Cum genele afectează îmbătrânirea și cum vă puteți "modifica" genele
ADN-ul vostru poate prezice mai multe despre dumneavoastră decât modul în care arătați. Conform teoriei genetice a îmbătrânirii, genele (precum și mutațiile din aceste gene) sunt responsabile pentru cât timp veți trăi. Iată ce ar trebui să știți despre gene și longevitate și unde genetica se încadrează printre diferitele teorii ale îmbătrânirii.
Teoria genetică a îmbătrânirii - definiție
Teoria genetică a îmbătrânirii afirmă că viața este determinată în mare măsură de genele pe care le moștenim.
Conform teoriei, longevitatea noastră este determinată în primul rând în momentul concepției și se bazează în mare măsură pe părinții noștri și pe genele lor.
Baza din spatele acestei teorii este că segmentele ADN care apar la sfârșitul cromozomilor, numite telomeres , determină durata maximă de viață a unei celule. Telomerele sunt bucăți de ADN "junk" la sfârșitul cromozomilor care devin mai scurte de fiecare dată când o celulă se împarte. Aceste telomeres devin mai scurte și mai scurte și, în cele din urmă, celulele nu se pot diviza fără a pierde bucăți importante de ADN.
Înainte de a se încadra în principiile privind modul în care genetica afectează îmbătrânirea și argumentele pentru și împotriva acestei teorii, este util să discutăm pe scurt categoriile principale ale teoriilor de îmbătrânire și unele dintre teoriile specifice din aceste categorii. În momentul de față nu există o teorie sau chiar o categorie de teorii care să explice tot ce observăm în procesul de îmbătrânire.
Teorii ale îmbătrânirii
Există două categorii principale de teoriile îmbătrânirii care diferă în mod fundamental în ceea ce se poate numi "scopul" îmbătrânirii. În prima categorie, îmbătrânirea este în esență un accident; o acumulare de daune și uzură a corpului care duce în cele din urmă la moarte. În schimb, teoriile de îmbătrânire programate văd îmbătrânirea ca proces intenționat, controlat într-un mod care poate fi asemănător cu alte faze ale vieții, cum ar fi pubertatea.
Teoriile de eroare includ câteva teorii separate, printre care:
- Purtarea și teoria teoriei îmbătrânirii
- Rata de viață a teoriei îmbătrânirii
- Proteina încrucișată teoria din nou
- Teoria radicalilor liberi de îmbătrânire
- Teoria mutației teoretice a îmbătrânirii
Teoriile programate ale îmbătrânirii sunt, de asemenea, împărțite în diferite categorii pe baza metodei în care corpul nostru este programat să îmbătrânească și să moară.
- Longevitatea programată - Longevitatea programată susține că viața este determinată de o pornire și dezactivare secvențială a genelor.
- Teoria endocrină a îmbătrânirii
- Teoria imunologică a îmbătrânirii
Există o suprapunere semnificativă între aceste teorii și chiar categorii de teorii de îmbătrânire.
Genele și funcțiile corpului
Înainte de a discuta conceptele-cheie legate de îmbătrânire și genetică, să analizăm ce este ADN-ul nostru și câteva dintre modalitățile de bază în care genele ne afectează durata de viață.
Genele noastre sunt conținute în ADN-ul nostru care este prezent în nucleul (zona interioară) a fiecărei celule din corpul nostru. (Există și ADN mitocondrial prezent în organele numite mitocondriile prezente în citoplasma celulei.) Fiecare dintre noi are 46 de cromozomi care alcătuiesc ADN-ul nostru, dintre care 23 provin de la mamele noastre și 23 provin de la părinții noștri. Dintre acestea, 44 sunt autozomi, iar doi sunt cromozomii sexuali, care determină dacă suntem bărbați sau femei.
(ADN-ul mitocondrial, dimpotrivă, transporta mult mai puțin informații genetice și este primit numai de la mamele noastre.)
În cadrul acestor cromozomi se află genele noastre, bluepirintul nostru genetic responsabil pentru transmiterea informațiilor pentru fiecare proces care va avea loc în celulele noastre. Genele noastre pot fi concepute ca o serie de litere care alcătuiesc cuvinte și propoziții de instrucțiuni. Aceste cuvinte și fraze codifică fabricarea proteinelor care controlează fiecare proces celular.
Dacă oricare dintre aceste gene se deteriorează, de exemplu, printr-o mutație care modifică seria de "litere și cuvinte" din instrucțiuni, poate fi produsă o proteină anormală, care la rândul său, are o funcție defectuoasă.
