Inhalt
- Genetische Theorie des Alterns
- Theorien des Alterns
- Gene und Körperfunktionen
- Wie Gene die Lebensdauer beeinflussen
- Schlüsselkonzepte in der genetischen Theorie des Alterns
- Drei primäre genetische Theorien des Alterns
- Beweise hinter der Theorie
- Beweise gegen genetische Theorien des Alterns
- Das Fazit
- Was können Sie tun, um das "genetische" Altern Ihrer Zellen zu reduzieren?
Genetische Theorie des Alterns
Die genetische Theorie des Alterns besagt, dass die Lebensdauer weitgehend von den Genen bestimmt wird, die wir erben. Nach der Theorie wird unsere Langlebigkeit in erster Linie zum Zeitpunkt der Empfängnis bestimmt und hängt weitgehend von unseren Eltern und ihren Genen ab.
Die Grundlage dieser Theorie ist, dass DNA-Segmente, die am Ende von Chromosomen auftreten und als Telomere bezeichnet werden, die maximale Lebensdauer einer Zelle bestimmen. Telomere sind Stücke von "Junk" -DNA am Ende von Chromosomen, die mit jeder Zellteilung kürzer werden. Diese Telomere werden immer kürzer und schließlich können sich die Zellen nicht teilen, ohne wichtige DNA-Stücke zu verlieren.
Bevor wir uns mit den Grundsätzen befassen, wie Genetik das Altern beeinflusst, und den Argumenten für und gegen diese Theorie, ist es hilfreich, kurz die Hauptkategorien der Alterungstheorien und einige der spezifischen Theorien in diesen Kategorien zu diskutieren. Gegenwärtig gibt es weder eine Theorie noch eine Kategorie von Theorien, die alles erklären können, was wir im Alterungsprozess beobachten.
Altern Ihre Hormone Sie?Theorien des Alterns
Es gibt zwei Hauptkategorien von Alterungstheorien, die sich grundlegend in dem unterscheiden, was als "Zweck" des Alterns bezeichnet werden kann. In der ersten Kategorie ist Altern im Wesentlichen ein Unfall; eine Anhäufung von Schäden und Abnutzung des Körpers, die schließlich zum Tod führt. Im Gegensatz dazu betrachten programmierte Alterungstheorien das Altern als einen absichtlichen Prozess, der auf eine Weise gesteuert wird, die mit anderen Lebensphasen wie der Pubertät verglichen werden kann.
Fehlertheorien umfassen mehrere separate Theorien, einschließlich:
- Verschleißtheorie des Alterns
- Lebensgeschwindigkeitstheorie des Alterns
- Proteinvernetzungstheorie des Alterns
- Theorie des Alterns durch freie Radikale
- Somatische Mutationstheorie des Alterns
Programmierte Theorien des Alterns werden auch in verschiedene Kategorien unterteilt, basierend auf der Methode, mit der unser Körper so programmiert wird, dass er altert und stirbt.
- Programmierte Langlebigkeit - Die programmierte Langlebigkeit behauptet, dass das Leben durch ein sequentielles Ein- und Ausschalten von Genen bestimmt wird.
- Endokrine Theorie des Alterns
- Immunologische Theorie des Alterns
Es gibt signifikante Überschneidungen zwischen diesen Theorien und sogar Kategorien von Alterungstheorien.
Gene und Körperfunktionen
Bevor wir die Schlüsselkonzepte in Bezug auf Alterung und Genetik diskutieren, wollen wir uns ansehen, was unsere DNA ist und einige der grundlegenden Arten, wie Gene unsere Lebensdauer beeinflussen.
Unsere Gene sind in unserer DNA enthalten, die im Zellkern (inneren Bereich) jeder Zelle unseres Körpers vorhanden ist. (Es gibt auch mitochondriale DNA in den Organellen, die Mitochondrien genannt werden und im Zytoplasma der Zelle vorhanden sind.) Wir haben jeweils 46 Chromosomen, aus denen unsere DNA besteht, von denen 23 von unseren Müttern und 23 von unseren Vätern stammen. Davon sind 44 Autosomen und zwei Geschlechtschromosomen, die bestimmen, ob wir männlich oder weiblich sein sollen. (Mitochondriale DNA enthält dagegen viel weniger genetische Informationen und wird nur von unseren Müttern erhalten.)
