Was ist die genetische Theorie des Alterns?

Ihre DNA kann mehr über Sie aussagen, als Sie aussehen. Nach der genetischen Theorie des Alterns sind Ihre Gene (ebenso wie Mutationen in diesen Genen) für Ihre Lebenszeit verantwortlich. Hier ist, was Sie über Gene und Langlebigkeit wissen sollten, und wo Genetik in die verschiedenen Theorien des Alterns passt.

Genetische Alternstheorie – Definition

Die genetische Theorie des Alterns besagt, dass die Lebenserwartung maßgeblich durch die von uns ererbten Gene bestimmt wird.

Nach der Theorie wird unsere Langlebigkeit in erster Linie im Moment der Empfängnis bestimmt und hängt weitgehend von unseren Eltern und ihren Genen ab.

Die Grundlage dieser Theorie ist, dass Segmente der DNA, die am Ende der Chromosomen auftreten, Telomere genannt, die maximale Lebensdauer einer Zelle bestimmen. Telomere sind Stücke von "Müll" -DNA am Ende der Chromosomen, die jedes Mal kürzer werden, wenn sich eine Zelle teilt. Diese Telomere werden kürzer und kürzer und schließlich können sich die Zellen nicht teilen, ohne wichtige DNA-Stücke zu verlieren.

Bevor wir uns mit der Frage beschäftigen, wie sich die Genetik auf das Altern auswirkt, und die Argumente für und gegen diese Theorie, ist es hilfreich, kurz die primären Kategorien von Alterungstheorien und einige der spezifischen Theorien in diesen Kategorien zu diskutieren. Gegenwärtig gibt es keine Theorie oder gar eine Kategorie von Theorien, die alles erklären können, was wir im Alterungsprozess beobachten.

Theorien des Alterns

Es gibt zwei Hauptkategorien von Alterungstheorien, die sich grundlegend unterscheiden in dem, was als "Zweck" des Alterns bezeichnet werden kann. In der ersten Kategorie ist Altern im Wesentlichen ein Unfall; eine Ansammlung von Schäden und Verschleiß an den Körper, die schließlich zum Tod führt. Im Gegensatz dazu betrachten die Theorien des programmierten Alterns das Altern als einen intentionalen Prozess, der auf eine Art und Weise gesteuert wird, die mit anderen Phasen des Lebens wie der Pubertät vergleichbar ist.

Fehler Theorien enthalten mehrere separate Theorien einschließlich:

  • Verschleiß-Theorie des Alterns
  • Rate der lebenden Theorie des Alterns
  • Protein-Vernetzung-Theorie von wieder
  • Freie Radikale Theorie des Alterns
  • Somatische Mutation Theorie des Alterns

Programmierte Theorien des Alterns sind auch in verschiedene Kategorien unterteilt, basierend auf der Methode, in der unser Körper programmiert ist zu altern und zu sterben.

  • Programmierte Langlebigkeit – Programmierte Langlebigkeit behauptet, dass das Leben durch sequenzielles 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 im Zusammenhang mit Altern und Genetik diskutieren, wollen wir uns ansehen, was unsere DNA ist und welche grundlegenden Mechanismen Gene beeinflussen, die unsere Lebensdauer beeinflussen.

Unsere Gene sind in unserer DNA enthalten, die im Kern (innerer Bereich) jeder Zelle in unserem Körper vorhanden ist. (In den als Mitochondrien bezeichneten Organellen, die im Zytoplasma der Zelle vorkommen, ist auch mitochondriale DNA vorhanden.) Wir haben jeweils 46 Chromosomen, aus denen unsere DNA besteht, 23 davon stammen von unseren Müttern und 23 stammen von unseren Vätern. Von diesen sind 44 Autosome und zwei sind die Geschlechtschromosomen, die bestimmen, ob wir männlich oder weiblich sein sollen.

(Mitochondriale DNA hingegen trägt viel weniger genetische Information und wird nur von unseren Müttern erhalten.)

Innerhalb dieser Chromosomen liegen unsere Gene, unsere genetische Blaupyrinthe, die für die Übertragung der Informationen für jeden Prozess verantwortlich sind, der in unseren Zellen stattfindet. 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 beschädigt wird, zum Beispiel durch eine Mutation, die die Reihe von "Buchstaben und Wörtern" in den Anweisungen ändert, 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. Zum Beispiel ist Mukoviszidose ein Zustand, in dem ein Kind zwei mutierte Gene erbt, die ein Protein kontrollieren, das Kanäle reguliert, die für die Bewegung von Chlorid über Zellen in den Schweißdrüsen, Verdauungsdrüsen und mehr verantwortlich sind. Das Ergebnis dieser einzelnen Mutation führt zu einer Verdickung von Schleim, der durch diese Drüsen produziert wird, und den resultierenden Problemen, die mit diesem Zustand verbunden sind.

