Bagaimana Gen Menimbulkan Penuaan dan Bagaimana Anda Boleh "Mengubah" Gen Anda
DNA anda mungkin meramalkan lebih banyak tentang anda daripada cara anda melihat. Menurut teori genetik penuaan, gen anda (serta mutasi dalam gen tersebut) bertanggungjawab untuk berapa lama anda akan hidup. Inilah yang perlu anda ketahui mengenai gen dan panjang umur, dan di mana genetik sesuai di antara pelbagai teori penuaan.
Teori Genetik Penuaan - Definisi
Teori genetik penuaan menyatakan bahawa jangka hayat adalah sebahagian besarnya ditentukan oleh gen-gen yang kita warisi.
Mengikut teori, usia panjang kita ditentukan terutamanya pada saat pembuahan dan sebahagian besar bergantung kepada ibu bapa dan gen mereka.
Dasar di sebalik teori ini ialah segmen DNA yang berlaku pada akhir kromosom, yang disebut telomeres , menentukan jangka hayat maksimum sel. Telomeres adalah kepingan DNA "sampah" pada akhir kromosom yang menjadi lebih pendek setiap kali sel membahagi. Telomer ini menjadi lebih pendek dan lebih pendek dan akhirnya sel-sel tidak dapat membahagikan tanpa kehilangan kepingan penting DNA.
Sebelum membincangkan tentang bagaimana genetik mempengaruhi penuaan, dan hujah-hujah untuk dan terhadap teori ini, sangat berguna untuk membincangkan secara ringkas kategori utama teori penuaan dan beberapa teori tertentu dalam kategori ini. Pada masa kini tidak ada satu teori atau bahkan satu kategori teori yang dapat menjelaskan segala yang kita perhatikan dalam proses penuaan.
Teori Penuaan
Terdapat dua kategori utama teori penuaan yang berbeza secara asasnya dalam apa yang boleh dirujuk sebagai "tujuan" penuaan. Dalam kategori pertama, penuaan pada asasnya adalah kemalangan; pengumpulan kerosakan dan haus dan lusuh kepada tubuh yang akhirnya menyebabkan kematian. Sebaliknya, teori penuaan yang diprogramkan melihat penuaan sebagai proses yang disengajakan, dikawal dengan cara yang dapat disamakan dengan fasa-fasa kehidupan lain seperti akil baligh.
Teori ralat termasuk beberapa teori berasingan termasuk:
- Pakai dan pemedih mata penuaan
- Kadar teori penuaan hidup
- Teori cross-link protein sekali lagi
- Teori radikal bebas penuaan
- Teori mutasi somatik penuaan
Teori-teori penuaan yang diprogram juga dipecahkan kepada kategori yang berlainan berdasarkan kaedah di mana tubuh kita diprogramkan untuk umur dan mati.
- Umur yang diprogramkan - Tuntutan jangka panjang diprogramkan bahawa kehidupan ditentukan oleh menghidupkan dan mematikan gen yang berurutan.
- Teori penuaan endokrin
- Teori imunologi penuaan
Terdapat tumpang tindih yang ketara di antara teori-teori ini dan juga kategori-kategori teori penuaan.
Gen dan Fungsi Badan
Sebelum membincangkan konsep utama yang berkaitan dengan penuaan dan genetik, mari kita tinjau apa DNA kita dan beberapa cara asas di mana gen mempengaruhi umur kita.
Gen kami terkandung dalam DNA kami yang terdapat dalam nukleus (kawasan dalam) setiap sel dalam badan kita. (Terdapat juga DNA mitokondria dalam organell yang dipanggil mitokondria yang terdapat dalam sitoplasma sel.) Kita masing-masing mempunyai 46 kromosom yang membentuk DNA kita, 23 daripadanya berasal dari ibu kita dan 23 yang berasal dari nenek moyang kita. Dari jumlah ini, 44 adalah autosom, dan dua adalah kromosom seks, yang menentukan sama ada kita lelaki atau perempuan.
(DNA mitokondria, sebaliknya, membawa lebih kurang maklumat genetik dan diterima daripada hanya ibu kita.)
