Was ist die genetische Theorie des Alterns?

Ihre DNA könnte mehr über Sie aussagen als über Ihr Aussehen. Nach der genetischen Theorie des Alterns sind Ihre Gene (sowie Mutationen in diesen Genen) dafür verantwortlich, wie lange Sie leben. Hier ist, was Sie über Gene und Langlebigkeit wissen sollten und wo die Genetik zu den verschiedenen Theorien des Alterns passt.

Genetische Theorie des Alterns

Die genetische Theorie des Alterns besagt, dass die Lebensdauer weitgehend durch die Gene bestimmt wird, die wir erben. Nach der Theorie wird unsere Langlebigkeit in erster Linie zum Zeitpunkt der Empfängnis bestimmt und hängt weitgehend von unseren Eltern und ihren Genen ab.
Die Grundlage für diese Theorie ist, dass DNA-Abschnitte, die am Ende der Chromosomen auftreten und als Telomere bezeichnet werden, die maximale Lebensdauer einer Zelle bestimmen. Telomere sind Stücke von "Junk" -DNA am Ende von Chromosomen, die mit jeder Zellteilung kürzer werden. Diese Telomere werden immer kürzer und schließlich können sich die Zellen nicht teilen, ohne wichtige DNA-Stücke zu verlieren.
Bevor wir uns mit den Grundsätzen befassen, wie Genetik das Altern beeinflusst, und den Argumenten für und gegen diese Theorie, ist es hilfreich, kurz die Hauptkategorien der Alterungstheorien und einige der spezifischen Theorien in diesen Kategorien zu diskutieren. Gegenwärtig gibt es keine einzige Theorie oder Kategorie von Theorien, die alles erklären könnten, 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 Abnutzung am Körper, die schließlich zum Tod führt. Im Gegensatz dazu betrachten programmierte Alterungstheorien das Altern als einen beabsichtigten Prozess, der auf eine Weise gesteuert wird, die mit anderen Lebensphasen wie der Pubertät vergleichbar ist.
Fehlertheorien umfassen mehrere separate Theorien, einschließlich:

Verschleißtheorie des Alterns
Theorie der Lebensrate des Alterns
Proteinvernetzungstheorie von wieder
Theorie der freien Radikale des Alterns
Theorie der somatischen Mutation des Alterns

Programmierte Theorien des Alterns werden auch in verschiedene Kategorien unterteilt, basierend auf der Methode, mit der unser Körper so programmiert wird, dass er altert und stirbt.

Programmierte Langlebigkeit - Die programmierte Langlebigkeit gibt an, dass das Leben durch ein sequentielles Ein- und Ausschalten der Gene bestimmt wird.
Hormontheorie des Alterns
Immunologische Theorie des Alterns

Es gibt eine signifikante Überschneidung zwischen diesen Theorien und sogar Kategorien von Alterungstheorien.

Gene und Körperfunktionen

Bevor wir die Schlüsselkonzepte in Bezug auf Alterung und Genetik diskutieren, wollen wir uns ansehen, was unsere DNA ist und welche grundlegenden Auswirkungen Gene auf unsere Lebensdauer haben.
Unsere Gene sind in unserer DNA enthalten, die sich im Zellkern (im inneren Bereich) jeder Zelle in unserem Körper befindet. (Es gibt auch mitochondriale DNA in den Organellen, die Mitochondrien genannt werden und im Zytoplasma der Zelle vorhanden sind.) Wir haben jeweils 46 Chromosomen, aus denen unsere DNA besteht, von denen 23 von unseren Müttern und 23 von unseren Vätern stammen. Von diesen 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.)
In diesen Chromosomen liegen unsere Gene, unsere genetische Blaupause, die dafür verantwortlich ist, die Informationen für jeden Prozess zu transportieren, der in unseren Zellen abläuft. Unsere Gene können als eine Reihe von Buchstaben betrachtet werden, die aus Wörtern und Anweisungssätzen 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 ausübt. 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. Zum Beispiel ist Mukoviszidose eine Erkrankung, bei der ein Kind zwei mutierte Gene erbt, die ein Protein steuern, das die Kanäle reguliert, die für die Bewegung von Chlorid zwischen Zellen in den Schweißdrüsen, Verdauungsdrüsen und mehr verantwortlich sind. Das Ergebnis dieser einzelnen Mutation führt zu einer Verdickung des von diesen Drüsen produzierten Schleims und den sich daraus ergebenden Problemen, die mit diesem Zustand verbunden sind.

