Qual è la teoria genetica dell'invecchiamento?

Contenuto

• Teoria genetica dell'invecchiamento
• Teorie dell'invecchiamento
• Geni e funzioni corporee
• Come i geni influenzano la durata della vita
• Concetti chiave nella teoria genetica dell'invecchiamento
• Tre teorie genetiche primarie dell'invecchiamento
• Prove dietro la teoria
• Prove contro le teorie genetiche dell'invecchiamento
• La linea di fondo
• Cosa puoi fare per ridurre l'invecchiamento "genetico" delle tue cellule?

Il tuo DNA potrebbe predire di più su di te rispetto al tuo aspetto. Secondo la teoria genetica dell'invecchiamento, i tuoi geni (così come le mutazioni in quei geni) sono responsabili della durata della tua vita. Ecco cosa dovresti sapere sui geni e sulla longevità e su dove si inserisce la genetica tra le varie teorie sull'invecchiamento.

Teoria genetica dell'invecchiamento

La teoria genetica dell'invecchiamento afferma che la durata della vita è in gran parte determinata dai geni che ereditiamo. Secondo la teoria, la nostra longevità è determinata principalmente al momento del concepimento ed è in gran parte dipendente dai nostri genitori e dai loro geni.

La base di questa teoria è che i segmenti di DNA che si trovano all'estremità dei cromosomi, chiamati telomeri, determinano la durata massima della vita di una cellula. I telomeri sono pezzi di DNA "spazzatura" all'estremità dei cromosomi che si accorciano ogni volta che una cellula si divide. Questi telomeri diventano sempre più corti e alla fine le cellule non possono dividersi senza perdere parti importanti di DNA.

Prima di approfondire i principi di come la genetica influisce sull'invecchiamento e gli argomenti a favore e contro questa teoria, è utile discutere brevemente le categorie principali delle teorie sull'invecchiamento e alcune delle teorie specifiche in queste categorie. Al momento, non esiste una teoria o anche una categoria di teorie che possa spiegare tutto ciò che osserviamo nel processo di invecchiamento.

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Teorie dell'invecchiamento

Ci sono due categorie principali di teorie sull'invecchiamento che differiscono fondamentalmente in quello che può essere definito lo "scopo" dell'invecchiamento. Nella prima categoria, l'invecchiamento è essenzialmente un incidente; un accumulo di danni e usura al corpo che alla fine porta alla morte. Al contrario, le teorie sull'invecchiamento programmato vedono l'invecchiamento come un processo intenzionale, controllato in un modo che può essere paragonato ad altre fasi della vita come la pubertà.

Le teorie sugli errori includono diverse teorie separate tra cui:

• Teoria dell'usura dell'invecchiamento
• Teoria del tasso di vita dell'invecchiamento
• Teoria del cross-linking proteico dell'invecchiamento
• Teoria dell'invecchiamento dei radicali liberi
• Teoria delle mutazioni somatiche dell'invecchiamento

Le teorie programmate sull'invecchiamento sono anche suddivise in diverse categorie in base al metodo con cui il nostro corpo è programmato per invecchiare e morire.

• Longevità programmata - La longevità programmata afferma che la vita è determinata da un'attivazione e disattivazione sequenziale dei geni.
• Teoria endocrina dell'invecchiamento
• Teoria immunologica dell'invecchiamento

Esiste una significativa sovrapposizione tra queste teorie e persino categorie di teorie sull'invecchiamento.

Geni e funzioni corporee

Prima di discutere i concetti chiave relativi all'invecchiamento e alla genetica, esaminiamo cos'è il nostro DNA e alcuni dei modi fondamentali in cui i geni influenzano la nostra durata di vita.

I nostri geni sono contenuti nel nostro DNA che è presente nel nucleo (area interna) di ogni cellula del nostro corpo. (C'è anche DNA mitocondriale presente negli organelli chiamati mitocondri che sono presenti nel citoplasma della cellula.) Ognuno di noi ha 46 cromosomi che compongono il nostro DNA, 23 dei quali provengono dalle nostre madri e 23 dai nostri padri. Di questi, 44 sono autosomi e due sono i cromosomi sessuali, che determinano se dobbiamo essere maschi o femmine. (Il DNA mitocondriale, al contrario, trasporta molte meno informazioni genetiche e viene ricevuto solo dalle nostre madri.)

All'interno di questi cromosomi si trovano i nostri geni, il nostro modello genetico responsabile del trasporto delle informazioni per ogni processo che avrà luogo nelle nostre cellule. I nostri geni possono essere visti come una serie di lettere che compongono parole e frasi di istruzioni. Queste parole e frasi codificano per la produzione di proteine ​​che controllano ogni processo cellulare.