In diesen Chromosomen liegen unsere Gene, unsere genetische Blaupause, die für die Übertragung der Informationen für jeden Prozess verantwortlich ist, der in unseren Zellen stattfinden wird. Unsere Gene können als eine Reihe von Buchstaben betrachtet werden, die Wörter und Sätze von Anweisungen bilden. Diese Wörter und Sätze kodieren für die Herstellung von Proteinen, die jeden zellulären Prozess steuern.
Wenn eines dieser Gene beispielsweise durch eine Mutation beschädigt wird, die die Reihe von "Buchstaben und Wörtern" in den Anweisungen verändert, kann ein abnormales Protein hergestellt werden, das wiederum eine fehlerhafte Funktion ausführt. Wenn eine Mutation in Proteinen auftritt, die das Wachstum einer Zelle regulieren, kann Krebs entstehen. Wenn diese Gene von Geburt an mutiert sind, können verschiedene erbliche Syndrome auftreten. Beispielsweise ist Mukoviszidose ein Zustand, bei dem ein Kind zwei mutierte Gene erbt, die ein Protein steuern, das die Kanäle reguliert, die für die Bewegung von Chlorid durch Zellen in den Schweißdrüsen verantwortlich sind , Verdauungsdrüsen und mehr. Das Ergebnis dieser einzelnen Mutation führt zu einer Verdickung des von diesen Drüsen produzierten Schleims und den daraus resultierenden Problemen, die mit diesem Zustand verbunden sind.
Genmutationen und KrebsWie Gene die Lebensdauer beeinflussen
Es bedarf keiner aufwändigen Studie, um festzustellen, dass unsere Gene zumindest eine gewisse Rolle für die Langlebigkeit spielen. Menschen, deren Eltern und Vorfahren länger gelebt haben, leben tendenziell länger und umgekehrt. Gleichzeitig wissen wir, dass die Genetik allein nicht die einzige Ursache für das Altern ist. Studien, die sich mit identischen Zwillingen befassen, zeigen, dass eindeutig etwas anderes vor sich geht. Eineiige Zwillinge mit identischen Genen leben nicht immer eine identische Anzahl von Jahren.
Einige Gene sind vorteilhaft und erhöhen die Langlebigkeit. Zum Beispiel würde das Gen, das einer Person hilft, Cholesterin zu metabolisieren, das Risiko einer Person für Herzerkrankungen verringern.
Einige Genmutationen werden vererbt und können die Lebensdauer verkürzen. Mutationen können jedoch auch nach der Geburt auftreten, da die Exposition gegenüber Toxinen, freien Radikalen und Strahlung Genveränderungen verursachen kann. (Nach der Geburt erworbene Genmutationen werden als erworbene oder somatische Genmutationen bezeichnet.) Die meisten Mutationen sind nicht schlecht für Sie. und einige können sogar von Vorteil sein. Das liegt daran, dass genetische Mutationen genetische Vielfalt schaffen, die die Bevölkerung gesund hält. Andere Mutationen, sogenannte stille Mutationen, haben überhaupt keine Auswirkungen auf den Körper.
Einige Gene sind bei Mutation schädlich, beispielsweise solche, die das Krebsrisiko erhöhen. Viele Menschen sind mit den BRCA1- und BRCA2-Mutationen vertraut, die für Brustkrebs prädisponieren. Diese Gene werden als Tumorsuppressorgene bezeichnet, die für Proteine kodieren, die die Reparatur beschädigter DNA steuern (oder die Eliminierung der Zelle mit beschädigter DNA, wenn eine Reparatur nicht möglich ist).
Verschiedene Krankheiten und Zustände im Zusammenhang mit vererbbaren Genmutationen können sich direkt auf die Lebensdauer auswirken. Dazu gehören Mukoviszidose, Sichelzellenanämie, Tay-Sachs-Krankheit und Huntington-Krankheit, um nur einige zu nennen.