Wie Gene die Lebensdauer beeinflussen

Es bedarf keiner aufwändigen Studie, um festzustellen, ob unsere Gene zumindest eine gewisse Rolle für die Langlebigkeit spielen. Menschen, deren Eltern und Vorfahren länger gelebt haben, neigen dazu, länger zu leben und umgekehrt. Gleichzeitig wissen wir, dass die Genetik allein nicht die einzige Ursache für das Altern ist. Studien, die eineiige Zwillinge untersuchen, 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 verlängern die Lebensdauer. Zum Beispiel würde das Gen, das einer Person hilft, Cholesterin zu metabolisieren, das Risiko einer Herzerkrankung einer Person verringern.
Einige Genmutationen werden vererbt und können die Lebensdauer verkürzen. Mutationen können jedoch auch nach der Geburt auftreten, da Toxine, freie Radikale und Strahlung zu Genveränderungen führen können. (Nach der Geburt erworbene Genmutationen werden als erworbene oder somatische Genmutationen bezeichnet.) Die meisten Mutationen sind nicht schlecht für Sie und einige können sogar von Vorteil sein. Das liegt daran, dass genetische Mutationen eine genetische Vielfalt schaffen, die die Populationen gesund hält. Andere Mutationen, sogenannte stille Mutationen, haben keinerlei Auswirkung auf den Körper.
Einige Gene sind, wenn sie mutiert sind, schädlich, wie diejenigen, die das Krebsrisiko erhöhen. Viele Menschen sind mit den BRCA1- und BRCA2-Mutationen vertraut, die für Brustkrebs prädisponieren. Diese Gene werden als Tumorsuppressorgene bezeichnet, die für Proteine kodieren, die die Reparatur beschädigter DNA (oder die Eliminierung der Zelle mit beschädigter DNA, wenn eine Reparatur nicht möglich ist) kontrollieren.
Verschiedene Krankheiten und Zustände im Zusammenhang mit vererbbaren Genmutationen können sich direkt auf die Lebensdauer auswirken. Dazu gehören Mukoviszidose, Sichelzellenanämie, Tay-Sachs-Krankheit und Huntington-Krankheit, um nur einige zu nennen.

Schlüsselkonzepte in der genetischen Theorie des Alterns

Die Schlüsselkonzepte in Genetik und Altern umfassen mehrere wichtige Konzepte und Ideen, die von der Verkürzung der Telomere bis hin zu Theorien über die Rolle von Stammzellen beim Altern reichen.
Telomere - Am Ende jedes unserer Chromosomen befindet sich ein Stück "Junk" -DNA, genannt Telomere. Telomere codieren keine Proteine, scheinen jedoch eine Schutzfunktion zu haben, die verhindert, dass sich die Enden der DNA an andere DNA-Stücke anlagern oder einen Kreis bilden. Jedes Mal, wenn eine Zelle ein bisschen mehr von einem Telomer teilt, wird abgeschnitten. Schließlich. Von dieser Junk-DNA ist nichts mehr übrig, und weiteres Zerschneiden kann die Chromosomen und Gene schädigen, 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 z. B. weiße Blutkörperchen, diesen Prozess der Verkürzung der Telomere nicht. Es scheint, dass, während Gene in allen unseren Zellen das Codewort für das Enzym Telomerase haben, das die Verkürzung der Telomere hemmt und möglicherweise sogar zu einer Verlängerung führt, das Gen nur in Zellen wie Weiß "angeschaltet" oder "exprimiert" wird, wie Genetiker sagen Blutzellen und Krebszellen. Wissenschaftler haben die Theorie aufgestellt, dass unsere Altersgrenze erweitert werden könnte, wenn diese Telomerase in anderen Zellen irgendwie aktiviert werden könnte (aber nicht so sehr, dass ihr Wachstum durcheinander geraten würde, wie in Krebszellen).
Studien haben gezeigt, dass einige chronische Erkrankungen wie Bluthochdruck mit einer geringeren Telomeraseaktivität einhergehen, wohingegen eine gesunde Ernährung und Bewegung mit längeren Telomeren verbunden sind. Übergewicht ist auch mit kürzeren Telomeren verbunden.
Langlebigkeitsgene - Langlebigkeitsgene sind spezifische Gene, die mit einem längeren Leben verbunden sind. Zwei Gene, die in direktem Zusammenhang mit der Langlebigkeit stehen, sind SIRT1 (Sirtuin 1) und SIRT2. Wissenschaftler, die eine Gruppe von über 800 Menschen ab 100 Jahren untersuchten, stellten drei signifikante Unterschiede bei den mit dem Altern verbundenen Genen fest.
Zellalterung - Zellalterung bezieht sich auf den Prozess, durch den Zellen im Laufe der Zeit zerfallen. Dies kann mit einer Verkürzung der Telomere oder dem Prozess der Apoptose (oder des Zellsuizids) zusammenhängen, bei 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 vermutet, dass das Altern entweder mit der Erschöpfung von Stammzellen oder dem Verlust der Fähigkeit von Stammzellen zusammenhängt, sich zu verschiedenen Arten von Zellen zu differenzieren oder zu reifen. 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 zu keinem 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 mit dieser Methode eine Regeneration möglich ist, ist die Leber. Dies steht im Gegensatz zu Hirngewebe, dem normalerweise dieses Regenerationspotential fehlt. Es gibt jetzt Hinweise darauf, dass Stammzellen selbst vom Alterungsprozess betroffen sein könnten, aber diese Theorien ähneln der Henne-und-Ei-Frage. Es ist nicht sicher, ob Alterung aufgrund von Veränderungen in Stammzellen auftritt, oder ob stattdessen Veränderungen 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 einen bestimmten Zeitraum eingeschaltet sind. Das Gebiet der Epigenetik hilft Wissenschaftlern auch zu verstehen, wie Umweltfaktoren innerhalb der Grenzen der Genetik funktionieren können, um Krankheiten zu schützen oder zu prädisponieren.

