Hvordan gener påvirker aldring og hvordan du kan "endre" dine gener
Ditt DNA kan forutsi mer om deg enn hvordan du ser ut. Ifølge den genetiske teorien om aldring, er dine gener (så vel som mutasjoner i de genene) ansvarlige for hvor lenge du skal leve. Her er det du bør vite om gener og lang levetid, og hvor genetikk passer inn i de ulike teoriene om aldring.
Genetisk teori om aldring - Definisjon
Den genetiske teorien om aldring sier at levetiden i stor grad bestemmes av de genene vi arver.
Ifølge teorien er vår levetid først og fremst bestemt i det øyeblikk de befinner seg, og er i stor grad avhengig av våre foreldre og deres gener.
Bakgrunnen bak denne teorien er at segmenter av DNA som oppstår ved kromosomens slutt, kalt telomerer , bestemmer maksimal levetid for en celle. Telomerer er biter av "junk" DNA i slutten av kromosomer som blir kortere hver gang en celle deler seg. Disse telomerer blir kortere og kortere, og til slutt kan cellene ikke dele seg uten å miste viktige DNA-deler.
Før du drar inn i prinsippene om hvordan genetikk påvirker aldring, og argumentene for og mot denne teorien, er det nyttig å kort diskutere de primære kategoriene av aldrende teorier og noen av de spesifikke teoriene i disse kategoriene. På nåværende tidspunkt er det ikke en teori eller en kategori av teorier som kan forklare alt vi observerer i aldringsprosessen.
Teorier om aldring
Det er to primære kategorier av aldrende teorier som er fundamentalt forskjellig i det som kan refereres til som "formål" med aldring. I den første kategorien er aldring i hovedsak en ulykke; en akkumulering av skade og slitasje til kroppen som til slutt fører til døden. I motsetning hevder programmerte aldrende teorier aldring som en forsettlig prosess, kontrollert på en måte som kan sammenlignes med andre faser av livet som puberteten.
Feilteorier inkluderer flere separate teorier, inkludert:
- Slitasje teori om aldring
- Levetid for levende teori om aldring
- Protein tverrknytningsteori om igjen
- Fri radikal teori om aldring
- Somatisk mutasjonsteori om aldring
Programmerte teorier om aldring er også oppdelt i ulike kategorier basert på metoden der kroppen vår er programmert til å alder og dø.
- Programmert lang levetid - Programmert levetid hevder at livet bestemmes av en sekvensiell slås på og av av gener.
- Endokrine teori om aldring
- Immunologisk teori om aldring
Det er betydelig overlapping mellom disse teoriene og til og med kategorier av aldrende teorier.
Gener og kroppsfunksjoner
Før vi diskuterer de viktigste konseptene knyttet til aldring og genetikk, la oss se på hva vårt DNA er og noen av de grunnleggende måtene som gener påvirker vår levetid på.
Våre gener finnes i vårt DNA som er tilstede i kjernen (indre område) av hver celle i kroppene våre. (Det er også mitokondrielt DNA tilstede i organeller kalt mitokondrier som er tilstede i cytoplasma av cellen.) Vi har hver 46 kromosomer som utgjør vårt DNA, hvorav 23 kommer fra våre mødre og 23 som kommer fra våre fedre. Av disse er 44 autosomer, og to er sexkromosomene, som bestemmer om vi skal være mann eller kvinne.
(Mitokondriell DNA, derimot, bærer mye mindre genetisk informasjon og er mottatt fra bare våre mødre.)
Innenfor disse kromosomene ligger våre gener, vår genetiske bluepirint ansvarlig for å bære informasjonen for hver prosess som vil finne sted i våre celler. Våre gener kan tenkes som en serie bokstaver som utgjør ord og setninger av instruksjoner. Disse ordene og setningene kodes for produksjon av proteiner som styrer hver cellulær prosess.
Hvis noen av disse genene er skadet, for eksempel ved en mutasjon som endrer serien "bokstaver og ord" i instruksjonene, kan et unormalt protein bli produsert, som igjen utfører en defekt funksjon.