Schlüsselkonzepte in der genetischen Theorie des Alterns
Die Schlüsselkonzepte in Genetik und Alterung umfassen mehrere wichtige Konzepte und Ideen, die von der Verkürzung der Telomere bis zu Theorien über die Rolle von Stammzellen beim Altern reichen.
Telomere
Am Ende jedes unserer Chromosomen befindet sich ein Stück "Junk" -DNA, die als Telomere bezeichnet wird. Telomere codieren keine Proteine, scheinen jedoch eine Schutzfunktion zu haben, die verhindert, dass sich die DNA-Enden an andere DNA-Stücke anlagern oder einen Kreis bilden. Jedes Mal, wenn sich eine Zelle teilt, wird etwas mehr von einem Telomer abgeschnitten. Schließlich. Es gibt keine dieser Junk-DNA mehr, und weiteres Schnipsen kann die Chromosomen und Gene schädigen, so dass die Zelle stirbt.
Im Allgemeinen kann sich die durchschnittliche Zelle 50 Mal teilen, bevor das Telomer aufgebraucht ist (Hayflick-Grenze). Krebszellen haben einen Weg gefunden, einen Teil des Telomers nicht zu entfernen und manchmal sogar zu ergänzen. Darüber hinaus durchlaufen einige Zellen wie weiße Blutkörperchen diesen Prozess der Telomerverkürzung nicht. Es scheint, dass während Gene in allen unseren Zellen das Codewort für das Enzym Telomerase haben, das die Verkürzung der Telomere hemmt und möglicherweise sogar zu einer Verlängerung führt, das Gen nur in Zellen wie Weiß "eingeschaltet" oder "exprimiert" wird, wie Genetiker sagen Blutzellen und Krebszellen. Wissenschaftler haben die Theorie aufgestellt, dass unsere Altersgrenze erweitert werden könnte, wenn diese Telomerase in anderen Zellen irgendwie eingeschaltet werden könnte (aber nicht so sehr, dass ihr Wachstum wie in Krebszellen durcheinander geraten würde).
Studien haben gezeigt, dass einige chronische Erkrankungen wie Bluthochdruck mit einer geringeren Telomeraseaktivität verbunden sind, während eine gesunde Ernährung und Bewegung mit längeren Telomeren verbunden sind. Übergewicht ist auch mit kürzeren Telomeren verbunden.
Langlebigkeitsgene
Langlebigkeitsgene sind spezifische Gene, die mit einem längeren Leben verbunden sind. Zwei Gene, die direkt mit der Langlebigkeit verbunden sind, sind SIRT1 (Sirtuin 1) und SIRT2. Wissenschaftler, die eine Gruppe von über 800 Personen ab 100 Jahren untersuchten, fanden drei signifikante Unterschiede bei den mit dem Altern verbundenen Genen.
Zellalterung
Zellalterung bezieht sich auf den Prozess, durch den Zellen im Laufe der Zeit zerfallen. Dies kann mit der Verkürzung der Telomere oder dem Prozess der Apoptose (oder des Zellsuizids) zusammenhängen, bei dem alte oder beschädigte Zellen entfernt werden.
Stammzellen
Pluripotente Stammzellen sind unreife Zellen, die das Potenzial haben, zu jeder Art von Zelle im Körper zu werden. Es wird vermutet, dass das Altern entweder mit der Erschöpfung von Stammzellen oder dem Verlust der Fähigkeit von Stammzellen zur Differenzierung oder Reifung zu verschiedenen Arten von Zellen zusammenhängt. Es ist wichtig zu beachten, dass sich diese Theorie nicht auf adulte Stammzellen bezieht embryonische Stammzellen. Im Gegensatz zu embryonalen Stammzellen können adulte Stammzellen nicht zu einem Zelltyp reifen, sondern nur zu einer bestimmten Anzahl von Zelltypen. Die meisten Zellen in unserem Körper sind differenziert oder voll ausgereift, und Stammzellen sind nur eine kleine Anzahl der im Körper vorhandenen Zellen.
