Hoe genen veroudering beïnvloeden en hoe u uw genen kunt "veranderen"
Je DNA kan meer over je voorspellen dan hoe je eruit ziet. Volgens de genetische theorie van veroudering, zijn je genen (evenals mutaties in die genen) verantwoordelijk voor hoe lang je zult leven. Hier is wat u moet weten over genen en levensduur, en waar genetica past in de verschillende theorieën over veroudering.
Genetische theorie van veroudering - definitie
De genetische theorie van veroudering stelt dat de levensduur grotendeels bepaald wordt door de genen die we erven.
Volgens de theorie is onze levensduur voornamelijk bepaald op het moment van de conceptie en grotendeels afhankelijk van onze ouders en hun genen.
De basis achter deze theorie is dat segmenten van DNA die voorkomen aan het einde van chromosomen, telomeren genoemd , de maximale levensduur van een cel bepalen. Telomeren zijn stukken 'rommel'-DNA aan het einde van chromosomen die steeds korter worden naarmate een cel zich deelt. Deze telomeren worden korter en korter en uiteindelijk kunnen de cellen niet delen zonder belangrijke stukjes DNA te verliezen.
Voordat we ingaan op de grondbeginselen van hoe genetica veroudering beïnvloedt, en de argumenten voor en tegen deze theorie, is het nuttig om kort de primaire categorieën van theorieën over veroudering en enkele van de specifieke theorieën in deze categorieën te bespreken. Op dit moment is er geen theorie of zelfs maar een categorie theorieën die alles wat we in het verouderingsproces waarnemen kan verklaren.
Theorieën van veroudering
Er zijn twee hoofdcategorieën van ouderdomstheorieën die fundamenteel verschillen in wat kan worden aangeduid als het 'doel' van ouder worden. In de eerste categorie is ouder worden in wezen een ongeluk; een opeenhoping van schade en slijtage van het lichaam die uiteindelijk tot de dood leidt. Geperverteerde verouderingsentheorieën daarentegen beschouwen veroudering als een opzettelijk proces, gecontroleerd op een manier die vergeleken kan worden met andere levensfasen zoals de puberteit.
Foutentheorieën bevatten verschillende afzonderlijke theorieën, waaronder:
- Slijtage theorie van veroudering
- Levensverwachtingstheorie van veroudering
- Eiwit cross-linking theorie van weer
- Vrije radicalen theorie van veroudering
- Somatische mutatietheorie van veroudering
Geprogrammeerde theorieën over veroudering zijn ook onderverdeeld in verschillende categorieën op basis van de methode waarin ons lichaam is geprogrammeerd om te verouderen en te sterven.
- Geprogrammeerde levensduur - Geprogrammeerde levensduur beweert dat het leven wordt bepaald door het sequentieel in- en uitschakelen van genen.
- Endocriene theorie van veroudering
- Immunologische theorie van veroudering
Er is een aanzienlijke overlap tussen deze theorieën en zelfs categorieën van verouderde theorieën.
Genen en lichamelijke functies
Voordat we ingaan op de belangrijkste concepten in verband met veroudering en genetica, laten we eens kijken wat ons DNA is en enkele van de basismethoden waarin genen onze levensduur beïnvloeden.
Onze genen zitten in ons DNA dat aanwezig is in de kern (binnengebied) van elke cel in ons lichaam. (Er is ook mitochondriaal DNA aanwezig in de organellen die mitochondriën worden genoemd en die aanwezig zijn in het cytoplasma van de cel.) We hebben elk 46 chromosomen die ons DNA vormen, 23 daarvan komen van onze moeders en 23 die van onze vaders komen. Hiervan zijn er 44 autosomen en twee zijn de geslachtschromosomen, die bepalen of we een man of een vrouw zijn.
(Mitochondriaal DNA daarentegen bevat veel minder genetische informatie en wordt alleen van onze moeders ontvangen.)