Wie Gene die Lebenserwartung beeinflussen

Es braucht keine aufwendige Studie, um zu bestimmen, dass unsere Gene zumindest eine Rolle in der Langlebigkeit spielen. Menschen, deren Eltern und Vorfahren länger gelebt haben, neigen dazu, länger zu leben und umgekehrt. Gleichzeitig wissen wir, dass Genetik allein nicht die einzige Ursache für das Altern ist. Studien, die eineiige Zwillinge betrachten, zeigen, dass offensichtlich etwas anderes vor sich geht; Eineiige Zwillinge mit identischen Genen leben nicht immer gleich lang.

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 reduzieren.

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. (Genmutationen, die nach der Geburt erworben wurden, werden als erworbene oder somatische Genmutationen bezeichnet.) Die meisten Mutationen sind nicht schlecht für Sie und manche können sogar von Vorteil sein. Denn genetische Mutationen schaffen genetische Vielfalt, die die Populationen gesund erhält. Andere Mutationen, so genannte stille Mutationen, haben keinerlei Auswirkungen auf den Körper.

Einige Gene, wenn mutiert sind schädlich, wie diejenigen, die das Risiko von Krebs erhöhen. Viele Menschen sind mit den Mutationen BRCA1 und BRCA2 vertraut, die für Brustkrebs prädisponieren. Diese Gene werden als Tumorsuppressorgene bezeichnet, die für Proteine ​​kodieren, die die Reparatur beschädigter DNA kontrollieren (oder die Eliminierung der Zelle mit geschädigter DNA, falls eine Reparatur nicht möglich ist).

Verschiedene Krankheiten und Bedingungen, die mit vererbbaren Genmutationen zusammenhängen, können sich direkt auswirken Lebensdauer. Dazu gehören zystische Fibrose, Sichelzellenanämie, Tay-Sachs-Krankheit und Huntington-Krankheit, um nur einige zu nennen.

Schlüsselkonzepte der genetischen Alterstheorie

Die Schlüsselkonzepte der Genetik und des Alterns umfassen mehrere wichtige Konzepte und Ideen, die von der Verkürzung der Telomere bis zu Theorien über die Rolle von Stammzellen im Alter reichen.

Telomere At – Am Ende jedes unserer Chromosomen liegt ein Stück "Müll" DNA namens Telomere. Telomere kodieren keine Proteine, scheinen aber eine schützende Funktion zu haben, indem sie verhindern, dass die DNA-Enden an anderen DNA-Stücken haften oder einen Kreis bilden. Jedes Mal, wenn sich eine Zelle teilt, wird ein bisschen mehr Telemore abgeschnitten. Schließlich. es gibt nichts von dieser Müll-DNA, und weiteres Schneiden kann die Chromosomen und Gene schädigen, so dass die Zelle stirbt. Im Allgemeinen ist die durchschnittliche Zelle in der Lage, sich 50 Mal zu teilen, bevor das Telomer aufgebraucht ist (das Hayflick-Limit). Krebszellen haben einen Weg gefunden, einen Teil des Telomers nicht zu entfernen und manchmal sogar hinzuzufügen. Darüber hinaus durchlaufen einige Zellen, wie z. B. 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 Telomerverkürzung inhibiert und möglicherweise sogar verlängert, das Gen nur wie Genetiker in Zellen wie weiß "angeschaltet" oder "exprimiert" wird Blutzellen und Krebszellen. Wissenschaftler haben theoretisiert, dass, wenn diese Telomerase irgendwie in anderen Zellen angeschaltet werden könnte (aber nicht so sehr, dass ihr Wachstum drunter und drüber gehen würde wie in Krebszellen) unsere Altersgrenze erweitert werden könnte.

Studien haben gezeigt, dass einige chronische Erkrankungen wie hoher Blutdruck mit weniger Telomerase-Aktivität verbunden sind, während eine gesunde Ernährung und Bewegung mit längeren Telomeren verbunden sind. Übergewicht ist auch mit kürzeren Telomeren assoziiert.

