Hvordan gener påvirker aldring og hvordan du kan "ændre" dine gener
Dit DNA kan forudsige mere om dig end den måde du ser ud. Ifølge den genetiske teori om aldring er dine gener (såvel som mutationer i disse gener) ansvarlige for, hvor længe du vil leve. Her er hvad du bør vide om gener og lang levetid, og hvor genetik passer ind blandt de forskellige teorier om aldring.
Genetisk teori om aldring - Definition
Den genetiske teori om aldring siger, at levetiden i vid udstrækning bestemmes af de gener, vi arver.
Ifølge teorien er vores levetid primært bestemt på tidspunktet for opfattelsen og er i høj grad afhængig af vores forældre og deres gener.
Grundlaget bag denne teori er, at segmenter af DNA, der forekommer i slutningen af kromosomer, kaldet telomerer , bestemmer den maksimale levetid for en celle. Telomerer er stykker af "junk" DNA i slutningen af kromosomer, som bliver kortere hver gang en celle opdeles. Disse telomerer bliver kortere og kortere og i sidste ende kan cellerne ikke opdele uden at miste vigtige stykker DNA.
Før du går ind i principperne om hvordan genetik påvirker aldring, og argumenterne for og imod denne teori, er det nyttigt at kort diskutere de primære kategorier af aldrende teorier og nogle af de specifikke teorier i disse kategorier. På nuværende tidspunkt er der ikke en teori eller endog en kategori teorier, som kan forklare alt, hvad vi observerer i aldringsprocessen.
Teorier om aldring
Der er to primære kategorier af aldrende teorier, der fundamentalt adskiller sig i hvad der kan betegnes som "formål" med aldring. I den første kategori er aldring i det væsentlige en ulykke; en ophobning af skader og slid på kroppen, som i sidste ende fører til døden. I modsætning hertil ser programmerede aldrende teorier ud som en forsætlig proces, der styres på en måde, der kan sammenlignes med andre faser af livet, såsom puberteten.
Fejlteorier indeholder flere separate teorier, herunder:
- Slidteori for aldring
- Levetid for leveorientering
- Protein tværbindingsteori om igen
- Fri radikal teori om aldring
- Somatisk mutationsteori for aldring
Programmerede teorier om aldring er også opdelt i forskellige kategorier baseret på den metode, hvor vores krop er programmeret til at alder og dø.
- Programmeret levetid - Programmeret levetid hævder, at livet bestemmes af en sekventiel tænding og slukning af gener.
- Endokrine teori om aldring
- Immunologisk teori om aldring
Der er betydelig overlapning mellem disse teorier og endda kategorier af aldrende teorier.
Gener og kroppsfunktioner
Før vi diskuterer nøglebegreberne vedrørende aldring og genetik, lad os se på, hvad vores DNA er og nogle af de grundlæggende måder, hvorpå gener påvirker vores levetid.
Vores gener er indeholdt i vores DNA, som er til stede i kernen (indre område) af hver celle i vores kroppe. (Der er også mitokondrie DNA til stede i organellerne kaldet mitokondrier, der er til stede i cytoplasmaet i cellen.) Vi har hver 46 kromosomer, der udgør vores DNA, hvoraf 23 kommer fra vores mødre og 23, der kommer fra vore fædre. Af disse er 44 autosomer, og to er sexkromosomerne, som bestemmer om vi skal være mandlige eller kvindelige.
(Mitokondrie DNA bærer derimod meget mindre genetiske oplysninger og modtages fra kun vores mødre.)
Inden for disse kromosomer ligger vores gener, vores genetiske bluepirint, der er ansvarlig for at bære informationen for hver proces, som vil finde sted i vores celler. Vores gener kan forestilles som en række bogstaver, der udgør ord og sætninger af instruktioner. Disse ord og sætninger kodes for fremstilling af proteiner, som styrer hver cellulær proces.
Hvis nogen af disse gener er beskadiget, for eksempel ved en mutation, der ændrer serien "bogstaver og ord" i instruktionerne, kan der fremstilles et unormalt protein, som igen udfører en defekt funktion.