Se uno qualsiasi di questi geni viene danneggiato, ad esempio, da una mutazione che altera la serie di "lettere e parole" nelle istruzioni, può essere prodotta una proteina anormale, che a sua volta svolge una funzione difettosa. Se si verifica una mutazione nelle proteine ​​che regolano la crescita di una cellula, può verificarsi il cancro. Se questi geni sono mutati dalla nascita, possono verificarsi varie sindromi ereditarie. Ad esempio, la fibrosi cistica è una condizione in cui un bambino eredita due geni mutati che controllano una proteina che regola i canali responsabili del movimento del cloruro attraverso le cellule nelle ghiandole sudoripare , ghiandole digestive e altro ancora. Il risultato di questa singola mutazione si traduce in un ispessimento del muco prodotto da queste ghiandole e nei problemi risultanti associati a questa condizione.

Mutazioni geniche e cancro

Come i geni influenzano la durata della vita

Non ci vuole uno studio elaborato per determinare che i nostri geni svolgono almeno un ruolo nella longevità. Le persone i cui genitori e antenati hanno vissuto più a lungo, tendono a vivere più a lungo e viceversa. Allo stesso tempo, sappiamo che la genetica da sola non è l'unica causa dell'invecchiamento. Studi che esaminano gemelli identici rivelano che c'è chiaramente qualcos'altro in corso; gemelli identici che hanno geni identici non sempre vivono lo stesso numero di anni.

Alcuni geni sono utili e aumentano la longevità. Ad esempio, il gene che aiuta una persona a metabolizzare il colesterolo ridurrebbe il rischio di malattie cardiache.

Alcune mutazioni genetiche sono ereditate e possono ridurre la durata della vita. Tuttavia, le mutazioni possono verificarsi anche dopo la nascita, poiché l'esposizione a tossine, radicali liberi e radiazioni può causare cambiamenti genetici (le mutazioni geniche acquisite dopo la nascita sono indicate come mutazioni geniche acquisite o somatiche). La maggior parte delle mutazioni non è dannosa per te, e alcuni possono anche essere utili. Questo perché le mutazioni genetiche creano diversità genetica, che mantiene le popolazioni sane. Altre mutazioni, chiamate mutazioni silenti, non hanno alcun effetto sul corpo.

Alcuni geni, quando mutati, sono dannosi, come quelli che aumentano il rischio di cancro. Molte persone hanno familiarità con le mutazioni BRCA1 e BRCA2 che predispongono al cancro al seno. Questi geni sono indicati come geni oncosoppressori che codificano per proteine ​​che controllano la riparazione del DNA danneggiato (o l'eliminazione della cellula con DNA danneggiato se la riparazione non è possibile).

Varie malattie e condizioni correlate a mutazioni genetiche ereditarie possono influire direttamente sulla durata della vita. Questi includono la fibrosi cistica, l'anemia falciforme, la malattia di Tay-Sachs e la malattia di Huntington, solo per citarne alcuni.

Concetti chiave nella teoria genetica dell'invecchiamento

I concetti chiave della genetica e dell'invecchiamento includono diversi concetti e idee importanti che vanno dall'accorciamento dei telomeri alle teorie sul ruolo delle cellule staminali nell'invecchiamento.

Telomeri

Alla fine di ciascuno dei nostri cromosomi si trova un pezzo di DNA "spazzatura" chiamato telomeri. I telomeri non codificano per nessuna proteina ma sembrano avere una funzione protettiva, impedendo alle estremità del DNA di attaccarsi ad altri pezzi di DNA o di formare un cerchio. Ogni volta che una cellula si divide, un telomero viene tagliato via un po 'di più. Infine. non è rimasto nulla di questo DNA spazzatura e ulteriori tagli possono danneggiare i cromosomi ei geni in modo che la cellula muoia.

In generale, la cellula media è in grado di dividersi 50 volte prima che il telomero si esaurisca (il limite di Hayflick) Le cellule cancerose hanno escogitato un modo per non rimuovere, e talvolta anche aggiungere a, una sezione del telomero. Inoltre, alcune cellule come i globuli bianchi non subiscono questo processo di accorciamento dei telomeri. Sembra che mentre i geni in tutte le nostre cellule hanno la parola in codice per l'enzima telomerasi che inibisce l'accorciamento dei telomeri e forse si traduce anche in un allungamento, il gene è solo "acceso" o "espresso" come dicono i genetisti, in cellule come il bianco cellule del sangue e cellule tumorali Gli scienziati hanno teorizzato che se questa telomerasi potesse in qualche modo essere attivata in altre cellule (ma non così tanto che la loro crescita andrebbe in tilt come nelle cellule tumorali) il nostro limite di età potrebbe essere ampliato.

