Die genetische Theorie des Alterns, Konzepte und Beweise

Ihre DNA kann mehr über Sie aussagen als Sie aussehen. Gemäß der genetischen Theorie des Alterns sind Ihre Gene (sowie Mutationen in diesen Genen) dafür verantwortlich, wie lange Sie leben. Hier erfahren Sie, was Sie über Gene und Langlebigkeit wissen sollten und wo die Genetik in die verschiedenen Theorien des Alterns passt.

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 hauptsächlich im Moment der Empfängnis bestimmt und hängt weitgehend von unseren Eltern und ihren Genen ab.

Die Grundlage dieser Theorie ist, dass DNA-Abschnitte, die am Ende von Chromosomen vorkommen, Telomere genannt, die maximale Lebensdauer einer Zelle bestimmen. Telomere sind Teile von "Junk" -DNA am Ende von Chromosomen, die bei jeder Zellteilung kürzer werden. Diese Telomere werden immer kürzer und letztendlich können sich die Zellen nicht teilen, ohne wichtige DNA-Teile zu verlieren.

Bevor wir uns näher mit den Grundlagen des Einflusses der Genetik auf das Altern und den Argumenten für und gegen diese Theorie beschäftigen, ist es hilfreich, kurz die Hauptkategorien der Alterungstheorien und einige der spezifischen Theorien dieser Kategorien zu diskutieren. Zum gegenwärtigen Zeitpunkt gibt es keine Theorie oder auch nur 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 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 Verschleiß am Körper, die schließlich zum Tod führt. Im Gegensatz dazu betrachten programmierte Alterungstheorien Alterung als beabsichtigten Prozess, der auf eine Weise gesteuert wird, die mit anderen Lebensphasen wie der Pubertät verglichen werden kann.

Die Fehlertheorien umfassen mehrere separate Theorien, darunter:

• Verschleiß-Theorie des Alterns
• Theorie der Lebensalterung des Alterns
• Proteinvernetzungstheorie von neuem
• Theorie des freien Radikals
• Somatische Mutationstheorie des Alterns

Programmierte Theorien des Alterns werden ebenfalls in verschiedene Kategorien unterteilt, basierend auf der Methode, mit der unser Körper programmiert wird, zu altern und zu sterben.

• Programmierte Langlebigkeit - Programmierte Langlebigkeit besagt, dass das Leben durch ein sequentielles Ein- und Ausschalten von Genen bestimmt wird.
• Endokrine Theorie des Alterns
• Immunologische Theorie des Alterns

Es gibt erhebliche Überschneidungen zwischen diesen Theorien und sogar Kategorien von Alterungstheorien.

Gene und Körperfunktionen

Bevor wir uns mit den wichtigsten Konzepten für Alterung und Genetik beschäftigen, sollten wir uns zunächst einmal über unsere DNA und einige grundlegende Wege informieren, auf die Gene unsere Lebensspanne beeinflussen.

Unsere Gene sind in unserer DNA enthalten, die im Kern (innerer Bereich) jeder Zelle in unserem Körper vorhanden ist. (Es gibt auch mitochondriale DNA in den Organellen namens Mitochondrien, die im Zytoplasma der Zelle vorhanden ist.) 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 sind die Geschlechtschromosomen, die bestimmen, ob wir männlich oder weiblich sein sollen. (Mitochondriale DNA hingegen enthält viel weniger genetische Informationen und wird nur von unseren Müttern erhalten.)

Innerhalb dieser Chromosomen befinden sich unsere Gene, unser genetischer Bauplan, der die Informationen für jeden Prozess trägt, der in unseren Zellen stattfinden wird.Unsere Gene können als eine Reihe von Buchstaben betrachtet werden, die aus Wörtern und Sätzen von Anweisungen bestehen. Diese Wörter und Sätze kodieren für die Herstellung von Proteinen, die jeden zellulären Prozess steuern.