Di dalam kromosom ini terletak pada gen kami, bluepirint genetik kami bertanggungjawab untuk membawa maklumat untuk setiap proses yang akan berlaku di dalam sel. Gen kita boleh dibayangkan sebagai satu siri surat yang membentuk kata-kata dan ayat arahan. Kata-kata dan ayat-ayat ayat ini untuk pembuatan protein yang mengawal setiap proses selular.
Jika mana-mana gen ini rosak, sebagai contoh, oleh mutasi yang mengubah siri "huruf dan perkataan" dalam arahan, protein yang tidak normal boleh dihasilkan, yang seterusnya, melakukan fungsi yang cacat.
Jika mutasi berlaku dalam protein yang mengawal pertumbuhan sel, kanser boleh menyebabkan. Sekiranya gen ini bermutasi sejak lahir, pelbagai sindrom keturunan mungkin berlaku. Sebagai contoh, fibrosis kistik adalah satu keadaan di mana seorang kanak-kanak mewarisi dua gen yang bermutasi mengawal protein yang mengawal saluran yang bertanggungjawab untuk pergerakan klorida merentas sel-sel dalam kelenjar peluh, kelenjar pencernaan, dan banyak lagi. Hasil dari mutasi tunggal ini menghasilkan penebalan lendir yang dihasilkan oleh kelenjar-kelenjar ini, dan masalah yang dihasilkan yang berkaitan dengan kondisi ini.
Bagaimana Jangkaan Tempoh Impak
Ia tidak mengambil kajian rumit untuk menentukan bahawa gen kita memainkan sekurang-kurangnya beberapa peranan dalam umur panjang. Orang yang ibu bapa dan nenek moyangnya hidup lebih lama, cenderung hidup lebih lama dan sebaliknya. Pada masa yang sama, kita tahu bahawa genetik sahaja bukanlah satu-satunya penyebab penuaan. Pengajian melihat kembar identik mendedahkan bahawa ada sesuatu yang jelas berlaku; kembar identik yang mempunyai gen yang serupa tidak selalu hidup dalam bilangan tahun yang sama.
Sesetengah gen bermanfaat dan meningkatkan panjang umur. Sebagai contoh, gen yang membantu seseorang memetabolisme kolesterol akan mengurangkan risiko penyakit jantung seseorang.
Sesetengah mutasi gen diwarisi, dan boleh memendekkan jangka hayat. Walau bagaimanapun, mutasi juga boleh berlaku selepas kelahiran , kerana pendedahan kepada toksin, radikal bebas dan radiasi boleh menyebabkan perubahan gen. (Mutasi gen yang diperoleh selepas lahir disebut sebagai mutasi gen yang diperoleh atau mutasi somatik.) Kebanyakan mutasi tidak baik bagi anda, dan ada juga yang boleh memberi manfaat. Itu kerana mutasi genetik mewujudkan kepelbagaian genetik, yang menjadikan populasi sihat. Mutasi lain, yang dipanggil mutasi senyap, tidak mempunyai kesan pada badan sama sekali.
Beberapa gen, apabila bermutasi adalah berbahaya, seperti yang meningkatkan risiko kanser. Ramai orang biasa dengan mutasi BRCA1 dan BRCA2 yang terdedah kepada kanser payudara. Gen ini dirujuk sebagai gen penindas tumor yang mengandungi kod bagi protein yang mengawal pembaikan DNA yang rosak (atau penghapusan sel dengan DNA yang rosak jika pembaikan tidak mungkin.)
Pelbagai penyakit dan keadaan yang berkaitan dengan mutasi gen ternakan boleh menjejaskan jangka hayat secara langsung. Ini termasuk fibrosis kistik , anemia sel sabit , penyakit Tay-Sachs dan penyakit Huntington , untuk menamakan beberapa.
Konsep Utama dalam Teori Genetik Penuaan
Konsep utama dalam genetik dan penuaan termasuk beberapa konsep dan idea penting yang terdiri dari telomere shortening to theories tentang peranan sel stem dalam penuaan.