Hvis en mutasjon oppstår i proteiner som regulerer veksten av en celle, kan kreft resultere. Hvis disse genene er mutert fra fødselen, kan det forekomme forskjellige arvelige syndrom. For eksempel er cystisk fibrose en tilstand hvor et barn arver to muterte gener som kontrollerer et protein som regulerer kanaler som er ansvarlige for bevegelse av klorid over celler i svettekjertlene, fordøyelseskirtler og mer. Resultatet av denne enkeltmutasjonen resulterer i en fortykkelse av slim fremstilt av disse kjertlene, og de resulterende problemer som er forbundet med denne tilstanden.
Hvordan gener påvirker levetiden
Det tar ikke en forsiktig studie for å fastslå at våre gener spiller minst en rolle i lang levetid. Mennesker hvis foreldre og forfedre har levd lenger, har en tendens til å leve lenger og omvendt. Samtidig vet vi at genetikk alene ikke er den eneste årsaken til aldring. Studier som ser på identiske tvillinger viser at det er klart noe annet som skjer; identiske tvillinger som har identiske gener lever ikke alltid like mange år.
Noen gener er gunstige og forbedrer levetiden. For eksempel, genet som hjelper en person metaboliserer kolesterol vil redusere en persons risiko for hjertesykdom.
Noen genmutasjoner er arvet, og kan forkorte levetiden. Imidlertid kan mutasjoner også skje etter fødselen , siden eksponering for toksiner, frie radikaler og stråling kan forårsake genendringer. (Genmutasjoner som er oppkjøpt etter fødselen refereres til som overførte eller somatiske genmutasjoner.) De fleste mutasjoner er ikke dårlige for deg, og noen kan til og med være fordelaktige. Det er fordi genetiske mutasjoner skaper genetisk mangfold, som holder befolkningene sunne. Andre mutasjoner, kalt stille mutasjoner, har ingen effekt på kroppen i det hele tatt.
Noen gener, når muterte er skadelige, som de som øker risikoen for kreft. Mange mennesker er kjent med BRCA1- og BRCA2-mutasjonene som predisponerer for brystkreft. Disse gener er referert til som tumor suppressor gener som koder for proteiner som kontrollerer reparasjon av skadet DNA (eller eliminering av cellen med skadet DNA hvis reparasjon ikke er mulig.)
Ulike sykdommer og forhold knyttet til arvelige genmutasjoner kan påvirke levetiden direkte. Disse inkluderer cystisk fibrose , seglcelleanemi , Tay-Sachs sykdom og Huntingtons sykdom , for å nevne noen.
Nøkkelbegreper i den genetiske teorien om aldring
Nøkkelbegrepene i genetikk og aldring inkluderer flere viktige konsepter og ideer som strekker seg fra telomereforkortelse til teorier om stamceller i aldring.
Telomerer - På slutten av hver av våre kromosomer ligger et stykke "junk" DNA kalt telomerer . Telomerer kodes ikke for noen proteiner, men ser ut til å ha en beskyttende funksjon, og holder DNA-ender fra å feste seg til andre DNA-deler eller danne en sirkel. Hver gang en celle deler litt mer av en telemor, blir den fjernet. Etter hvert. Det er ikke noe av dette søppel-DNAet igjen, og ytterligere snipping kan skade kromosomer og gener slik at cellen dør.
Generelt er gjennomsnittscellen i stand til å dele 50 ganger før telomeren er brukt opp (Hayflick-grensen). Kreftceller har funnet ut en måte å ikke fjerne, og noen ganger til og med legge til en del av telomeren. I tillegg undergår noen celler som hvite blodlegemer ikke denne prosessen med telomerkortering . Det ser ut til at mens gener i alle våre celler har kodeordet for enzymet telomerase som hemmer telomererforkortelse og muligens til og med resulterer i forlengelse, er genet bare "slått på" eller "uttrykt" som genetikere sier i celler som hvite blodceller og kreftceller. Forskere har teoretisert at hvis denne telomerasen på en eller annen måte kunne bli slått på i andre celler (men ikke så mye at deres vekst ville gå haywire som i kreftceller), kunne aldersgrensen bli utvidet.
Studier har funnet ut at noen kroniske lidelser som høyt blodtrykk er forbundet med mindre telomeraseaktivitet, mens et sunt kosthold og mosjon er knyttet til lengre telomerer. Å være overvektig er også forbundet med kortere telomerer.
Longevity gener - Longevity gener er bestemte gener som er forbundet med å leve lenger. To gener som er direkte forbundet med lang levetid er SIRT1 (sirtruin 1) og SIRT2. Forskere som ser på en gruppe på over 800 personer i alderen 100 eller eldre, fant tre signifikante forskjeller i gener forbundet med aldring.