Ein Beispiel für einen Gewebetyp, bei dem mit dieser Methode eine Regeneration möglich ist, ist die Leber. Dies steht im Gegensatz zu Gehirngewebe, dem normalerweise dieses Regenerationspotential fehlt. Es gibt jetzt Hinweise darauf, dass Stammzellen selbst im Alterungsprozess betroffen sein können, aber diese Theorien ähneln dem Henne-Ei-Problem. Es ist nicht sicher, ob das Altern aufgrund von Veränderungen in Stammzellen auftritt oder ob stattdessen Veränderungen in Stammzellen auf den Alterungsprozess zurückzuführen sind.
Epigenetik
Epigenetik bezieht sich auf die Expression von Genen. Mit anderen Worten, ein Gen kann vorhanden sein, kann aber entweder ein- oder ausgeschaltet werden. Wir wissen, dass es einige Gene im Körper gibt, die nur für einen bestimmten Zeitraum eingeschaltet sind. Das Gebiet der Epigenetik hilft Wissenschaftlern auch zu verstehen, wie Umweltfaktoren im Rahmen der Genetik wirken können, um Krankheiten entweder zu schützen oder für sie zu prädisponieren.
Woher kommen Stammzellen?Drei primäre genetische Theorien des Alterns
Wie oben erwähnt, gibt es eine signifikante Menge an Beweisen, die die Bedeutung von Genen für das erwartete Überleben untersuchen. Bei der Betrachtung genetischer Theorien werden diese in drei Grundgedanken unterteilt.
- Die erste Theorie besagt, dass das Altern mit Mutationen zusammenhängt, die mit dem langfristigen Überleben zusammenhängen, und dass das Altern mit der Anhäufung genetischer Mutationen zusammenhängt, die nicht repariert werden.
- Eine andere Theorie besagt, dass das Altern mit den Spätfolgen bestimmter Gene zusammenhängt und als pleiotroper Antagonismus bezeichnet wird.
- Eine weitere Theorie, die auf dem Überleben in Opossums basiert, besagt, dass eine Umgebung, in der nur wenige Gefahren für die Beeinträchtigung der Lebenserwartung bestehen, zu einer Zunahme von Mitgliedern führen würde, deren Mutationen den Alterungsprozess verlangsamen.
Beweise hinter der Theorie
Es gibt mehrere Beweiswege, die zumindest teilweise eine genetische Theorie des Alterns stützen.
Der vielleicht stärkste Beweis für die genetische Theorie sind die beträchtlichen speziesspezifischen Unterschiede im maximalen Überleben, wobei einige Arten (wie Schmetterlinge) eine sehr kurze Lebensdauer haben und andere, wie Elefanten und Wale, unseren ähnlich sind. Innerhalb einer einzelnen Art ist das Überleben ähnlich, aber das Überleben kann zwischen zwei Arten, die ansonsten ähnlich groß sind, sehr unterschiedlich sein.
Zwillingsstudien unterstützen auch eine genetische Komponente, da eineiige Zwillinge (monozygote Zwillinge) in Bezug auf die Lebenserwartung viel ähnlicher sind als nicht identische oder dizygote Zwillinge. Bewertung identischer Zwillinge, die zusammen aufgezogen wurden, und Gegenüberstellung mit identischen Zwillingen, die auseinandergezogen werden können dazu beitragen, Verhaltensfaktoren wie Ernährung und andere Lebensgewohnheiten als Ursache für familiäre Trends in der Langlebigkeit herauszusondern.
Weitere Beweise in großem Maßstab wurden gefunden, indem die Wirkung genetischer Mutationen bei anderen Tieren untersucht wurde. Bei einigen Würmern sowie einigen Mäusen kann eine einzelne Genmutation das Überleben um über 50 Prozent verlängern.
Darüber hinaus finden wir Hinweise auf einige der spezifischen Mechanismen der Gentheorie. Direkte Messungen der Telomerlänge haben gezeigt, dass Telomere anfällig für genetische Faktoren sind, die die Alterungsrate beschleunigen können.