Hvis en mutation forekommer i proteiner, som regulerer væksten af en celle, kan kræft opstå. Hvis disse gener muteres fra fødslen, kan der forekomme forskellige arvelige syndrom. For eksempel er cystisk fibrose en tilstand, hvor et barn arver to muterede gener, der styrer et protein, som regulerer kanaler, der er ansvarlige for klorens bevægelse over celler i svedkirtlerne, fordøjelseskirtler og meget mere. Resultatet af denne enkeltmutation resulterer i en fortykkelse af slim frembragt af disse kirtler, og de resulterende problemer, som er forbundet med denne tilstand.
Hvordan gener påvirker levetiden
Det tager ikke en udførlig undersøgelse at bestemme, at vores gener spiller mindst en rolle i lang levetid. Mennesker, hvis forældre og forfædre har levet længere, har tendens til at leve længere og omvendt. Samtidig ved vi, at genetik alene ikke er den eneste årsag til aldring. Undersøgelser, der kigger på identiske tvillinger, afslører, at der helt klart er noget andet der foregår; identiske tvillinger, der har identiske gener, lever ikke altid ens antal år.
Nogle gener er gavnlige og forbedrer levetiden. For eksempel genet, der hjælper en person metabolisere kolesterol ville reducere en persons risiko for hjertesygdomme.
Nogle genmutationer er arvet og kan forkorte levetiden. Imidlertid kan mutationer også ske efter fødslen , da eksponering for toksiner, frie radikaler og stråling kan forårsage genændringer. (Genmutationer erhvervet efter fødslen kaldes erhvervet eller somatisk genmutationer.) De fleste mutationer er ikke dårlige for dig, og nogle kan endda være gavnlige. Det skyldes, at genetiske mutationer skaber genetisk mangfoldighed, som holder befolkningen sund. Andre mutationer, kaldet tavse mutationer, har ingen virkning på kroppen overhovedet.
Nogle gener, når de er muterede, er skadelige, som dem, der øger risikoen for kræft. Mange mennesker er bekendt med BRCA1- og BRCA2-mutationerne, der prædisponerer for brystkræft. Disse gener refereres til som tumor suppressor gener, der koder for proteiner, der kontrollerer reparationen af beskadiget DNA (eller eliminering af cellen med beskadiget DNA, hvis reparation ikke er mulig.)
Forskellige sygdomme og tilstande relateret til arvelige genmutationer kan direkte påvirke levetiden. Disse omfatter cystisk fibrose , seglcelleanæmi , Tay-Sachs sygdom og Huntingtons sygdom for blot at nævne nogle få.
Nøglebegreber i den genetiske teori for aldring
Nøglebegreberne inden for genetik og aldring omfatter flere vigtige begreber og ideer, der spænder fra telomereforkortelse til teorier om stamcellernes rolle i aldring.
Telomerer - I slutningen af hver af vores kromosomer ligger et stykke "junk" DNA kaldet telomerer . Telomerer koder ikke for nogen proteiner, men synes at have en beskyttende funktion, idet DNA-enderne slutter at binde til andre stykker af DNA eller danne en cirkel. Hver gang en celle opdeler lidt mere af en telemore, fjernes den. Til sidst. der er ikke noget af dette junk-DNA tilbage, og yderligere snit kan beskadige kromosomerne og generne, så cellen dør.
Generelt er den gennemsnitlige celle i stand til at opdele 50 gange før telomeren er opbrugt (Hayflick-grænsen). Kræftceller har fundet ud af en måde at ikke fjerne, og undertiden endda tilføje til en del af telomeren. Derudover undergår nogle celler som hvide blodlegemer ikke denne proces af telomereforkortelse . Det ser ud til, at mens gener i alle vores celler har kodeordet for enzymet telomerase, som hæmmer telomerkortering og muligvis endda resulterer i forlængelse, er genet kun "tændt" eller "udtrykt" som genetikere siger i celler som hvid blodceller og cancerceller. Forskere har teoretiseret, at hvis denne telomerase på en eller anden måde kunne tænkes i andre celler (men ikke så meget, at deres vækst ville gå haywire som i kræftceller), kunne vores aldersgrænse udvides.
Undersøgelser har vist, at nogle kroniske tilstande som højt blodtryk er forbundet med mindre telomeraseaktivitet, mens en sund kost og motion er forbundet med længere telomerer. At være overvægtige er også forbundet med kortere telomerer.
Longevity gener - Longevity gener er specifikke gener, der er forbundet med at leve længere. To gener, der er direkte forbundet med lang levetid, er SIRT1 (sirtruin 1) og SIRT2. Forskere, der kigger på en gruppe på over 800 mennesker i alderen 100 eller ældre, fandt tre signifikante forskelle i gener forbundet med aldring.