Wenn eines dieser Gene zum Beispiel 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 erfüllt. Wenn eine Mutation in Proteinen auftritt, die das Wachstum einer Zelle regulieren, kann dies zu Krebs führen. Wenn diese Gene von Geburt an mutiert sind, können verschiedene erbliche Syndrome auftreten. Mukoviszidose ist zum Beispiel eine Erkrankung, bei der ein Kind zwei mutierte Gene erbt, die ein Protein kontrollieren, das die für die Chloridbewegung in den Schweißdrüsen, Verdauungsdrüsen usw. verantwortlichen Kanäle reguliert. Das Ergebnis dieser einzelnen Mutation führt zu einer Verdickung des durch diese Drüsen erzeugten Schleims und den sich daraus ergebenden Problemen.

Wie 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 leben, leben tendenziell länger und umgekehrt. Gleichzeitig wissen wir, dass die Genetik allein nicht die einzige Ursache des Alterns 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. Beispielsweise würde das Gen, das einer Person hilft, Cholesterin zu metabolisieren, das Risiko einer Herzkrankheit 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 Bestrahlung zu Genveränderungen führen kann. (Nach der Geburt erworbene Genmutationen werden als erworbene oder somatische Genmutationen bezeichnet.) Die meisten Mutationen sind nicht schlecht für Sie, und manche können sogar von Vorteil sein. Das liegt daran, dass genetische Mutationen genetische Vielfalt erzeugen, die die Bevölkerung gesund hält. Andere Mutationen, die als stille Mutationen bezeichnet werden, haben keinerlei Auswirkungen auf den Körper.

Einige Gene sind, wenn sie mutiert sind, schädlich, zum Beispiel solche, die das Krebsrisiko 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 (oder die Beseitigung der Zelle mit beschädigter DNA, wenn eine Reparatur nicht möglich ist) steuern.

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

Schlüsselbegriffe in der genetischen Theorie des Alterns

Zu den Schlüsselbegriffen in Genetik und Alterung gehören mehrere wichtige Konzepte und Ideen, die von der Telomerverkürzung bis zu Theorien über die Rolle von Stammzellen beim Altern reichen.

Telomere - Am Ende jedes unserer Chromosomen befindet sich ein Stück "Junk" -DNA, Telomeres genannt. Telomere kodieren nicht für Proteine, scheinen aber eine Schutzfunktion zu haben, die DNA-Enden davon abhalten, sich an andere DNA-Teile zu binden oder einen Kreis zu bilden. Jedes Mal, wenn sich eine Zelle teilt, wird ein Telomer mehr abgeschnitten. Schließlich. Von dieser Müll-DNA ist nichts mehr übrig, und ein weiteres Schnappen kann die Chromosomen und Gene beschädigen, so dass die Zelle stirbt.

Im Allgemeinen kann sich die durchschnittliche Zelle 50 mal teilen, bevor das Telomer aufgebraucht ist (die 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 Telomer-Verkürzung nicht. Während Gene in allen unseren Zellen das Codewort für das Enzym Telomerase haben, das die Telomerverkürzung hemmt und möglicherweise sogar zu einer Verlängerung führt, scheint es, dass das Gen nur in den Zellen "weiß" oder "exprimiert" wird, wie Genetiker sagen Blutzellen und Krebszellen. Wissenschaftler haben die Theorie aufgestellt, dass, wenn diese Telomerase irgendwie in anderen Zellen aktiviert werden könnte (aber nicht so sehr, dass ihr Wachstum straucheln würde wie in Krebszellen), unsere Altersgrenze erweitert werden könnte.

Studien haben gezeigt, dass einige chronische Erkrankungen wie Bluthochdruck mit einer geringeren Telomeraseaktivität verbunden sind, wohingegen eine gesunde Ernährung und Bewegung mit längeren Telomeren in Verbindung stehen. Übergewicht ist auch mit kürzeren Telomeren verbunden.