Cell senescence - Cell senescence refererer til prosessen som cellene henfalder over tid. Dette kan være relatert til forkortelse av telomerer, eller prosessen med apoptose (eller celle selvmord) der gamle eller skadede celler fjernes.
Stamceller - Pluripotente stamceller er umodne celler som har potensial til å bli en hvilken som helst type celle i kroppen. Det er teoretisert at aldring kan være relatert til enten utarmingen av stamceller eller tap av stamcelles evne til å differensiere eller modnes i forskjellige typer celler. Det er viktig å merke seg at denne teorien refererer til voksne stamceller, ikke embryonale stamceller. Til forskjell fra embryonale stamceller kan voksne stamceller ikke modnes i noen type celler, men heller bare et visst antall celletyper. De fleste celler i kroppene våre er differensiert, eller fullt modne, og stamceller er bare et lite antall av cellene som finnes i kroppen.
Et eksempel på en vevstype der regenerering er mulig ved denne metoden er leveren. Dette er i kontrast til hjernevæv som vanligvis mangler dette regenerative potensialet. Det er nå bevis på at stamceller selv kan bli påvirket i aldringsprosessen, men disse teoriene ligner på kylling-og-egg-problemet. Det er ikke sikkert at aldring oppstår på grunn av endringer i stamceller, eller hvis endringer i stamceller i stedet skyldes aldringsprosessen.
Epigenetikk - Epigenetikk refererer til uttrykket av gener. Med andre ord kan et gen være tilstede, men kan enten slås på eller slås av. Vi vet at det er noen gener i kroppen som er slått på i bare en viss periode. Epigenetikkfeltet hjelper også forskere til å forstå hvordan miljøfaktorer kan fungere innenfor genetikkens begrensninger for å enten beskytte eller predisponere for sykdom.
Tre primære genetiske teorier om aldring
Som nevnt ovenfor er det en betydelig mengde bevis som ser på betydningen av gener i forventet overlevelse. Når man ser på genetiske teorier, er de oppdelt i tre grunnskoler av tanke.
- Den første teorien hevder at aldring er relatert til mutasjoner som er relatert til langsiktig overlevelse, og at aldring er relatert til akkumulering av genetiske mutasjoner som ikke er reparert.
- En annen teori er at aldring er relatert til de sene effektene av visse gener, og refereres til som pleiotropisk antagonisme.
- En annen teori, foreslått basert på overlevelse i opossums, er at et miljø som utgjør noen farer for å forstyrre forventet levealder, vil føre til en økning i medlemmer som har mutasjoner som reduserer aldringsprosessen.
Bevis bak teorien
Det er flere veier av bevis som støtter en genetisk teori om aldring, i hvert fall delvis.
Kanskje er de sterkeste bevisene til støtte for den genetiske teorien de betydelige artespesifikke forskjellene i maksimal overlevelse, med enkelte arter (som sommerfugler) har svært korte levetider, og andre, som elefanter og hvaler, ligner vår. Innenfor en enkelt art er overlevelse lik, men overlevelse kan være svært forskjellig mellom to arter som ellers er like store.
Tvillingstudier støtter også en genetisk komponent, da identiske tvillinger (monozygotiske tvillinger) er mye mer liknende når det gjelder forventet levealder enn ikke-identiske eller dizygotiske tvillinger. Evaluering av identiske tvillinger som har blitt reist sammen og kontrasterer dette med identiske tvillinger som blir reist fra hverandre, kan bidra til å skille ut adferdsfaktorer som diett og andre livsstilsvaner som en årsak til familietrender i lang levetid.
Videre bevis på bred skala er funnet ved å se på effekten av genetiske mutasjoner hos andre dyr. I enkelte ormer, så vel som noen mus, kan en enkelt genmutasjon forlenge overlevelse med over 50 prosent.
I tillegg finner vi bevis for noen av de spesifikke mekanismene som er involvert i den genetiske teorien. Direkte målinger av telomer lengde har vist at telomerer er sårbare for genetiske faktorer som kan øke hastigheten på aldring.