Cell senescence - Cell senescence refererer til processen, hvormed cellerne falder over tid. Dette kan relateres til forkortelse af telomererne, eller processen med apoptose (eller celle-selvmord), hvori gamle eller beskadigede celler fjernes.
Stamceller - Pluripotente stamceller er umodne celler, som har potentiale til at blive nogen form for celle i kroppen. Det er teoretiseret, at aldring kan være relateret til enten udtømmelsen af stamceller eller tabet af stamcellernes evne til at differentiere eller modne i forskellige slags celler. Det er vigtigt at bemærke, at denne teori refererer til voksne stamceller, ikke embryonale stamceller. I modsætning til embryonale stamceller kan voksne stamceller ikke modnes i nogen form for celle, men snarere kun et bestemt antal celletyper. De fleste celler i vores kroppe er differentierede eller fuldt modne, og stamceller er kun et lille antal af cellerne i kroppen.
Et eksempel på en vævstype, i hvilken regenerering er mulig ved denne fremgangsmåde, er leveren. Dette er i modsætning til hjernevæv, som normalt mangler dette regenerative potentiale. Der er nu tegn på, at stamcellerne selv kan blive påvirket i aldringsprocessen, men disse teorier ligner kylling-og-æg-problemet. Det er ikke sikkert, at aldring sker på grund af ændringer i stamceller, eller hvis ændringer i stamceller i stedet skyldes aldringsprocessen.
Epigenetika - Epigenetik refererer til ekspressionen af gener. Med andre ord kan et gen være tilstedeværende, men kan enten tændes eller slukkes. Vi ved, at der er nogle gener i kroppen, der er tændt i kun en bestemt periode. Epigenetikens område hjælper også forskere med at forstå, hvordan miljøfaktorer kan virke inden for genetiske begrænsninger for enten at beskytte eller prædisponere for sygdom.
Tre primære genetiske teorier om aldring
Som nævnt ovenfor er der en betydelig mængde beviser, der ser på betydningen af gener i forventet overlevelse. Når man ser på genetiske teorier, er de opdelt i tre grundskoler af tanke.
- Den første teori hævder, at aldring er relateret til mutationer, der er relateret til langsigtet overlevelse, og at aldring er relateret til akkumulering af genetiske mutationer, som ikke repareres.
- En anden teori er, at aldring er relateret til de senes virkninger af visse gener og kaldes pleiotropisk antagonisme.
- Endnu en anden teori, der foreslås baseret på overlevelse i opossums, er, at et miljø, der udgør få farer for at forstyrre forventet levetid, vil resultere i en stigning i medlemmer, der har mutationer, der sænker aldringsprocessen.
Bevis bag teorien
Der er flere veje af beviser, der understøtter en genetisk teori om aldring, i det mindste delvist.
Måske er de stærkeste beviser til støtte for den genetiske teori de betydelige arterspecifikke forskelle i maksimal overlevelse, med nogle arter (som sommerfugle), der har meget korte levetider, og andre, som elefanter og hvaler, ligner vores. Inden for en enkelt art er overlevelse ens, men overlevelse kan være meget forskellig mellem to arter, der ellers er ens i størrelse.
Twins studier understøtter også en genetisk komponent, da identiske tvillinger (monozygotiske tvillinger) er meget mere ens i form af forventet levetid end ikke-identiske eller dizygotiske tvillinger. Evaluering af identiske tvillinger, der er blevet rejst sammen og kontrasterende dette med identiske tvillinger, der opstår fra hinanden, kan hjælpe med at adskille adfærdsfaktorer såsom kost og andre livsstilsvaner som en årsag til familietendenser i lang levetid.
Yderligere beviser på bred skala er blevet fundet ved at se på virkningen af genetiske mutationer hos andre dyr. I nogle orme såvel som nogle mus kan en enkelt genmutation forlænge overlevelse med over 50 procent.
Derudover finder vi beviser for nogle af de specifikke mekanismer, der er involveret i den genetiske teori. Direkte målinger af telomerlængde har vist, at telomerer er sårbare for genetiske faktorer, der kan fremskynde aldringsgraden.