Telomeres - Pada akhir setiap kromosom kita terdapat sekeping DNA "sampah" yang dipanggil telomer . Telomeres tidak kod untuk sebarang protein tetapi kelihatan mempunyai fungsi perlindungan, mengekalkan hujung DNA daripada melekat pada kepingan DNA lain atau membentuk bulatan. Setiap kali sel membahagi sedikit lebih telemore akan terputus. Akhirnya. tidak ada satupun sampah DNA yang tersisa, dan potongan selanjutnya dapat merosakkan kromosom dan gen supaya sel mati.
Selalunya, sel purata dapat membahagikan 50 kali sebelum telomere digunakan (had Hayflick). Sel-sel kanser telah mencari cara untuk tidak mengeluarkan, dan kadang-kadang juga menambah, satu bahagian telomere. Di samping itu, beberapa sel seperti sel darah putih tidak menjalani proses pemendekan telomere ini . Nampaknya walaupun gen dalam semua sel kita mempunyai kata kod untuk enzim telomerase yang menghalang telomere memendekkan dan mungkin juga menyebabkan memanjang, gen hanya "dihidupkan" atau "dinyatakan" sebagai ahli genetik mengatakan, dalam sel seperti putih sel darah dan sel kanser. Para saintis telah berteori bahawa jika telomerase ini entah bagaimana boleh dihidupkan dalam sel lain (tetapi tidak begitu banyak bahawa pertumbuhan mereka akan menjadi seperti sel kanser) dalam batasan usia kita boleh diperluaskan.
Kajian mendapati bahawa beberapa keadaan kronik seperti tekanan darah tinggi dikaitkan dengan aktiviti telomerase yang kurang manakala diet dan senaman yang sihat dikaitkan dengan telomer yang lebih lama. Berat badan juga dikaitkan dengan telomer yang lebih pendek.
Gen panjang umur - Gen panjang umur adalah gen spesifik yang dikaitkan dengan hidup lebih lama. Dua gen yang berkaitan secara langsung dengan umur panjang ialah SIRT1 (sirtruin 1) dan SIRT2. Para saintis melihat sekumpulan lebih 800 orang berumur 100 tahun atau lebih, mendapati tiga perbezaan ketara dalam gen yang berkaitan dengan penuaan.
Senescence sel - senescence sel merujuk kepada proses yang mana sel-sel mereput dari masa ke masa. Ini boleh dikaitkan dengan pemendekan telomer, atau proses apoptosis (atau bunuh diri sel) di mana sel-sel tua atau yang rosak dikeluarkan.
Sel stem - Sel stem pluripotent adalah sel yang tidak matang yang berpotensi menjadi sebarang jenis sel dalam tubuh. Ia berteori bahawa penuaan mungkin berkaitan dengan sama ada penipisan sel stem atau kehilangan keupayaan sel stem untuk membezakan atau matang ke dalam pelbagai jenis sel. Penting untuk diperhatikan bahawa teori ini merujuk kepada sel stem dewasa, bukan sel stem embrionik. Tidak seperti sel stem embrio, sel-sel stem dewasa tidak boleh matang dalam apa-apa jenis sel tetapi hanya sebilangan jenis sel tertentu. Kebanyakan sel-sel dalam badan kita dibezakan, atau sepenuhnya matang, dan sel-sel stem hanya sebilangan kecil sel yang ada di dalam badan.
Satu contoh jenis tisu di mana regenerasi boleh dilakukan dengan kaedah ini adalah hati. Ini berbeza dengan tisu otak yang biasanya tidak mempunyai potensi pertumbuhan semula ini. Kini terdapat bukti bahawa sel stem sendiri mungkin terjejas dalam proses penuaan, tetapi teori ini sama dengan masalah ayam dan telur. Ia tidak pasti penuaan berlaku disebabkan oleh perubahan sel stem, atau, jika sebaliknya, perubahan sel stem adalah disebabkan oleh proses penuaan.
