Hur gener påverkar åldrande och hur du kan "ändra" dina gener
Dina DNA kan förutsäga mer om dig än hur du ser ut. Enligt den genetiska teorin om åldrande är dina gener (såväl som mutationer i dessa gener) ansvariga för hur länge du ska leva. Här är vad du borde veta om gener och lång livstid, och där genetiken passar in bland de olika åldringsteorierna.
Genetisk teori om åldrande - Definition
Den genetiska teorin om åldrande säger att livslängden i stor utsträckning bestäms av de gener som vi ärver.
Enligt teorin är vår livslängd i första hand bestämd vid befruktningstillfället och är i stor utsträckning beroende av våra föräldrar och deras gener.
Grunden bakom denna teori är att segment av DNA som uppträder i slutet av kromosomerna, kallade telomerer , bestämmer den maximala livslängden hos en cell. Telomerer är bitar av "skräp" DNA i slutet av kromosomer som blir kortare varje gång en cell delar upp. Dessa telomerer blir kortare och kortare och så småningom kan cellerna inte delas utan att förlora viktiga delar av DNA.
Innan du går in i principerna om hur genetiken påverkar åldrandet och argumenten för och mot denna teori är det bra att kortfattat diskutera de primära kategorierna av åldrande teorier och några av de specifika teorierna i dessa kategorier. Vid den nuvarande tiden finns det inte en teori eller till och med en kategori teorier som kan förklara allt vi observerar i åldrandet.
Teorier om åldrande
Det finns två primära kategorier av åldrande teorier som skiljer sig fundamentalt i vad som kan kallas "syfte" med åldrande. I den första kategorin är åldrande väsentligen en olycka; en ansamling av skada och slitage på kroppen som så småningom leder till döden. Däremot ser de programmerade åldrande teorierna åldrande som en avsiktlig process, kontrollerad på ett sätt som kan jämföras med andra faser av livet, såsom puberteten.
Felteorier innehåller flera separata teorier, inklusive:
- Slitage teorin om åldrande
- Betygsätt för levande teorin om åldrande
- Protein tvärbindningsteori om igen
- Friradikalteori om åldrande
- Somatisk mutationsteori för åldrande
Programmerade teorier om åldrande är också uppdelade i olika kategorier baserat på den metod där vår kropp är programmerad att åldras och dö.
- Programmerad livslängd - Programmerad livslängd hävdar att livet bestäms av en sekventiell till- och frånkoppling av gener.
- Endokrina teorin om åldrande
- Immunologisk teori om åldrande
Det finns betydande överlapp mellan dessa teorier och till och med kategorier av åldrande teorier.
Gener och kroppsfunktioner
Innan vi diskuterar nyckelbegreppen i samband med åldrande och genetik, låt oss granska vad vårt DNA är och några av de grundläggande sätten på vilka gener påverkar vår livstid.
Våra gener finns i vårt DNA som är närvarande i kärnan (inre området) av varje cell i våra kroppar. (Det finns också mitokondriellt DNA närvarande i de organeller som kallas mitokondrier som finns närvarande i cellens cytoplasma.) Vi har var och en 46 kromosomer som utgör vårt DNA, av vilka 23 kommer från våra mammor och 23 som kommer från våra fäder. Av dessa är 44 autosomer, och två är sexkromosomerna, som avgör om vi ska vara man eller kvinna.
(Mitokondriell DNA bär däremot mycket mindre genetisk information och tas emot från endast våra mammor.)
Inom dessa kromosomer ligger våra gener, vår genetiska bluepirint ansvarig för att bära informationen för varje process som kommer att äga rum i våra celler. Våra gener kan föreställas som en serie bokstäver som utgör ord och meningar av instruktioner. Dessa ord och meningar kodar för tillverkning av proteiner som kontrollerar varje cellprocess.
Om någon av dessa gener skadas, exempelvis genom en mutation som ändrar serien "bokstäver och ord" i instruktionerna, kan ett onormalt protein tillverkas, vilket i sin tur utför en defekt funktion.