Dacă apare o mutație în proteinele care reglează creșterea unei celule, poate rezulta cancer. Dacă aceste gene sunt mutate de la naștere, pot să apară diferite sindroame ereditare. De exemplu, fibroza chistică este o afecțiune în care un copil moștenește două gene mutante care controlează o proteină care reglează canalele responsabile pentru mișcarea clorurii în celulele din glandele sudoripare, glandele digestive și multe altele. Rezultatul acestei singure mutații are ca rezultat o îngroșare a mucusului produs de aceste glande și problemele rezultate care sunt asociate cu această afecțiune.
Cum genele influențează durata de viață
Nu are nevoie de un studiu elaborat pentru a determina că genele noastre joacă cel puțin un rol în longevitate. Persoanele ale căror părinți și strămoși au trăit mai mult, au tendința de a trăi mai mult și viceversa. În același timp, știm că numai genetica nu este singura cauză a îmbătrânirii. Studiile privind gemenii identici arată că există în mod clar ceva în plus; gemenii identici care au gene identice nu trăiesc întotdeauna un număr identic de ani.
Unele gene sunt benefice și sporesc longevitatea. De exemplu, gena care ajută o persoană să metabolizeze colesterolul ar reduce riscul unei persoane de a suferi de boli de inimă.
Unele mutații genetice sunt moștenite și pot scurta durata de viață. Cu toate acestea, mutațiile se pot întâmpla și după naștere , deoarece expunerea la toxine, radicalii liberi și radiațiile pot provoca modificări genetice. (Mutațiile genetice dobândite după naștere sunt denumite mutații genetice dobândite sau somatic). Cele mai multe mutații nu sunt rele pentru tine, iar unele pot fi chiar benefice. Acest lucru se datorează faptului că mutațiile genetice creează diversitate genetică, care menține populația sănătoasă. Alte mutații, numite mutații silențioase, nu au niciun efect asupra corpului.
Unele gene, atunci când sunt mutate, sunt dăunătoare, ca cele care cresc riscul de cancer. Mulți oameni sunt familiarizați cu mutațiile BRCA1 și BRCA2 care predispun la cancerul de sân. Aceste gene sunt denumite gene supresoare tumorale care codifică proteinele care controlează repararea ADN-ului deteriorat (sau eliminarea celulei cu ADN deteriorat dacă repararea nu este posibilă).
Diferitele boli și afecțiuni legate de mutațiile genetice ereditare pot afecta în mod direct durata de viață. Acestea includ fibroza chistică , anemia cu celule secerătoare , boala Tay-Sachs și boala Huntington , pentru a numi câteva.
Concepte cheie în teoria genetică a îmbătrânirii
Conceptele cheie din genetică și îmbătrânire includ mai multe concepte și idei importante, de la scurtarea telomerilor până la teorii despre rolul celulelor stem în îmbătrânire.
Telomeres - La sfârșitul fiecăruia dintre cromozomii noștri se află o bucată de ADN "junk" numit telomeres . Telomerele nu codifică proteinele, ci par să aibă o funcție protectoare, menținând capetele ADN-ului să se atașeze la alte fragmente de ADN sau să formeze un cerc. De fiecare dată când o celulă divide un pic mai mult de un telemor este eliminat. În cele din urmă. nu există niciunul din aceste ADN-uri nedorite și stingerea ulterioară poate deteriora cromozomii și genele astfel încât celulele să moară.
În general, celula medie este capabilă să se împartă de 50 de ori înainte de consumarea telomerului (limita Hayflick). Celulele canceroase au descoperit o modalitate de a nu îndepărta și, uneori, chiar adăuga la o secțiune a telomerilor. În plus, unele celule, cum ar fi celulele albe din sânge, nu suferă acest proces de scurtare a telomerilor . Se pare că, deși genele din toate celulele noastre au cuvântul cod pentru enzima telomerază, care inhibă scurtarea telomerilor și, eventual, chiar duce la prelungiri, gena este "pornită" sau "exprimată", după cum spun geneticienii, în celule cum ar fi alb celulele sanguine și celulele canceroase. Oamenii de știință au susținut că, dacă această telomerază ar putea fi activată într-un fel în alte celule (dar nu atât de mult încât creșterea lor ar deveni neclară ca în celulele canceroase) limita noastră de vârstă ar putea fi extinsă.
Studiile au constatat că unele afecțiuni cronice, cum ar fi hipertensiunea arterială, sunt asociate cu o activitate mai scăzută a telomerazei, în timp ce o dietă sănătoasă și un exercițiu fizic sunt legate de telomerele mai lungi. Excesul de greutate este, de asemenea, asociat cu telomerii mai scurți.
Genele de longevitate - Genele de longevitate sunt gene specifice care sunt asociate cu viață mai lungă. Două gene care sunt direct asociate cu longevitatea sunt SIRT1 (sirtruin 1) și SIRT2. Oamenii de stiinta care cauta la un grup de peste 800 de persoane de varsta de 100 sau mai in varsta, a gasit trei diferente semnificative in genele asociate cu imbatranirea.