Langlebigkeits-Gene - Langlebigkeitsgene sind spezifische Gene, die mit einem längeren Leben verbunden sind. Zwei Gene, die direkt mit der Langlebigkeit zusammenhängen, sind SIRT1 (Sirtuin 1) und SIRT2. Wissenschaftler, die eine Gruppe von über 800 Menschen im Alter von 100 oder älter betrachten, fanden drei signifikante Unterschiede in den Genen, die mit dem Altern zusammenhängen.

Zellalterung - Zellalterung bezieht sich auf den Prozess, durch den Zellen mit der Zeit zerfallen. Dies kann mit der Verkürzung der Telomere oder dem Prozess der Apoptose (oder des Selbstmordes von Zellen) zusammenhängen, bei dem alte oder beschädigte Zellen entfernt werden.

Stammzellen - Pluripotente Stammzellen sind unreife Zellen, die das Potenzial haben, zu jedem Zelltyp im Körper zu werden. Es wird theoretisch vermutet, dass das Altern entweder mit der Abreicherung von Stammzellen oder dem Verlust der Fähigkeit von Stammzellen, sich zu differenzieren oder zu verschiedenen Arten von Zellen zu reifen, zusammenhängen kann. Es ist wichtig zu beachten, dass sich diese Theorie auf adulte Stammzellen bezieht, nicht auf embryonale Stammzellen. Im Gegensatz zu embryonalen Stammzellen können adulte Stammzellen nicht zu jedem Zelltyp heranreifen, 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 eine Regeneration durch dieses Verfahren möglich ist, ist die Leber. Dies steht im Gegensatz zu Hirngewebe, dem dieses regenerative Potenzial normalerweise fehlt. Es gibt inzwischen Hinweise darauf, dass Stammzellen selbst im Alterungsprozess betroffen sein können, aber diese Theorien ähneln der Frage der Hühnerfleischzucht. Es ist nicht sicher, dass das Altern aufgrund von Änderungen in Stammzellen auftritt, oder wenn stattdessen Änderungen in Stammzellen auf den Alterungsprozess zurückzuführen sind.

Epigenetik - Epigenetik bezieht sich auf die Expression von Genen. Mit anderen Worten, ein Gen kann vorhanden sein, es kann jedoch entweder ein- oder ausgeschaltet werden. Wir wissen, dass es einige Gene im Körper gibt, die nur für eine bestimmte Zeit eingeschaltet sind. Das Gebiet der Epigenetik hilft Wissenschaftlern auch dabei, zu verstehen, wie Umweltfaktoren im Rahmen der Genetik wirken können, um Krankheiten zu schützen oder für sie zu prädisponieren.

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 Grundrichtungen des Denkens unterteilt.

• Die erste Theorie besagt, dass das Altern mit Mutationen zusammenhängt, die mit dem Langzeitüberleben zusammenhängen, und dass das Altern mit der Ansammlung genetischer Mutationen zusammenhängt, die nicht repariert werden.
• Eine andere Theorie besagt, dass das Altern mit den späten Effekten bestimmter Gene zusammenhängt und als pleiotroper Antagonismus bezeichnet wird.
• Eine weitere Theorie, die auf dem Überleben in Opossums basiert, besagt, dass eine Umgebung, die nur wenige Gefahren für die Lebenserwartung darstellt, zu einem Anstieg der Mitglieder mit Mutationen führen würde, die den Alterungsprozess verlangsamen.

Beweise hinter der Theorie

Es gibt mehrere Beweise, die zumindest teilweise eine genetische Theorie des Alterns unterstützen.

Der vielleicht stärkste Beweis zur Unterstützung der Gentheorie sind die beträchtlichen artenspezifischen Unterschiede im maximalen Überleben, wobei einige Arten (wie z. B. Schmetterlinge) eine sehr kurze Lebensdauer haben, und andere, z. B. Elefanten und Wale, unseren ähnlich sind. Innerhalb einer einzelnen Art ist das Überleben ähnlich, aber das Überleben kann zwischen zwei Arten, die ansonsten eine ähnliche Größe haben, sehr unterschiedlich sein.