Epigenetics - Epigenetics merujuk kepada ungkapan gen. Dalam erti kata lain, gen mungkin hadir tetapi boleh dihidupkan atau dimatikan. Kita tahu bahawa terdapat beberapa gen dalam badan yang dihidupkan untuk tempoh tertentu sahaja. Bidang epigenetik juga membantu para saintis memahami bagaimana faktor persekitaran dapat berfungsi dalam kekangan genetik untuk melindungi atau meragukan penyakit.
Tiga Teori Genetik Utama Penuaan
Seperti yang dinyatakan di atas, terdapat banyak bukti yang menunjukkan pentingnya gen dalam kelangsungan hidup. Ketika melihat teori-teori genetik, ini dipecah menjadi tiga pemikiran utama.
- Teori pertama mendakwa bahawa penuaan berkaitan dengan mutasi yang berkaitan dengan survival jangka panjang dan penuaan itu berkaitan dengan pengumpulan mutasi genetik yang tidak diperbaiki.
- Teori lain ialah penuaan berkaitan dengan kesan akhir gen tertentu, dan dirujuk sebagai antagonisme pleiotropik.
- Teori lain yang dicadangkan berdasarkan kelangsungan hidup opossum, ialah persekitaran yang menimbulkan sedikit bahaya untuk mengganggu jangka hayat akan mengakibatkan peningkatan anggota yang mengalami mutasi yang melambatkan proses penuaan.
Bukti Di Sebalik Teori
Terdapat beberapa jalan bukti yang menyokong teori genetik penuaan, sekurang-kurangnya sebahagiannya.
Mungkin bukti yang kuat untuk menyokong teori genetik adalah perbezaan spesies yang spesifik dalam survival maksimal, dengan beberapa spesies (seperti kupu-kupu) yang mempunyai kehidupan yang sangat pendek, dan yang lain, seperti gajah dan ikan paus, sama dengan kita. Dalam spesies tunggal, kelangsungan hidup adalah sama, tetapi kelangsungan hidup boleh sangat berbeza antara dua spesies yang sebaliknya serupa.
Kajian kembar juga menyokong komponen genetik, kerana kembar identik (kembar monozigotik) jauh lebih serupa dari segi jangka hayat daripada kembar yang tidak identik atau dizygotik. Menilai kembar identik yang telah dibesarkan bersama dan membezakannya dengan kembar identik yang dibesarkan dapat membantu memisahkan faktor perilaku seperti pemakanan dan gaya hidup yang lain sebagai punca trend keluarga dalam jangka hayat.
Bukti lanjut pada skala yang luas telah dijumpai dengan melihat kesan mutasi genetik pada haiwan lain. Dalam sesetengah cacing dan juga beberapa tikus, mutasi gen tunggal boleh memanjangkan kelangsungan hidup lebih dari 50 peratus.
Di samping itu, kami mencari bukti untuk beberapa mekanisme khusus yang terlibat dalam teori genetik. Pengukuran langsung telomere telah menunjukkan bahawa telomeres terdedah kepada faktor genetik yang boleh mempercepatkan kadar penuaan.
Bukti Menentang Teori Genetik Penuaan
Salah satu hujah yang lebih kuat terhadap teori genetik penuaan atau "jangka hayat yang diprogramkan" berasal dari perspektif evolusi. Mengapa ada jangka hayat tertentu di luar pembiakan? Dalam erti kata lain, apa "tujuan" ada untuk hidup selepas seseorang telah diterbitkan semula dan hidup cukup lama untuk menaikkan keturunan mereka ke dewasa?
Ia juga jelas dari apa yang kita tahu tentang gaya hidup dan penyakit yang terdapat banyak faktor lain dalam penuaan. Kembar yang sama mungkin mempunyai lifespans yang sangat berbeza bergantung kepada pendedahan mereka, faktor gaya hidup mereka (seperti merokok) dan corak aktiviti fizikal.
Garisan bawah
Telah dianggarkan bahawa gen dapat menjelaskan maksimum 35 peratus jangka hayat, tetapi masih banyak lagi yang kita tidak faham tentang penuaan daripada yang kita faham. Secara keseluruhannya, kemungkinan penuaan adalah proses multifactorial, yang bermaksud bahawa ia mungkin merupakan kombinasi dari beberapa teori. Ia juga penting untuk diperhatikan bahawa teori-teori yang dibincangkan di sini tidaklah saling eksklusif. Konsep epigenetik, atau sama ada atau tidak gen yang hadir adalah "dinyatakan" dapat melampaui pemahaman kita.