Langlebigkeitsgene

– Langlebigkeitsgene sind spezifische Gene, die mit längerem Leben verbunden sind. Zwei Gene, die direkt mit Langlebigkeit assoziiert sind, sind SIRT1 (Sirtuin 1) und SIRT2. Wissenschaftler, die eine Gruppe von über 800 Menschen im Alter von 100 oder älter betrachteten, fanden drei signifikante Unterschiede in Genen, die mit dem Altern assoziiert sind. Zellseneszenz

– Zellseneszenz bezeichnet den Prozess, bei dem Zellen im Laufe der Zeit abfallen. Dies kann mit der Verkürzung der Telomere oder dem Prozess der Apoptose (oder des Zellsuizids) in Verbindung stehen, in dem alte oder beschädigte Zellen entfernt werden. Stammzellen

– Pluripotente Stammzellen sind unreife Zellen, die zu jeder Art von Zelle im Körper werden können. Es wird angenommen, dass Altern mit der Erschöpfung von Stammzellen oder dem Verlust der Fähigkeit von Stammzellen, sich zu differenzieren oder zu verschiedenen Arten von Zellen zu reifen, in Verbindung gebracht werden kann. Es ist wichtig zu beachten, dass sich diese Theorie auf adulte Stammzellen bezieht, nicht auf embryonale Stammzellen. Anders als embryonale Stammzellen können adulte Stammzellen nicht zu irgendeiner Art von Zelle, sondern nur zu einer bestimmten Anzahl von Zelltypen reifen. Die meisten Zellen in unserem Körper sind differenziert oder voll ausgereift, und Stammzellen sind nur eine kleine Anzahl der Zellen im Körper vorhanden. Ein Beispiel für einen Gewebetyp, bei dem durch diese Methode eine Regeneration möglich ist, ist die Leber. Dies steht im Gegensatz zu Gehirngewebe, dem dieses regenerative Potential normalerweise fehlt. Es gibt nun Hinweise darauf, dass Stammzellen selbst im Alterungsprozess betroffen sein können, aber diese Theorien ähneln dem Thema Huhn und Ei. Es ist nicht sicher, dass das Altern aufgrund von Veränderungen in Stammzellen auftritt, oder wenn Veränderungen in Stammzellen stattdessen 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 sein. Wir wissen, dass es im Körper einige Gene gibt, die nur für eine bestimmte Zeit eingeschaltet sind. Das Feld der Epigenetik hilft Wissenschaftlern auch zu verstehen, wie Umweltfaktoren innerhalb der Grenzen der Genetik wirken können, um Krankheiten entweder zu schützen oder zu prädisponieren. Drei primäre genetische Theorien des Alterns Wie oben erwähnt, gibt es eine erhebliche Menge an Beweisen, die die Bedeutung von Genen für das erwartete Überleben untersuchen. Wenn man die genetischen Theorien betrachtet, werden diese in drei Grundschulen unterteilt.

Die erste Theorie behauptet, dass Altern mit Mutationen verbunden ist, die mit dem Langzeitüberleben zusammenhängen, und dass Altern mit der Anhäufung von genetischen Mutationen zusammenhängt, die nicht repariert werden.

Eine andere Theorie besagt, dass das Altern mit den Spätfolgen bestimmter Gene zusammenhängt und als pleiotropischer Antagonismus bezeichnet wird.

  • Eine weitere Theorie, die auf Überleben in Opossums basiert, ist, dass eine Umgebung, die wenige Risiken birgt, um die Lebenserwartung zu beeinflussen, zu einer Zunahme von Mitgliedern führen würde, die Mutationen haben, die den Alterungsprozess verlangsamen.
  • Beweise hinter der Theorie
  • Es gibt mehrere Beweise, die eine genetische Theorie des Alterns zumindest teilweise unterstützen.

Vielleicht der stärkste Beweis für die genetische Theorie sind die beträchtlichen Arten-spezifischen 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 einzigen Art ist das Überleben ähnlich, aber das Überleben kann zwischen zwei Arten, die ansonsten ähnlich groß sind, sehr unterschiedlich sein.

Zwillinge Studien unterstützen auch eine genetische Komponente, da eineiige Zwillinge (eineiige Zwillinge) in Bezug auf die Lebenserwartung viel ähnlicher sind als nicht-identische oder zweieiige Zwillinge. Die Bewertung eineiiger Zwillinge, die zusammen aufgewachsen sind und dies mit eineiigen Zwillingen vergleichen, kann dazu beitragen, Verhaltensfaktoren wie Ernährung und andere Lebensgewohnheiten als eine Ursache für Familientrends in der Langlebigkeit herauszutrennen.