Binnen deze chromosomen liggen onze genen, onze genetische blauwdruk, die verantwoordelijk is voor het dragen van de informatie voor elk proces dat in onze cellen zal plaatsvinden. Onze genen kunnen worden gezien als een reeks letters die woorden en zinnen van instructies vormen. Deze woorden en zinnen coderen voor de productie van eiwitten die elk cellulair proces beheersen.
Als een van deze genen wordt beschadigd, bijvoorbeeld door een mutatie die de reeks "letters en woorden" in de instructies verandert, kan een abnormaal eiwit worden vervaardigd, dat op zijn beurt een defecte functie heeft.
Als er een mutatie optreedt in eiwitten die de groei van een cel reguleren, kan kanker ontstaan. Als deze genen vanaf de geboorte worden gemuteerd, kunnen verschillende erfelijke syndromen voorkomen. Cystic fibrosis is bijvoorbeeld een aandoening waarbij een kind twee gemuteerde genen erft die een eiwit reguleren dat kanalen reguleert die verantwoordelijk zijn voor de beweging van chloride door cellen in de zweetklieren, spijsverteringsklieren en meer. Het resultaat van deze enkele mutatie resulteert in een verdikking van het slijm dat door deze klieren wordt geproduceerd, en de resulterende problemen die met deze aandoening zijn geassocieerd.
Hoe genen invloed hebben op de levensduur
Er is geen uitgebreide studie voor nodig om vast te stellen dat onze genen op zijn minst enige rol spelen bij een lang leven. Mensen van wie de ouders en voorouders langer hebben geleefd, hebben de neiging langer te leven en vice versa. Tegelijkertijd weten we dat genetica op zichzelf niet de enige oorzaak van veroudering is. Studies die naar identieke tweelingen kijken onthullen dat er duidelijk iets anders aan de hand is; identieke tweelingen die identieke genen hebben, leven niet altijd een identiek aantal jaren.
Sommige genen zijn gunstig en verbeteren de levensduur. Het gen dat een persoon helpt cholesterol te metaboliseren, zou bijvoorbeeld het risico van een persoon op hartaandoeningen verminderen.
Sommige genmutaties worden overgeërfd en kunnen de levensduur verkorten. Mutaties kunnen echter ook na de geboorte optreden, omdat blootstelling aan gifstoffen, vrije radicalen en straling genveranderingen kan veroorzaken. (Genmutaties die na de geboorte zijn verkregen, worden verworven of somatische genmutaties genoemd.) De meeste mutaties zijn niet slecht voor u en sommige kunnen zelfs gunstig zijn. Dat komt omdat genetische mutaties genetische diversiteit creëren, waardoor populaties gezond blijven. Andere mutaties, stille mutaties genoemd, hebben helemaal geen effect op het lichaam.
Sommige genen, indien gemuteerd, zijn schadelijk, zoals die genen die het risico op kanker verhogen. Veel mensen zijn bekend met de BRCA1- en BRCA2-mutaties die vatbaar zijn voor borstkanker. Deze genen worden tumorsuppressorgenen genoemd die coderen voor eiwitten die het herstel van beschadigd DNA regelen (of de eliminatie van de cel met beschadigd DNA als reparatie niet mogelijk is).
Verschillende ziekten en aandoeningen die verband houden met erfelijke genmutaties kunnen de levensduur direct beïnvloeden. Deze omvatten cystic fibrosis , sikkelcelanemie , de ziekte van Tay-Sachs en de ziekte van Huntington , om er maar een paar te noemen.
Sleutelbegrippen in de genetische theorie van veroudering
De sleutelbegrippen in genetica en veroudering omvatten verschillende belangrijke concepten en ideeën, variërend van telomeerverkorting tot theorieën over de rol van stamcellen bij veroudering.