Om en mutation inträffar i proteiner som reglerar tillväxten av en cell, kan cancer resultera. Om dessa gener muteras från födseln kan olika arveliga syndrom förekomma. Cystisk fibros är till exempel ett tillstånd där ett barn ärver två muterade gener som kontrollerar ett protein som reglerar kanaler som är ansvariga för rörelsen av klorid över celler i svettkörtlarna, matsmältningskörtlar och mycket mer. Resultatet av denna enda mutation resulterar i en förtjockning av slem som produceras av dessa körtlar och de resulterande problem som är associerade med detta tillstånd.
Hur gener påverkar livslängden
Det tar inte en utarbetad studie för att bestämma att våra gener spelar åtminstone någon roll i livslängden. Människor vars föräldrar och förfäder har levt längre tenderar att leva längre och vice versa. Samtidigt vet vi att genetik ensam inte är den enda orsaken till åldrande. Studier som tittar på identiska tvillingar avslöjar att det klart finns något annat pågår. identiska tvillingar som har identiska gener lever inte alltid lika många år.
Vissa gener är fördelaktiga och förbättrar livslängden. Till exempel, genen som hjälper en person att metabolisera kolesterol skulle minska en persons risk för hjärtsjukdom.
Vissa genmutationer är ärftliga och kan förkorta livslängden. Men mutationer kan också hända efter födseln , eftersom exponering för toxiner, fria radikaler och strålning kan orsaka genförändringar. (Genmutationer förvärvade efter födseln kallas förvärvade eller somatiska genmutationer.) De flesta mutationer är inte dåliga för dig, och vissa kan till och med vara fördelaktiga. Det beror på att genetiska mutationer skapar genetisk mångfald, vilket håller befolkningen frisk. Andra mutationer, kallade tysta mutationer, har ingen effekt på kroppen alls.
Vissa gener, när muterade är skadliga, som de som ökar risken för cancer. Många människor är bekanta med BRCA1- och BRCA2-mutationerna som predisponerar bröstcancer. Dessa gener kallas tumörsuppressorgener som kodar för proteiner som kontrollerar reparationen av skadat DNA (eller eliminering av cellen med skadat DNA om reparation inte är möjlig.)
Olika sjukdomar och tillstånd relaterade till ärftliga genmutationer kan direkt påverka livslängden. Dessa inkluderar cystisk fibros , sicklecellanemi , Tay-Sachs sjukdom och Huntingtons sjukdom , för att nämna några.
Nyckelbegrepp i den genetiska teorin av åldrande
Nyckelbegreppen i genetik och åldrande innefattar flera viktiga begrepp och idéer som sträcker sig från telomererförkortning till teorier om stamcellernas roll i åldrandet.
Telomerer - I slutet av vart och ett av våra kromosomer ligger en del "skräp" DNA kallat telomerer . Telomerer kodar inte för några proteiner men verkar ha en skyddande funktion, vilket håller DNA-ändarna från att fästa vid andra delar av DNA eller bilda en cirkel. Varje gång en cell delar lite mer av en telemore snippas av. Så småningom. det finns inget av detta skräp DNA kvar, och ytterligare snipping kan skada kromosomerna och generna så att cellen dör.
I allmänhet kan den genomsnittliga cellen dela upp 50 gånger innan telomeren är upptagen (Hayflick-gränsen). Cancerceller har funnit ett sätt att inte ta bort, och ibland till och med lägga till, en del av telomeren. Dessutom genomgår vissa celler, såsom vita blodkroppar, inte denna process av telomererförkortning . Det verkar som att gener i alla våra celler har kodordet för enzymet telomeras som hämmar telomerkortning och eventuellt ens resulterar i förlängning, är genen bara "aktiverad" eller "uttryckt" som genetiker säger i celler som vit blodceller och cancerceller. Forskare har teoretiserat att om det här telomeraset på något sätt kan sättas på i andra celler (men inte så mycket att deras tillväxt skulle gå haywire som i cancerceller) skulle vår åldersgräns kunna utökas.
Studier har funnit att vissa kroniska tillstånd såsom högt blodtryck är förknippade med mindre telomerasaktivitet medan en hälsosam kost och motion är kopplad till längre telomerer. Att vara överviktig är också associerad med kortare telomerer.
Långtidsgener - Långtidsgener är specifika gener som förknippas med att leva längre. Två gener som är direkt associerade med livslängd är SIRT1 (sirtruin 1) och SIRT2. Forskare som tittar på en grupp på över 800 personer i åldern 100 år eller äldre, fann tre signifikanta skillnader i gener som är förknippade med åldrande.