Zwillingsstudien unterstützen auch eine genetische Komponente, da identische Zwillinge (monozygote Zwillinge) hinsichtlich der Lebenserwartung viel ähnlicher sind als nicht identische oder dizygotische Zwillinge. Die Bewertung identischer Zwillinge, die gemeinsam erzogen wurden, und der Vergleich mit identischen Zwillingen, die voneinander getrennt werden, kann dazu beitragen, Verhaltensfaktoren wie Ernährung und andere Lebensgewohnheiten als Ursache für Familientrends in der Langlebigkeit zu unterscheiden.

Weitere Hinweise auf breiter Ebene wurden durch die Untersuchung der Auswirkungen genetischer Mutationen bei anderen Tieren gefunden. Bei einigen Würmern sowie bei 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 evolutionärer Sicht. 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 Nachkommenschaft ins Erwachsenenalter zu bringen?

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

Die Quintessenz

Es wird geschätzt, dass Gene maximal 35 Prozent der Lebensspanne erklären können, aber es gibt immer noch mehr, die wir nicht über das Altern verstehen, als wir verstehen. Insgesamt ist es wahrscheinlich, dass das Altern ein multifaktorieller Prozess ist, was bedeutet, dass es sich wahrscheinlich um eine Kombination mehrerer Theorien handelt. 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, kann unser Verständnis weiter trüben.

Neben der Genetik gibt es noch andere Determinanten des Alterns, wie etwa unser Verhalten, Expositionen und reines Glück. Sie sind nicht zum Scheitern verurteilt, wenn Ihre Familienmitglieder dazu neigen, früh 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?

Es wird uns beigebracht, sich gesund zu ernähren und aktiv zu sein, und diese Lebensstilfaktoren sind wahrscheinlich ebenso wichtig, egal wie sehr unsere Genetik mit dem Altern zusammenhängt. Die gleichen 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 dies Folgendes bewirken:

• Bewegung - Studien haben gezeigt, dass körperliche Aktivität nicht nur die Herz- und Lungenfunktion gut unterstützt, sondern auch die Telomeres verlängert.
• Ernähren Sie sich gesund - Eine Ernährung, die reich an Obst und Gemüse ist, ist mit einer stärkeren Telomerase-Aktivität verbunden (in der Tat weniger Verkürzung der Telomere in Ihren Zellen). Eine Diät mit Omega-3-Fettsäuren ist mit längeren Telomeren assoziiert, während eine Diät mit Omega-6-Fettsäuren das Gegenteil und mit kürzeren Telomeren einhergeht. Darüber hinaus ist der Soda-Pop-Einlass mit kürzeren Telomeren verbunden.Reservatrol, die Zutat, die für die Aufregung beim Trinken von Rotwein verantwortlich ist (aber auch in alkoholfreiem roten Traubensaft gefunden wird), scheint das Langlebigkeitsprotein SIRT zu aktivieren
• Stress reduzieren
• Karzinogene vermeiden
• Aufrechterhaltung eines gesunden Gewichts - Fettleibigkeit hängt nicht nur mit einigen der oben genannten genetischen Mechanismen zusammen (z. B. vermehrte Verkürzung der Telomere), sondern auch durch wiederholte Studien wurden Langlebigkeitsvorteile in Verbindung mit einer Kalorienrestriktion festgestellt. Das erste Prinzip des Krebspräventionslebens, das vom American Institute for Research on Cancer aufgestellt wurde - so schlank wie möglich zu sein, ohne untergewichtig zu sein - könnte eine Rolle für die Langlebigkeit sowie die Krebsprävention und die Prävention von Krebserkrankungen spielen.