Telomeren - Aan het einde van elk van onze chromosomen ligt een stukje 'rommel' DNA dat telomeren wordt genoemd . Telomeren coderen niet voor eiwitten, maar lijken een beschermende functie te hebben, waardoor de uiteinden van DNA zich niet aan andere stukken DNA kunnen hechten of een cirkel vormen. Telkens wanneer een cel een beetje meer deelt van een telemoor, wordt deze afgeknipt. Uiteindelijk. er is geen van dit rommelige DNA meer over en verder knippen kan de chromosomen en genen beschadigen zodat de cel sterft.
Over het algemeen kan de gemiddelde cel 50 keer delen voordat de telomeer is opgebruikt (de Hayflick-limiet). Kankercellen hebben een manier bedacht om een deel van de telomeer niet te verwijderen en soms zelfs toe te voegen. Bovendien ondergaan sommige cellen zoals witte bloedcellen dit proces van telomeerverkorting niet . Het lijkt erop dat hoewel genen in al onze cellen het codewoord hebben voor het enzym telomerase dat telomeerverkorting remt en mogelijk zelfs verlengingen tot gevolg heeft, het gen alleen "ingeschakeld" of "uitgedrukt" is zoals genetici zeggen, in cellen zoals wit bloedcellen en kankercellen. Wetenschappers hebben getheoretiseerd dat als deze telomerase op de een of andere manier in andere cellen zou kunnen worden ingeschakeld (maar niet zozeer dat hun groei zou mislopen als in kankercellen) onze leeftijdsgrens zou kunnen worden uitgebreid.
Studies hebben aangetoond dat sommige chronische aandoeningen zoals hoge bloeddruk geassocieerd zijn met minder telomerase-activiteit, terwijl een gezond dieet en lichaamsbeweging gepaard gaan met langere telomeren. Overgewicht wordt ook geassocieerd met kortere telomeren.
Longevity-genen - Longevity-genen zijn specifieke genen die geassocieerd worden met langer leven. Twee genen die direct geassocieerd zijn met een lange levensduur zijn SIRT1 (sirtruin 1) en SIRT2. Wetenschappers die naar een groep van meer dan 800 mensen van 100 jaar of ouder kijken, vonden drie significante verschillen in genen die geassocieerd zijn met veroudering.
Cel senescentie - Cel senescentie verwijst naar het proces waarbij cellen na verloop van tijd vervallen. Dit kan te maken hebben met het verkorten van de telomeren of het proces van apoptose (of zelfmoord door een cel) waarbij oude of beschadigde cellen worden verwijderd.
Stamcellen - Pluripotente stamcellen zijn onrijpe cellen die het potentieel hebben om elk type cel in het lichaam te worden. Er wordt getheoretiseerd dat veroudering gerelateerd kan zijn aan de uitputting van stamcellen of het verlies van het vermogen van stamcellen om te differentiëren of te rijpen in verschillende soorten cellen. Het is belangrijk op te merken dat deze theorie verwijst naar volwassen stamcellen, geen embryonale stamcellen. In tegenstelling tot embryonale stamcellen, kunnen volwassen stamcellen niet in elk type cel rijpen, maar slechts een bepaald aantal celtypen. De meeste cellen in ons lichaam zijn gedifferentieerd, of volledig volgroeid, en stamcellen zijn slechts een klein aantal van de cellen in het lichaam.
Een voorbeeld van een weefseltype waarin regeneratie volgens deze methode mogelijk is, is de lever. Dit staat in contrast met hersenweefsel dat meestal dit regeneratieve potentieel mist. Er is nu bewijs dat stamcellen zelf kunnen worden beïnvloed door het verouderingsproces, maar deze theorieën zijn vergelijkbaar met de kwestie kip-en-ei. Het is niet zeker dat veroudering optreedt als gevolg van veranderingen in stamcellen, of, in plaats daarvan, veranderingen in stamcellen zijn het gevolg van het proces van veroudering.