Senescența celulelor - senescența celulelor se referă la procesul prin care celulele se descompun în timp. Aceasta poate fi legată de scurtarea telomerilor sau de procesul de apoptoză (sau de sinucidere de celule) în care celulele vechi sau deteriorate sunt îndepărtate.
Celulele stem - Celulele stem pluripotent sunt celule imature care au potențialul de a deveni orice tip de celulă în organism. Se consideră că îmbătrânirea poate fi legată fie de epuizarea celulelor stem, fie de pierderea capacității celulelor stem de a se diferenția sau de a se maturiza în diferite tipuri de celule. Este important de menționat că această teorie se referă la celulele stem adulte, nu la celulele stem embrionare. Spre deosebire de celulele stem embrionare, celulele stem adulte nu se pot maturiza in nici un fel de celula, ci mai degraba numai un anumit numar de tipuri de celule. Cele mai multe celule din corpul nostru sunt diferențiate sau complet mature, iar celulele stem sunt doar un număr mic de celule prezente în organism.
Un exemplu de tip de țesut în care regenerarea este posibilă prin această metodă este ficatul. Acest lucru este în contrast cu țesutul cerebral care de obicei nu are acest potențial de regenerare. Există acum dovezi că celulele stem în sine pot fi afectate în procesul de îmbătrânire, dar aceste teorii sunt similare cu problema ouălui de găină și de ouă. Nu este sigur că îmbătrânirea se produce datorită schimbărilor în celulele stem sau, în schimb, schimbările în celulele stem se datorează procesului de îmbătrânire.
Epigenetica - Epigenetica se refera la expresia genelor. Cu alte cuvinte, o gena poate fi prezentă dar poate fi pornită sau oprită. Știm că există câteva gene în organism care sunt activate doar pentru o anumită perioadă de timp. Domeniul epigeneticii ajută, de asemenea, oamenii de știință să înțeleagă modul în care factorii de mediu pot funcționa în cadrul constrângerilor geneticii de a proteja sau predispune la boli.
Trei teorii genetice primare ale îmbătrânirii
După cum sa menționat mai sus, există o cantitate semnificativă de dovezi care privesc importanța genelor în supraviețuirea așteptată. Privind teoriile genetice, acestea sunt împărțite în trei școli primare de gândire.
- Prima teorie susține că îmbătrânirea este legată de mutații care sunt legate de supraviețuirea pe termen lung și că îmbătrânirea este legată de acumularea de mutații genetice care nu sunt reparate.
- O altă teorie este că îmbătrânirea este legată de efectele târzii ale anumitor gene și se numește antagonism pleiotropic.
- O altă teorie, sugerată pe baza supraviețuirii în opossums, este că un mediu care prezintă puține pericole pentru a interfera cu speranța de viață ar duce la o creștere a numărului de membri care au mutații care încetinesc procesul de îmbătrânire.
Dovezi în spatele teoriei
Există mai multe căi de dovezi care susțin o teorie genetică a îmbătrânirii, cel puțin parțial.
Poate că cele mai puternice dovezi în sprijinul teoriei genetice sunt diferențele considerabile ale speciilor în supraviețuirea maximă, unele specii (cum ar fi fluturi) având o durată de viață foarte scurtă, iar altele, cum ar fi elefanții și balenele, sunt similare cu ale noastre. Într-o singură specie, supraviețuirea este similară, dar supraviețuirea poate fi foarte diferită între două specii care altfel sunt de dimensiuni similare.
Studiile de gemeni susțin, de asemenea, o componentă genetică, deoarece gemenii identici (gemenii monozigoți) sunt mult mai asemănători în ceea ce privește speranța de viață decât sunt gemenii non-identici sau dizigoți. Evaluarea gemeni identici care au fost crescuți împreună și contrastează cu gemenii identici care sunt ridicați în afară pot ajuta la separarea factorilor de comportament cum ar fi dieta și alte obiceiuri de stil de viață ca o cauză a tendințelor familiale în longevitate.
Dovezi suplimentare pe o scară largă au fost găsite prin analizarea efectului mutațiilor genetice la alte animale. In unele viermi, precum si in unele soareci, o singura mutatie genetica poate prelungi supravietuirea cu peste 50 la suta.
În plus, găsim dovezi pentru unele dintre mecanismele specifice implicate în teoria genetică. Măsurătorile directe ale lungimii telomerilor au arătat că telomerele sunt vulnerabile la factorii genetici care pot accelera rata îmbătrânirii.