Cell senescence - Cell senescence hänvisar till processen genom vilken celler sönderfall över tiden. Detta kan relateras till förkortning av telomererna, eller processen med apoptos (eller cellmikrofi) i vilken gamla eller skadade celler avlägsnas.
Stamceller - Pluripotenta stamceller är omogna celler som har potential att bli någon typ av cell i kroppen. Det är teoretiserat att åldrande kan relateras till antingen utarmning av stamceller eller förlust av stamcellernas förmåga att differentiera eller mogna i olika typer av celler. Det är viktigt att notera att denna teori avser vuxna stamceller, inte embryonala stamceller. Till skillnad från embryonala stamceller kan vuxna stamceller inte mogna till någon typ av cell utan snarare ett visst antal celltyper. De flesta celler i våra kroppar är differentierade eller helt mogna, och stamceller är bara ett litet antal av cellerna i kroppen.
Ett exempel på en vävnadstyp i vilken regenerering är möjlig med denna metod är levern. Detta står i kontrast till hjärnvävnad som vanligtvis saknar denna regenererande potential. Det finns nu bevis för att stamceller själva kan påverkas i åldrandet, men dessa teorier liknar kyckling-och-äggproblemet. Det är inte säkert att åldrande uppträder på grund av förändringar i stamceller, eller om förändringar i stamceller i stället beror på åldringsprocessen.
Epigenetik - Epigenetik refererar till uttryck av gener. Med andra ord kan en gen vara närvarande men kan antingen sättas på eller stängas av. Vi vet att det finns några gener i kroppen som är påslagna under en viss tidsperiod. Field of epigenetics hjälper också forskare att förstå hur miljöfaktorer kan fungera inom genetiska begränsningar för att antingen skydda eller predisponera för sjukdom.
Tre primära genetiska teorier om åldrande
Som noterats ovan finns det en signifikant mängd bevis som ser på betydelsen av gener i förväntad överlevnad. När man tittar på genetiska teorier är de uppdelade i tre grundskolor av tanke.
- Den första teorin hävdar att åldrande är relaterad till mutationer som är relaterade till långsiktig överlevnad och att åldrandet är relaterat till ackumulering av genetiska mutationer som inte repareras.
- En annan teori är att åldrandet är relaterat till de sena effekterna av vissa gener och kallas pleiotropisk antagonism.
- En annan teori, som föreslagits baserat på överlevnad i opossums, är att en miljö som innebär få faror att störa livslängden skulle leda till en ökning av medlemmar som har mutationer som saktar åldringsprocessen.
Bevis bakom teorin
Det finns flera vägar av bevis som stöder en genetisk teori om åldrande, åtminstone delvis.
Kanske är det starkaste beviset till stöd för den genetiska teorin de betydande artspecifika skillnaderna i maximal överlevnad, med vissa arter (som fjärilar) har mycket korta livslängder och andra, som elefanter och valar, liknar vår. Inom en enda art är överlevnad liknande, men överlevnad kan vara väldigt olika mellan två arter som annars är lika stora.
Twinsstudier stöder också en genetisk komponent, eftersom identiska tvillingar (monozygotiska tvillingar) är mycket mer lika med avseende på förväntad livslängd än icke-identiska eller dizygotiska tvillingar. Att utvärdera identiska tvillingar som har samlats upp och kontrasterar detta med identiska tvillingar som hyses ihop kan hjälpa till att skilja upp beteendefaktorer som diet och andra livsstilsvanor som en orsak till familjetrender i livslängd.
Ytterligare bevis på bred skala har funnits genom att titta på effekten av genetiska mutationer hos andra djur. I vissa maskar liksom vissa möss kan en enda genmutation förlänga överlevnaden med över 50 procent.
Dessutom finner vi bevis för några av de specifika mekanismer som är inblandade i den genetiska teorin. Direkta mätningar av telomerlängden har visat att telomerer är sårbara för genetiska faktorer som kan påskynda åldringshastigheten.