Beweise gegen genetische Theorien des Alterns
Eines der stärkeren Argumente gegen eine genetische Theorie des Alterns oder eine "programmierte Lebensdauer" kommt aus einer evolutionären Perspektive. Warum sollte es eine bestimmte Lebensdauer geben, die über die Reproduktion hinausgeht? Mit anderen Worten, welchen "Zweck" gibt es für das Leben, nachdem sich eine Person reproduziert hat und lange genug am Leben war, um ihre Nachkommen bis ins Erwachsenenalter zu erziehen?
Aus dem, was wir über Lebensstil und Krankheit wissen, geht auch hervor, dass es viele andere Faktoren beim Altern gibt. Eineiige Zwillinge können je nach Exposition, Lebensstil (z. B. Rauchen) und Bewegungsmustern sehr unterschiedliche Lebensdauern haben.
Das Fazit
Es wurde geschätzt, dass Gene maximal 35 Prozent der Lebensdauer erklären können, aber es gibt noch mehr, die wir über das Altern nicht verstehen, als wir verstehen. Insgesamt ist es wahrscheinlich, dass das Altern ein multifaktorieller Prozess ist, was bedeutet, dass dies wahrscheinlich ist eine Kombination mehrerer Theorien. Es ist auch wichtig zu beachten, dass sich die hier diskutierten Theorien nicht gegenseitig ausschließen. Das Konzept der Epigenetik oder ob ein vorhandenes Gen "exprimiert" wird oder nicht, kann unser Verständnis weiter trüben.
Neben der Genetik gibt es noch andere Determinanten des Alterns, wie z. B. unser Verhalten, unsere Exposition und einfach nur Glück. Sie sind nicht zum Scheitern verurteilt, wenn Ihre Familienmitglieder dazu neigen, jung zu sterben, und Sie können Ihre Gesundheit nicht ignorieren, selbst wenn Ihre Familienmitglieder dazu neigen, lange zu leben.
Was können Sie tun, um das "genetische" Altern Ihrer Zellen zu reduzieren?
Wir lernen, uns gesund zu ernähren und aktiv zu sein, und diese Lebensstilfaktoren sind wahrscheinlich genauso wichtig, egal wie sehr unsere Genetik am Altern beteiligt ist. Dieselben Praktiken, die die Organe und Gewebe unseres Körpers gesund zu halten scheinen, können auch unsere Gene und Chromosomen gesund halten.
Unabhängig von den besonderen Ursachen des Alterns kann es einen Unterschied machen zu:
- Übung - Studien haben gezeigt, dass körperliche Aktivität nicht nur die Herz- und Lungenfunktion verbessert, sondern auch die Telomere verlängert.
- Ernähre dich gesund - Eine Ernährung mit viel Obst und Gemüse ist mit einer höheren Telomeraseaktivität verbunden (in der Tat weniger Verkürzung der Telomere in deinen Zellen). Eine Ernährung mit hohem Omega-3-Fettsäuregehalt ist mit längeren Telomeren verbunden, eine Ernährung mit hohem Omega-6-Fettsäuregehalt ist jedoch umgekehrt und mit kürzeren Telomeren verbunden. Darüber hinaus ist die Aufnahme von Soda Pop mit kürzeren Telomeren verbunden. Reservatrol, die Zutat, die für die Aufregung beim Trinken von Rotwein verantwortlich ist (aber auch in alkoholfreiem rotem Traubensaft enthalten ist), scheint das Langlebigkeitsprotein SIRT zu aktivieren
- Stress abbauen
- Vermeiden Sie Karzinogene
- Aufrechterhaltung eines gesunden Gewichts - Fettleibigkeit ist nicht nur mit einigen der oben genannten genetischen Mechanismen im Zusammenhang mit dem Altern verbunden (z. B. erhöhte Verkürzung der Telomere), sondern wiederholte Studien haben auch Langlebigkeitsvorteile im Zusammenhang mit Kalorieneinschränkungen festgestellt. Das erste Prinzip bei Krebs Der vom American Institute for Research on Cancer vorgebrachte Lebensstil der Prävention - so schlank wie möglich zu sein, ohne untergewichtig zu sein - könnte eine Rolle für die Langlebigkeit sowie die Krebsprävention und die Prävention des Wiederauftretens von Krebs spielen.