Weitere Hinweise auf breiter Ebene wurden gefunden, indem man die Wirkung von genetischen Mutationen bei anderen Tieren untersuchte. Bei einigen Würmern wie auch bei einigen Mäusen kann eine einzelne Genmutation das Überleben um mehr als 50 Prozent verlängern.

Darüber hinaus finden wir Belege für einige der spezifischen Mechanismen der genetischen Theorie. 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 Lebensspanne" kommt aus einer evolutionären Perspektive. Warum sollte es eine spezifizierte Lebensdauer geben, die über die Reproduktion hinausgeht? Mit anderen Worten, welcher "Zweck" gibt es für das Leben, nachdem sich eine Person reproduziert und lange genug gelebt hat, um ihre Nachkommenschaft bis ins Erwachsenenalter zu bringen?

Es ist auch klar aus dem, was wir über Lebensstil und Krankheit wissen, dass es viele andere Faktoren im Altern gibt. Eineiige Zwillinge können abhängig von ihrer Exposition, ihren Lebensstilfaktoren (wie Rauchen) und ihren Bewegungsmustern sehr unterschiedliche Lebensdauern haben.

Das Endergebnis

Es wurde geschätzt, dass Gene maximal 35 Prozent der Lebensspanne erklären können, aber es gibt noch mehr, die wir nicht über das Altern verstehen, als wir es verstehen. Insgesamt ist es wahrscheinlich, dass Altern ein multifaktorieller Prozess ist, was bedeutet, dass es wahrscheinlich eine Kombination mehrerer Theorien ist. Es ist auch wichtig zu beachten, dass die hier diskutierten Theorien sich nicht gegenseitig ausschließen. Das Konzept der Epigenetik, oder ob ein vorhandenes Gen "exprimiert" wird oder nicht, kann unser Verständnis noch verschlimmern.

Neben der Genetik gibt es noch andere Faktoren im Alterungsprozess wie unser Verhalten, unsere Exposition und unser Glück. Sie sind nicht verloren, wenn Ihre Familienmitglieder dazu neigen, jung zu sterben, und Sie können Ihre Gesundheit nicht ignorieren, selbst wenn Ihre Familienangehörigen dazu neigen, lange zu leben.

Was können Sie tun, um das "genetische" Altern Ihrer Zellen zu reduzieren?

Uns wird beigebracht, sich gesund zu ernähren und aktiv zu sein, und diese Lebensstilfaktoren sind wahrscheinlich genauso wichtig, egal wie sehr unsere Genetik in das Altern involviert ist. Die gleichen Praktiken, die die Organe und das Gewebe unseres Körpers gesund zu halten scheinen, können auch unsere Gene und Chromosomen gesund erhalten.

Unabhängig von den besonderen Ursachen des Alterns, kann es einen Unterschied machen für:

Übung – Studien haben festgestellt, dass körperliche Aktivität nicht nur hilft, Ihr Herz und Ihre Lunge gut funktionieren, aber Übung verlängert Telomere.

Ernähren Sie sich gesund – Eine Ernährung mit viel Obst und Gemüse ist mit einer höheren Telomeraseaktivität verbunden (in der Tat weniger Verkürzung der Telomere in Ihren Zellen). Eine Diät, die reich an Omega-3-Fettsäuren ist, ist mit längeren Telomeren assoziiert, aber eine Diät mit viel Omega-6-Fettsäuren ist das Gegenteil und mit kürzeren Telomeren assoziiert. Darüber hinaus ist die Einnahme von Limonade mit kürzeren Telomeren verbunden. Reservatrol, der Inhaltsstoff, der für die Aufregung über den Rotweintrank verantwortlich ist (aber auch in alkoholfreiem Rottraubensaft enthalten ist), scheint das Langlebigkeits-Protein SIRT zu aktivieren

Stress reduzieren

  • Karzinogene vermeiden
  • Ein gesundes Gewicht erhalten – Fettleibigkeit ist nicht nur mit einigen verbunden der genetischen Mechanismen im Zusammenhang mit dem Altern oben erwähnt (wie z. B. erhöhte Verkürzung der Telomere), aber wiederholte Studien haben Langlebigkeit Vorteile mit kalorischen Restriktion gefunden. Der erste Grundsatz des Krebs-Präventions-Lebensstils, der vom American Institute for Research on Cancer formuliert wurde – er sollte so schlank wie möglich sein, ohne untergewichtig zu sein – könnte eine Rolle in der Langlebigkeit sowie der Krebsprävention und der Prävention von Krebsrezidiven spielen.

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