Gli studi hanno scoperto che alcune condizioni croniche come l'ipertensione sono associate a una minore attività della telomerasi, mentre una dieta sana e l'esercizio fisico sono legati a telomeri più lunghi.Il sovrappeso è anche associato a telomeri più corti.

Geni della longevità

I geni della longevità sono geni specifici associati alla vita più lunga. Due geni che sono direttamente associati alla longevità sono SIRT1 (sirtuin 1) e SIRT 2. Gli scienziati che hanno esaminato un gruppo di oltre 800 persone di età pari o superiore a 100 anni, hanno trovato tre differenze significative nei geni associati all'invecchiamento.

Senescenza cellulare

La senescenza cellulare si riferisce al processo mediante il quale le cellule decadono nel tempo. Ciò può essere correlato all'accorciamento dei telomeri o al processo di apoptosi (o suicidio cellulare) in cui vengono rimosse le cellule vecchie o danneggiate.

Cellule staminali

Le cellule staminali pluripotenti sono cellule immature che hanno il potenziale per diventare qualsiasi tipo di cellula del corpo. È stato teorizzato che l'invecchiamento possa essere correlato all'esaurimento delle cellule staminali o alla perdita della capacità delle cellule staminali di differenziarsi o maturare in diversi tipi di cellule. È importante notare che questa teoria si riferisce alle cellule staminali adulte, non cellule staminali embrionali. A differenza delle cellule staminali embrionali, le cellule staminali adulte non possono maturare in nessun tipo di cellula, ma solo in un certo numero di tipi di cellule. La maggior parte delle cellule del nostro corpo sono differenziate o completamente mature e le cellule staminali sono solo un piccolo numero di cellule presenti nel corpo.

Un esempio di un tipo di tessuto in cui è possibile la rigenerazione con questo metodo è il fegato. Ciò è in contrasto con il tessuto cerebrale che di solito manca di questo potenziale rigenerativo.Vi sono ora prove che le cellule staminali stesse possono essere influenzate dal processo di invecchiamento, ma queste teorie sono simili alla questione della gallina e dell'uovo. Non è certo che l'invecchiamento avvenga a causa di cambiamenti nelle cellule staminali, o se invece, i cambiamenti nelle cellule staminali siano dovuti al processo di invecchiamento.

Epigenetica

L'epigenetica si riferisce all'espressione dei geni. In altre parole, un gene può essere presente ma può essere attivato o disattivato. Sappiamo che ci sono alcuni geni nel corpo che vengono attivati ​​solo per un certo periodo di tempo. Il campo dell'epigenetica sta anche aiutando gli scienziati a capire come i fattori ambientali possono funzionare entro i limiti della genetica per proteggere o predisporre alla malattia.

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Tre teorie genetiche primarie dell'invecchiamento

Come notato sopra, c'è una quantità significativa di prove che esamina l'importanza dei geni nella sopravvivenza attesa. Quando si esaminano le teorie genetiche, queste sono suddivise in tre scuole di pensiero primarie.

• La prima teoria afferma che l'invecchiamento è correlato a mutazioni legate alla sopravvivenza a lungo termine e che l'invecchiamento è correlato all'accumulo di mutazioni genetiche che non vengono riparate.
• Un'altra teoria è che l'invecchiamento è correlato agli effetti tardivi di alcuni geni e viene indicato come antagonismo pleiotropico.
• Un'altra teoria, suggerita sulla base della sopravvivenza negli opossum, è che un ambiente che presenta pochi rischi per interferire con l'aspettativa di vita comporterebbe un aumento dei membri che hanno mutazioni che rallentano il processo di invecchiamento.

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Prove dietro la teoria

Ci sono diverse vie di prova che supportano una teoria genetica dell'invecchiamento, almeno in parte.

Forse la prova più forte a sostegno della teoria genetica sono le notevoli differenze specie-specifiche nella massima sopravvivenza, con alcune specie (come le farfalle) che hanno una durata di vita molto breve e altre, come elefanti e balene, che sono simili alla nostra. All'interno di una singola specie, la sopravvivenza è simile, ma la sopravvivenza può essere molto diversa tra due specie che sono altrimenti simili per dimensioni.