Bevis mod genetiske teorier om aldring
En af de stærkere argumenter mod en genetisk teori om aldring eller en "programmeret levetid" kommer fra et evolutionært perspektiv. Hvorfor ville der være en bestemt levetid ud over reproduktion? Med andre ord, hvilket "formål" er der for livet, efter at en person har gengivet og levet længe nok til at hæve deres afkom til voksenalderen?
Det er også klart fra, hvad vi ved om livsstil og sygdom, at der er mange andre faktorer i aldring. Identiske tvillinger kan have meget forskellige levetider afhængigt af deres eksponeringer, deres livsstilsfaktorer (såsom rygning) og fysiske aktivitetsmønstre.
Bundlinjen
Det er blevet anslået, at gener kan forklare maksimalt 35 procent af levetiden, men der er stadig mere, vi forstår ikke om aldring, end vi forstår. Samlet set er det sandsynligt, at aldring er en multifaktorial proces, hvilket betyder, at det sandsynligvis er en kombination af flere af teorierne. Det er også vigtigt at bemærke, at de teorier, der diskuteres her, ikke udelukker hinanden. Begrebet epigenetik, eller om et gen, der er til stede, er "udtrykt" eller ikke, kan mudre vores forståelse.
Udover genetik er der andre faktorer i aldring som vores adfærd, eksponeringer og bare almindelig held. Du er ikke dømt, hvis dine familiemedlemmer har en tendens til at dø unge, og du kan ikke ignorere dit helbred, selvom dine familiemedlemmer har tendens til at leve længe.
Hvad kan du gøre for at reducere "genetiske" aldring af dine celler?
Vi læres at spise en sund kost og være aktiv, og disse livsstilsfaktorer er sandsynligvis lige så vigtige, uanset hvor meget vores genetik er involveret i aldring. De samme fremgangsmåder, som synes at holde kroppens organer og væv sundt, kan også holde vores gener og kromosomer sunde.
Uanset de særlige årsager til aldring kan det gøre en forskel for:
- Øvelse - Undersøgelser har vist, at fysisk aktivitet ikke kun hjælper dit hjerte og lungefunktion godt, men øvelsen forlænger telomerer.
- Spis en sund kost - En kost højt i frugt og grøntsager er forbundet med større telomeraseaktivitet (i virkeligheden mindre afkortning af telomerer i dine celler). En diæt høj i omega-3 fedtsyrer er forbundet med længere telomerer, men en diæt høj i omega-6 fedtsyrer er det modsatte og er forbundet med kortere telomerer. Derudover er sodavandindtag forbundet med kortere telomerer. Reservatrol, den ingrediens, der er ansvarlig for spændingen over at drikke rødvin (men også fundet i alkoholfri rød druesaft) ser ud til at aktivere langtidsproduktet SIRT
- Reducere stress
- Undgå kræftfremkaldende stoffer
- Opretholde en sund vægt - ikke kun er fedme forbundet med nogle af de genetiske mekanismer, der er forbundet med aldring, der er nævnt ovenfor (såsom forøget forkortelse af telomerer), men gentagne undersøgelser har fundet langsigtede fordele forbundet med kaloriebegrænsning. Det første princip i den kræftforebyggende livsstil, der fremlægges af American Institute for Cancer Research - være så magert som muligt uden at være undervægtige - kan spille en rolle i lang levetid såvel som kræftforebyggelse og forebyggelse af kræftfornyelse.
Kilder:
Jin, K. Moderne biologiske teorier om aldring. Aldring og sygdom 2010. 1 (2): 72-74.
Kasper, Dennis, Anthony Fauci, Stephen Hauser, Dan Longo og J. Jameson. Harrisons principper for intern medicin. New York: McGraw-Hill Education, 2015. Udskriv.
Kumar, Vinay, Abul K. Abbas, Jon C. Aster og James A. Perkins. Robbins og Cotran Pathologic Sygdomsgrundlag. Philadelphia, PA: Elsevier / Saunders, 2015. Udskriv.
Leung, C., Laraia, B., Needham, B. et al. Soda og Cell Aging: Forbindelser mellem sukker-sødet drikkeforbrug og leukocyttelomere længde hos sunde voksne fra de nationale undersøgelser for sundhed og ernæring. American Journal of Public Health . 2014. 104 (12): 2425-31.
Smith, J. og R. Daniel. Stamceller og aldring: Et kylling-eller-æg-problem ?. Aldring og sygdom 2012. 3 (3): 260-267.