетичната теория на стареенето или "програмирания живот" идва от еволюционна гледна точка. Защо ще има определена продължителност на живот извън репродукцията? С други думи, каква "цел" има живот, след като човек е възпроизведен и е жив достатъчно дълго, за да вдигне потомството си до зряла възраст?
Също така е ясно от това, което знаем за начина на живот и болестта, че има много други фактори в застаряването. Идентичните близнаци може да имат много различен живот в зависимост от техните експозиции, факторите им на живот (като например тютюнопушенето) и моделите на физическата активност.
Долния ред
Изчислено е, че гените могат да обяснят максимум 35 процента от продължителността на живота, но все още има още неща, които не разбираме за остаряването, от които разбираме. Като цяло, вероятно е, че стареенето е многофакторен процес, което означава, че вероятно е комбинация от няколко теории. Също така е важно да се отбележи, че теориите, дискутирани тук, не се изключват взаимно. Концепцията за епигенетиката, или дали генът, който присъства, е "изразен", може допълнително да помрачи нашето разбиране.
В допълнение към генетиката съществуват и други детерминанти в стареенето, като нашето поведение, експозиции и просто късмет. Не сте обречени, ако членовете на вашето семейство са склонни да умрат 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?
На нас се научаваме да ядем здравословна диета и да бъдем активни и тези фактори за начина на живот са също толкова важни, колкото и нашата генетика да е свързана със застаряването. Същите практики, които сякаш поддържат здравите органи и тъкани на тялото ни, също могат да поддържат здрави нашите гени и хромозоми.
Независимо от конкретните причини за стареенето, може да има значение за:
- Упражнение - Изследванията установиха, че физическата активност не само помага на сърцето и белите дробове да функционират добре, но упражнява удължава теломерите.
- Яжте здравословна диета - диета с високо съдържание на плодове и зеленчуци е свързана с по-голяма активност на теломеразата (в действителност, по-малко съкращаване на теломерите в клетките). Диетата 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 противоположна и е свързана с по-късите теломери. В допълнение, приемът на сода е свързан с по-късите теломери. Reservatrol, съставката, отговорна за възбудата над пиенето на червено вино (но също така се намира в безалкохолния червен гроздов сок) изглежда активира протеина за дълголетие SIRT
- Намали стреса
- Избягвайте канцерогени
- Поддържане на здравословно тегло - Не само затлъстяването е свързано с някои от генетичните механизми, свързани със стареенето, отбелязани по-горе (като например увеличаване на съкращенията на теломерите), но многократните проучвания са открили предимства за дълголетие, свързани с калорични ограничения. Първият принцип в начина на живот за превенция на рака, изложен от Американския институт за изследване на рака - да бъде колкото е възможно по-слаб, без да е поднормено тегло - може да играе роля в дълголетието, както и в профилактиката на рака и профилактиката на рецидивите на рака.
Източници:
Jin, K. Модерни биологични теории на стареенето. Стареене и болести . 2010. 1 (2): 72-74.
Каспер, Денис, Антъни Фоучи, Стивън Хаузър, Дан Лонго и Джеймсън. Принципите на вътрешната медицина на Харисън. Ню Йорк: McGraw-Hill Education, 2015. Печат.
Кумар, Винай, Абул К. Абас, Джон К. Астер и Джеймс А. Перкинс. Робинс и Котран Патологична основа на болестта. Филаделфия, Р.А.: Елсевиер / Сондърс, 2015. Печат.
Leung, C., Laraia, B., Needham, В. et al. Сода и клетъчното стареене: асоциации между захар-подсладена консумация на напитки и дължина на левкоцитите Telomere при здрави възрастни от националните изследвания за здравето и храненето. Американски вестник за обществено здраве . 2014. 104 (12): 2425-31.
Smith, J. и R. Daniel. Стволовите клетки и стареенето: проблем с пилето или яйцето? Стареене и болести . 3 (3): 260-267.