Gli studi sui gemelli supportano anche una componente genetica, poiché i gemelli identici (gemelli monozigoti) sono molto più simili in termini di aspettativa di vita rispetto ai gemelli non identici o dizigotici. Valutare i gemelli identici che sono stati allevati insieme e confrontarli con gemelli identici che essere separati possono aiutare a separare fattori comportamentali come la dieta e altre abitudini di vita come causa delle tendenze familiari alla longevità.

Ulteriori prove su vasta scala sono state trovate osservando l'effetto delle mutazioni genetiche in altri animali: in alcuni vermi e in alcuni topi, una singola mutazione genetica può allungare la sopravvivenza di oltre il 50%.

Inoltre, stiamo trovando prove per alcuni dei meccanismi specifici coinvolti nella teoria genetica. Le misurazioni dirette della lunghezza dei telomeri hanno dimostrato che i telomeri sono vulnerabili a fattori genetici che possono accelerare il tasso di invecchiamento.

Prove contro le teorie genetiche dell'invecchiamento

Uno degli argomenti più forti contro una teoria genetica dell'invecchiamento o una "durata della vita programmata" proviene da una prospettiva evolutiva. Perché dovrebbe esserci una durata di vita specifica oltre la riproduzione? In altre parole, quale "scopo" c'è per la vita dopo che una persona si è riprodotta ed è stata viva abbastanza a lungo da elevare la propria prole all'età adulta?

È anche chiaro da quello che sappiamo sullo stile di vita e sulle malattie che ci sono molti altri fattori nell'invecchiamento. I gemelli identici possono avere una durata di vita molto diversa a seconda della loro esposizione, dei loro fattori di stile di vita (come il fumo) e dei modelli di attività fisica.

La linea di fondo

È stato stimato che i geni possono spiegare un massimo del 35% della durata della vita, ma c'è ancora di più che non capiamo sull'invecchiamento di quello che comprendiamo. Nel complesso, è probabile che l'invecchiamento sia un processo multifattoriale, il che significa che probabilmente lo è una combinazione di molte delle teorie. È anche importante notare che le teorie discusse qui non si escludono a vicenda. Il concetto di epigenetica, o se un gene presente è "espresso" o meno, può confondere ulteriormente la nostra comprensione.

Oltre alla genetica, ci sono altri determinanti dell'invecchiamento come i nostri comportamenti, esposizioni e solo la semplice fortuna. Non sei condannato se i tuoi familiari tendono a morire giovani e non puoi ignorare la tua salute anche se i tuoi familiari tendono a vivere a lungo.

Cosa puoi fare per ridurre l'invecchiamento "genetico" delle tue cellule?

Ci viene insegnato a seguire una dieta sana e ad essere attivi e questi fattori di stile di vita sono probabilmente altrettanto importanti, non importa quanto la nostra genetica sia coinvolta nell'invecchiamento. Le stesse pratiche che sembrano mantenere sani gli organi e i tessuti del nostro corpo possono anche mantenere sani i nostri geni e cromosomi.

Indipendentemente dalle particolari cause dell'invecchiamento, può fare la differenza per:

• Esercizio - Gli studi hanno scoperto che l'attività fisica non solo aiuta il cuore e la funzione polmonare, ma l'esercizio allunga i telomeri.
• Segui una dieta sana - Una dieta ricca di frutta e verdura è associata a una maggiore attività della telomerasi (in effetti, un minore accorciamento dei telomeri nelle cellule). Una dieta ricca di acidi grassi omega-3 è associata a telomeri più lunghi, ma una dieta ricca di acidi grassi omega-6 è l'opposto e associata a telomeri più corti. Inoltre, l'assunzione di bibite gassate è collegata a telomeri più corti. Reservatrol, l'ingrediente responsabile dell'eccitazione per il consumo di vino rosso (ma che si trova anche nel succo d'uva rossa analcolico) sembra attivare la proteina della longevità SIRT
• Riduci lo stress
• Evita gli agenti cancerogeni
• Mantenere un peso sano - Non solo l'obesità è collegata ad alcuni dei meccanismi genetici associati all'invecchiamento sopra menzionati (come l'aumento dell'accorciamento dei telomeri), ma studi ripetuti hanno trovato benefici sulla longevità associati alla restrizione calorica. Il primo principio del cancro lo stile di vita di prevenzione proposto dall'American Institute for Research on Cancer - essere il più snello possibile senza essere sottopeso - potrebbe svolgere un ruolo nella longevità, nonché nella prevenzione del cancro e nella prevenzione delle recidive del cancro.