Sebagai tambahan kepada genetik, terdapat penentu lain dalam penuaan seperti tingkah laku, pendedahan, dan nasib semata-mata. Anda tidak akan ditakdirkan jika ahli keluarga anda cenderung meninggal dunia, dan anda tidak boleh mengabaikan kesihatan anda sekiranya ahli keluarga anda cenderung hidup lama.
Apa yang Boleh Anda Lakukan untuk Mengurangkan Penuaan "Genetik" Sel Anda?
Kami diajar untuk makan makanan yang sihat dan aktif dan faktor gaya hidup ini mungkin sama penting tidak kira berapa genetik kita terlibat dalam penuaan. Amalan yang sama yang seolah-olah menjaga organ-organ dan tisu-nikmat tubuh kita juga boleh menjaga gen dan kromosom kita sihat.
Tidak kira punca-punca penuaan tertentu, ia boleh memberi perbezaan kepada:
- Latihan - Pengajian telah mendapati bahawa aktiviti fizikal tidak hanya membantu fungsi jantung dan paru-paru anda dengan baik, tetapi senaman memanjangkan telomeres.
- Makan makanan yang sihat - Diet tinggi buah-buahan dan sayur-sayuran dikaitkan dengan aktiviti telomerase yang lebih besar (berkuat kuasa, kurang memendekkan telomeres di sel anda). Diet tinggi dalam asid omega-3-lemak dikaitkan dengan telomer yang lebih lama tetapi diet yang tinggi dalam asid omega-6-lemak adalah bertentangan dan dikaitkan dengan telomer yang lebih pendek. Di samping itu, pengambilan soda pop dikaitkan dengan telomer yang lebih pendek. Reservatrol, bahan yang bertanggungjawab untuk keseronokan untuk minum arak merah (tetapi juga terdapat dalam jus anggur merah bukan alkohol) muncul untuk mengaktifkan SIRT protein panjang umur
- Kurangkan tekanan
- Elakkan karsinogen
- Mengekalkan berat badan yang sihat - Bukan sahaja obesiti dikaitkan dengan beberapa mekanisme genetik yang dikaitkan dengan penuaan yang disebut di atas (seperti peningkatan telomer), tetapi kajian berulang telah menemui manfaat panjang umur yang berkaitan dengan sekatan kalori. Prinsip pertama dalam gaya hidup pencegahan kanser yang dikemukakan oleh Institut Penyelidikan Kanser Amerika -begitu mungkin tanpa berat badan - mungkin memainkan peranan dalam umur panjang serta pencegahan kanser dan pencegahan kanser berulang.
Sumber:
Jin, K. Teori Biologi Moden Penuaan. Penuaan dan penyakit . 2010. 1 (2): 72-74.
Kasper, Dennis, Anthony Fauci, Stephen Hauser, Dan Longo, dan J. Jameson. Prinsip Perubatan Dalaman Harrison. New York: Pendidikan McGraw-Hill, 2015. Cetak.
Kumar, Vinay, Abul K. Abbas, Jon C. Aster, dan James A. Perkins. Robbins dan Cotran Dasar Penyakit Pathologi. Philadelphia, PA: Elsevier / Saunders, 2015. Cetak.
Leung, C., Laraia, B., Needham, B. et al. Soda dan Penuaan Sel: Persatuan Antara Penggunaan Minuman Gula-Gula dan Panjang Telomere Leukocyte dalam Orang Dewasa yang Sihat Daripada Survei Peperiksaan Kesihatan dan Pemakanan Kebangsaan. Jurnal Kesihatan Awam Amerika . 2014. 104 (12): 2425-31.
Smith, J., dan R. Daniel. Sel Stem dan Penuaan: Isu Ayam-Atau-Telur-Isu ?. Penuaan dan penyakit . 2012. 3 (3): 260-267.