Epigenetica - Epigenetica verwijst naar de expressie van genen. Met andere woorden, een gen kan aanwezig zijn, maar kan worden ingeschakeld of uitgeschakeld. We weten dat er enkele genen in het lichaam zijn die slechts gedurende een bepaalde periode worden ingeschakeld. Het veld van de epigenetica helpt wetenschappers ook te begrijpen hoe omgevingsfactoren kunnen werken binnen de beperkingen van de genetica om ziekten te beschermen of te predisponeren.
Drie primaire genetische theorieën over veroudering
Zoals hierboven opgemerkt, is er een aanzienlijke hoeveelheid bewijs dat kijkt naar het belang van genen in de verwachte overleving. Wanneer we naar genetische theorieën kijken, worden deze opgesplitst in drie hoofdscholen.
- De eerste theorie beweert dat veroudering gerelateerd is aan mutaties die gerelateerd zijn aan overleving op de lange termijn en dat veroudering gerelateerd is aan de accumulatie van genetische mutaties die niet gerepareerd zijn.
- Een andere theorie is dat veroudering gerelateerd is aan de late effecten van bepaalde genen en wordt aangeduid als pleiotropisch antagonisme.
- Nog een andere theorie, gesuggereerd op overleving in opossums, is dat een omgeving die weinig risico's inhoudt om de levensverwachting te verstoren, zou resulteren in een toename van leden met mutaties die het verouderingsproces vertragen.
Bewijs achter de theorie
Er zijn verschillende manieren van bewijs die een genetische theorie van veroudering ondersteunen, tenminste gedeeltelijk.
Misschien wel het sterkste bewijs ter ondersteuning van de genetische theorie zijn de aanzienlijke soortspecifieke verschillen in maximale overleving, waarbij sommige soorten (zoals vlinders) een zeer korte levensduur hebben en andere, zoals olifanten en walvissen, vergelijkbaar zijn met de onze. Binnen een enkele soort is de overleving vergelijkbaar, maar overleving kan heel verschillend zijn tussen twee soorten die verder in grootte vergelijkbaar zijn.
Twins-onderzoeken ondersteunen ook een genetische component, omdat identieke tweelingen (monozygote tweelingen) veel meer op elkaar lijken qua levensverwachting dan niet-identieke of dizygote tweelingen. Het evalueren van identieke tweelingen die samen zijn opgevoed en dit contrasteren met eeneiige tweelingen die uit elkaar zijn geheven, kunnen helpen om gedragsfactoren zoals voeding en andere leefgewoonten als oorzaak van familietrends bij een lang leven te scheiden.
Verder bewijs op grote schaal is gevonden door te kijken naar het effect van genetische mutaties bij andere dieren. In sommige wormen en enkele muizen kan een enkele genmutatie de overleving met meer dan 50% verlengen.
Daarnaast vinden we bewijs voor enkele van de specifieke mechanismen die betrokken zijn bij de genetische theorie. Directe metingen van telomeerlengte hebben aangetoond dat telomeren gevoelig zijn voor genetische factoren die de snelheid van veroudering kunnen versnellen.
Bewijs tegen genetische theorieën over veroudering
Een van de sterkere argumenten tegen een genetische theorie van ouder worden of een "geprogrammeerde levensduur" komt van een evolutionair perspectief. Waarom zou er een specifieke levensduur zijn die verder gaat dan de reproductie? Met andere woorden, welk "doel" is er voor het leven nadat een persoon lang genoeg heeft gereproduceerd en in leven is gehouden om hun nageslacht tot volwassenheid te brengen?
Het is ook duidelijk uit wat we weten over levensstijl en ziekte dat er veel andere factoren zijn bij het ouder worden. Identieke tweelingen kunnen een zeer verschillende levensduur hebben, afhankelijk van hun blootstelling, hun leefstijlfactoren (zoals roken) en fysieke activiteitspatronen.