Dovezi împotriva teoriilor genetice ale îmbătrânirii
Unul dintre argumentele mai puternice împotriva unei teorii genetice a îmbătrânirii sau a unei "durate programate" vine dintr-o perspectivă evolutivă. De ce ar exista o anumită durată de viață dincolo de reproducere? Cu alte cuvinte, ce "scop" există pentru viață după ce o persoană a reprodus și a trăit suficient de mult pentru a-și crește descendența până la maturitate?
De asemenea, este clar din ceea ce știm despre stilul de viață și boala că există mulți alți factori în îmbătrânire. Gemenii identici pot avea o durată de viață foarte diferită, în funcție de expunerea lor, factorii lor de stil de viață (cum ar fi fumatul) și modelele de activitate fizică.
Linia de fund
Sa estimat că genele pot explica maxim 35 de procente din durata vieții, dar mai sunt încă multe pe care nu le înțelegem despre îmbătrânire decât înțelegem. În general, este probabil ca îmbătrânirea să fie un proces multifactorial, ceea ce înseamnă că este probabil o combinație a mai multor teorii. De asemenea, este important să rețineți că teoriile discutate aici nu se exclud reciproc. Conceptul de epigenetică, sau dacă o genă care este prezent este sau nu "exprimată", poate înrăutăți înțelegerea noastră.
În plus față de genetică, există și alți determinanți în îmbătrânire, cum ar fi comportamentele noastre, expunerile și doar norocul. Nu sunteți condamnați dacă membrii familiei tind să moară tineri și nu vă puteți ignora sănătatea, chiar dacă membrii familiei tind să trăiască mult timp.
Ce puteți face pentru a reduce îmbătrânirea "genetică" a celulelor dvs.?
Suntem învățați să mâncăm o dietă sănătoasă și să fim activi și acești factori de stil de viață sunt la fel de importanți indiferent de cât de mult implică genetica noastră în îmbătrânire. Aceleași practici care par să țină organele și țesuturile sănătoase ale corpului nostru pot, de asemenea, să ne păstreze sănătatea genelor și a cromozomilor.
Indiferent de cauzele particulare ale îmbătrânirii, poate fi o diferență:
- Exercitiile fizice - Studiile au descoperit ca activitatea fizica nu numai ca ajuta inima si plamanii sa functioneze bine, dar exercitarea prelungeste telomeresul.
- Mâncați o dietă sănătoasă - o dietă bogată în fructe și legume este asociată cu o activitate mai mare a telomerazei (de fapt, o scurtare mai mică a telomerilor din celulele dumneavoastră). O dieta bogata in acizi grasi omega-3 este asociata cu telomerii mai lungi, dar o dieta bogata in acizi grasi omega-6 este inversa si asociata cu telomerii mai scurti. În plus, consumul de sodă sodică este legat de telomerele mai scurte. Reservatrol, ingredientul responsabil pentru entuziasmul față de consumul de vin roșu (dar găsit și în suc de struguri nealcoolici) pare să activeze proteina de longevitate SIRT
- Reduce stresul
- Evitați substanțele cancerigene
- Menținerea unei greutăți sănătoase - nu numai că obezitatea este legată de unele dintre mecanismele genetice asociate cu îmbătrânirea menționată mai sus (cum ar fi scurtarea mai rapidă a telomerilor), dar studiile repetate au constatat beneficii de longevitate asociate restricțiilor calorice. Primul principiu al stilului de viață al prevenirii cancerului propus de Institutul American pentru Cercetare asupra Cancerului - să fie la fel de sărac cât este posibil fără a fi subponderal - ar putea juca un rol în longevitate, precum și prevenirea cancerului și prevenirea recurenței cancerului.
surse:
Jin, K. Teoriile biologice moderne ale îmbătrânirii. Îmbătrânire și boală . 2010. 1 (2): 72-74.
Kasper, Dennis, Anthony Fauci, Stephen Hauser, Dan Longo și J. Jameson. Principiile de medicină internă ale lui Harrison. New York: McGraw-Hill Education, 2015. Imprimare.
Kumar, Vinay, Abul K. Abbas, Jon C. Aster și James A. Perkins. Robbins și Cotran Bazologia patologică a bolii. Philadelphia, PA: Elsevier / Saunders, 2015. Imprimare.
Leung, C., Laraia, B., Needham, B. și colab. Soda și îmbătrânirea celulară: asociații între consumul de băuturi îndulcit de zahăr și lungimea leucocitelor telomere la adulții sănătoși din studiile naționale privind sănătatea și nutriția. Jurnalul American de Sanatate Publica . 2014. 104 (12): 2425-31.
Smith, J. și R. Daniel. Celulele stem si imbatranirea: o problema de pui sau oua ?. Îmbătrânire și boală . 2012. 3 (3): 260-267.