Bevis mot genetiska teorier om åldrande
En av de starkare argumenten mot en genetisk teori om åldrande eller en "programmerad livslängd" kommer från ett evolutionärt perspektiv. Varför skulle det finnas en specificerad livslängd utöver reproduktion? Med andra ord, vilken "syfte" finns det för livet efter att en person har reproducerat och levt tillräckligt länge för att höja sitt avkomma till vuxen ålder?
Det är också klart från vad vi vet om livsstil och sjukdom att det finns många andra faktorer i åldrandet. Identiska tvillingar kan ha mycket olika livslängder beroende på deras exponeringar, deras livsstilsfaktorer (t.ex. rökning) och fysiska aktivitetsmönster.
Poängen
Det har beräknats att gener kan förklara maximalt 35 procent av livslängden, men det finns fortfarande mer vi förstår inte om åldrande än vad vi förstår. Sammantaget är det troligt att åldrande är en multifaktoriell process, vilket innebär att det förmodligen är en kombination av flera av teorierna. Det är också viktigt att notera att de teorier som diskuteras här inte är ömsesidigt exklusiva. Begreppet epigenetik, eller huruvida en gen som är närvarande är "uttryckt" eller inte, kan vidare fördjupa vår förståelse.
Förutom genetiken finns det andra determinanter i åldrande som vår beteende, exponeringar och bara vanlig tur. Du är inte dömd om dina familjemedlemmar tenderar att dö unga, och du kan inte ignorera din hälsa, även om dina familjemedlemmar tenderar att leva länge.
Vad kan du göra för att minska din cells "genetiska" åldrande?
Vi lär oss att äta en hälsosam kost och vara aktiv och dessa livsstilsfaktorer är sannolikt lika viktigt oavsett hur mycket vår genetik är inblandad i åldrande. Samma metoder som verkar hålla kroppens organ och vävnader hälsosamma kan också hålla våra gener och kromosomer friska.
Oavsett de särskilda orsakerna till åldrande kan det göra skillnad på:
- Övning - Studier har funnit att fysisk aktivitet inte bara hjälper ditt hjärta och lungfunktion bra, men övningen förlänger telomerer.
- Ät en hälsosam kost - En kost hög i frukt och grönsaker är förknippad med större telomerasaktivitet (i själva verket mindre kortslutning av telomererna i dina celler). En diet hög i omega-3-fettsyror är förknippad med längre telomerer, men en kost hög i omega-6-fettsyror är motsatsen och associerad med kortare telomerer. Dessutom kopplas sodavattenintag med kortare telomerer. Reservatrol, den ingrediens som är ansvarig för spänningen över att dricka rött vin (men också hittat i alkoholfri röd druvsaft) verkar aktivera longevity-proteinet SIRT
- Minska stress
- Undvik cancerframkallande ämnen
- Håll en hälsosam vikt - inte bara är fetma kopplad till några av de genetiska mekanismerna som hör samman med åldrandet som nämnts ovan (såsom ökad förkortning av telomerer), men upprepade studier har funnit lång livslängd fördelar förknippade med kaloribegränsning. Den första principen i den cancerframkallande livsstilen som utarbetats av American Institute for Cancer Research - var så mager som möjligt utan att vara underviktig - kan spela en roll i livslängd samt cancerförebyggande och förebyggande av återkommande cancer.
källor:
Jin, K. Moderna biologiska teorier om åldrande. Åldrande och sjukdom . 2010. 1 (2): 72-74.
Kasper, Dennis, Anthony Fauci, Stephen Hauser, Dan Longo och J. Jameson. Harrisons principer för internmedicin. New York: McGraw-Hill Education, 2015. Skriv ut.
Kumar, Vinay, Abul K. Abbas, Jon C. Aster och James A. Perkins. Robbins och Cotran patologiska sjukdomssjukdom. Philadelphia, PA: Elsevier / Saunders, 2015. Skriv ut.
Leung, C., Laraia, B., Needham, B. et al. Soda och Cell Aging: Föreningar mellan sockersötad dryckskonsumtion och leukocyttelomererlängd hos friska vuxna från de nationella undersökningarna om hälso- och näringsundersökningar. American Journal of Public Health . 2014. 104 (12): 2425-31.
Smith, J. och R. Daniel. Stamceller och åldrande: ett kött-eller-äggproblem? Åldrande och sjukdom . 2012. 3 (3): 260-267.