Het komt neer op
Men schat dat genen maximaal 35 procent van de levensduur kunnen verklaren, maar er is nog meer dat we niet begrijpen over veroudering dan we wel begrijpen. Over het algemeen is het waarschijnlijk dat veroudering een multifactorieel proces is, wat betekent dat het waarschijnlijk een combinatie is van verschillende van de theorieën. Het is ook belangrijk op te merken dat de theorieën die hier worden besproken niet wederzijds exclusief zijn. Het concept van epigenetica, of een 'aanwezig' gen aanwezig is of niet, kan ons begrip verder bemoeilijken.
Naast genetica zijn er andere factoren die bepalend zijn voor veroudering, zoals ons gedrag, blootstelling en gewoon geluk. Je bent niet gedoemd als je familieleden de neiging hebben om jong te sterven, en je kunt je gezondheid niet negeren, zelfs als je gezinsleden de neiging hebben om lang te leven.
Wat kunt u doen om het "genetische" verouderen van uw cellen te verminderen?
Ons wordt geleerd om gezond te eten en actief te zijn en deze leefstijlfactoren zijn waarschijnlijk net zo belangrijk, ongeacht hoezeer onze genetica betrokken is bij het ouder worden. Dezelfde praktijken die de organen en weefsels van ons lichaam gezond lijken te houden, kunnen onze genen en chromosomen ook gezond houden.
Ongeacht de specifieke oorzaken van veroudering, kan het een verschil maken voor:
- Oefening - Uit onderzoek is gebleken dat lichaamsbeweging niet alleen uw hart en longen helpt om goed te functioneren, maar ook dat lichaamsbeweging de telomeren verlengt.
- Eet een gezond dieet - Een dieet rijk aan fruit en groenten gaat gepaard met grotere telomerase-activiteit (in feite minder verkorting van de telomeren in uw cellen). Een dieet rijk aan omega-3-vetzuren is geassocieerd met langere telomeren, maar een dieet met veel omega-6-vetzuren is het tegenovergestelde en geassocieerd met kortere telomeren. Daarnaast is de inname van soda-pop gekoppeld aan kortere telomeren. Reservatrol, het ingrediënt dat verantwoordelijk is voor de opwinding over het drinken van rode wijn (maar ook wordt aangetroffen in niet-alcoholische rode druivensap) lijkt het levensduur-eiwit SIRT te activeren.
- Stress verminderen
- Vermijd kankerverwekkende stoffen
- Een gezond gewicht behouden - Niet alleen is obesitas gekoppeld aan enkele van de genetische mechanismen die gepaard gaan met veroudering zoals hierboven vermeld (zoals een verhoogde verkorting van telomeren), maar bij herhaalde studies zijn de langlevenvoordelen te zien die geassocieerd worden met calorierestrictie. Het eerste principe in de levensstijl tegen kanker, naar voren gebracht door het American Institute for Research on Cancer - zo slank mogelijk zonder te zwaar te zijn - zou een rol kunnen spelen bij de langlevendheid, evenals bij kankerpreventie en de preventie van kankerherhaling.
bronnen:
Jin, K. Modern Biological Theories of Aging. Veroudering en ziekte . 2010. 1 (2): 72-74.
Kasper, Dennis, Anthony Fauci, Stephen Hauser, Dan Longo en J. Jameson. Harrison's Principles of Internal Medicine. New York: McGraw-Hill Education, 2015. Afdrukken.
Kumar, Vinay, Abul K. Abbas, Jon C. Aster en James A. Perkins. Robbins en Cotran pathologische basis van ziekte. Philadelphia, PA: Elsevier / Saunders, 2015. Afdrukken.
Leung, C., Laraia, B., Needham, B. et al. Soda en celveroudering: associaties tussen suiker-gezoete drankconsumptie en Leukocyte Telomere lengte bij gezonde volwassenen Uit de nationale gezondheids- en voedingsonderzoekenquêtes. American Journal of Public Health . 2014. 104 (12): 2425-31.
Smith, J. en R. Daniel. Stamcellen en veroudering: een kip-of-het-ei-probleem ?. Veroudering en ziekte . 2012. 3 (3): 260-267.