Bevis mot genetiske teorier om aldring
En av de sterkere argumentene mot en genetisk teori om aldring eller en "programmert levetid" kommer fra et evolusjonært perspektiv. Hvorfor skulle det være en spesifisert levetid utover reproduksjon? Med andre ord, hvilken "hensikt" er det for livet etter at en person har reprodusert og levd lenge nok til å heve sine avkom til voksenlivet?
Det er også klart fra det vi vet om livsstil og sykdom at det er mange andre faktorer i aldring. Identiske tvillinger kan ha svært forskjellige levetider, avhengig av deres eksponeringer, deres livsstilsfaktorer (for eksempel røyking) og fysisk aktivitet.
Bunnlinjen
Det er anslått at gener kan forklare maksimalt 35 prosent av levetiden, men det er fortsatt mer vi forstår ikke om aldring enn det vi forstår. Samlet sett er det sannsynlig at aldring er en multifaktoriell prosess, noe som betyr at det sannsynligvis er en kombinasjon av flere av teoriene. Det er også viktig å merke seg at de teoriene som diskuteres her ikke er gjensidig utelukkende. Begrepet epigenetikk, eller om et gen som er tilstede, er "uttrykt", kan ytterligere gjørme vår forståelse.
I tillegg til genetikk er det andre faktorer i aldring som vår oppførsel, eksponeringer og bare vanlig flaks. Du er ikke dømt hvis familiemedlemmene har en tendens til å dø ung, og du kan ikke ignorere helsen din selv om familiemedlemmene har en tendens til å leve lenge.
Hva kan du gjøre for å redusere "genetisk" aldring av cellene dine?
Vi blir lært å spise et sunt kosthold og være aktive, og disse livsstilsfaktorene er sannsynligvis like viktige, uansett hvor mye genetikken vår er involvert i aldring. Samme praksis som ser ut til å holde kroppens organer og vev sunn kan også holde våre gener og kromosomer sunne.
Uansett de spesielle årsakene til aldring, kan det gjøre en forskjell for:
- Øvelse - Studier har funnet ut at fysisk aktivitet ikke bare hjelper ditt hjerte og lungefunksjon godt, men øvelsen forlenger telomerer.
- Spis et sunt kosthold - En diett høy i frukt og grønnsaker er forbundet med større telomeraseaktivitet (i virkeligheten, mindre kortere telomerer i cellene dine). En diett høy i omega-3-fettsyrer er forbundet med lengre telomerer, men en diett høy i omega-6-fettsyrer er motsatt og forbundet med kortere telomerer. I tillegg er brusepotinntak knyttet til kortere telomerer. Reservatrol, ingrediensen som er ansvarlig for spenningen over å drikke rødvin (men også funnet i alkoholfri rød druesaft) ser ut til å aktivere langtidsproduktet SIRT
- Redusere stress
- Unngå kreftfremkallende stoffer
- Opprettholde en sunn vekt - Ikke bare er fedme knyttet til noen av de genetiske mekanismene som er forbundet med aldring nevnt ovenfor (for eksempel økt forkortelse av telomerer), men gjentatte studier har funnet lang levetid fordeler forbundet med kalorirestriksjon. Det første prinsippet i kreftforebyggende livsstil fremsatt av American Institute for Cancer Research - være så mager som mulig uten å være undervektig - kan spille en rolle i lang levetid så vel som kreftforebygging og forebygging av tilbakefall av kreft.
kilder:
Jin, K. Moderne biologiske teorier om aldring. Aldring og sykdom 2010. 1 (2): 72-74.
Kasper, Dennis, Anthony Fauci, Stephen Hauser, Dan Longo og J. Jameson. Harrisons prinsipper for internmedisin. New York: McGraw-Hill Education, 2015. Skriv ut.
Kumar, Vinay, Abul K. Abbas, Jon C. Aster og James A. Perkins. Robbins og Cotran patologisk sykdomssykdom. Philadelphia, PA: Elsevier / Saunders, 2015. Skriv ut.
Leung, C., Laraia, B., Needham, B. et al. Soda og Cell Aging: Forbindelser mellom sukker-søt drikk forbruk og leukocyt telomer lengde i friske voksne fra de nasjonale helse og næringsundersøkelse undersøkelser. American Journal of Public Health . 2014. 104 (12): 2425-31.
Smith, J. og R. Daniel. Stamceller og aldring: Et kylling-eller-eggproblem ?. Aldring og sykdom 2012. 3 (3): 260-267.