Drei primäre genetische Theorien des Alterns

Wie bereits erwähnt, gibt es zahlreiche Belege für die Bedeutung von Genen für das erwartete Überleben. Bei der Betrachtung genetischer Theorien werden diese in drei Grundgedanken unterteilt.

Die erste Theorie besagt, dass das Altern mit Mutationen zusammenhängt, die mit dem langfristigen Überleben zusammenhängen, und dass das Altern mit der Anhäufung genetischer Mutationen zusammenhängt, die nicht repariert werden.
Eine andere Theorie besagt, dass das Altern mit den späten Auswirkungen 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 birgt, zu einer Zunahme von Mitgliedern mit Mutationen führen würde, die den Alterungsprozess verlangsamen.

Beweise hinter der Theorie

Es gibt mehrere Beweismittel, die zumindest teilweise eine genetische Theorie des Alterns stützen.
Der vielleicht stärkste Beweis für die genetische Theorie sind die beträchtlichen artspezifischen Unterschiede beim maximalen Überleben, wobei einige Arten (wie Schmetterlinge) eine sehr kurze Lebensdauer haben und andere, wie Elefanten und Wale, unserer ähnlich sind. Innerhalb einer einzelnen Art ist das Überleben ähnlich, aber das Überleben kann zwischen zwei Arten, deren Größe ansonsten ähnlich ist, sehr unterschiedlich sein.
Zwillingsstudien stützen auch eine genetische Komponente, da eineiige Zwillinge (monozygote Zwillinge) in Bezug auf die Lebenserwartung viel ähnlicher sind als nicht identische oder dizygote Zwillinge. Die Bewertung von identischen Zwillingen, die zusammen aufgezogen wurden, und die Gegenüberstellung von identischen Zwillingen, die getrennt aufgezogen wurden, kann dazu beitragen, Verhaltensfaktoren wie Ernährung und andere Lebensgewohnheiten als Ursache für Familientrends bei der Lebenserwartung herauszufiltern.
Weitere Beweise in großem Maßstab wurden anhand der Wirkung genetischer Mutationen bei anderen Tieren gefunden. Bei einigen Würmern wie auch 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 einer evolutionären Perspektive. Warum sollte es eine bestimmte Lebensdauer geben, die nicht reproduzierbar ist? Mit anderen Worten, welcher "Zweck" besteht für das Leben, nachdem sich eine Person reproduziert hat und lange genug am Leben war, um ihre Nachkommen auf das Erwachsenenalter zu heben?
Aus dem, was wir über Lebensstil und Krankheit wissen, geht auch hervor, dass es beim Altern viele andere Faktoren gibt. Eineiige Zwillinge können je nach ihrer Exposition, ihrem Lebensstil (z. B. Rauchen) und ihrem körperlichen Aktivitätsmuster eine sehr unterschiedliche Lebensdauer haben.

Die Quintessenz

Es wurde geschätzt, dass Gene maximal 35 Prozent der Lebensdauer erklären können, aber es gibt noch mehr, die wir nicht über das Altern verstehen, als wir verstehen. Insgesamt ist das Altern wahrscheinlich ein multifaktorieller Prozess, was bedeutet, dass es wahrscheinlich eine Kombination mehrerer Theorien ist. Es ist auch wichtig anzumerken, dass sich die hier diskutierten Theorien nicht gegenseitig ausschließen. Das Konzept der Epigenetik oder ob ein vorhandenes Gen "exprimiert" ist oder nicht, kann unser Verständnis weiter trüben.
Neben der Genetik gibt es noch andere Determinanten des Alterns, wie unser Verhalten, die Exposition und das reine Glück. Sie sind nicht zum Scheitern verurteilt, wenn Ihre Familienmitglieder dazu neigen, jung 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??

Wir lernen, uns gesund zu ernähren und aktiv zu sein, und diese Faktoren des Lebensstils sind wahrscheinlich genauso wichtig, egal wie stark unsere Genetik am Altern beteiligt ist. Dieselben 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 einen Unterschied machen zu:

Bewegung - Studien haben gezeigt, dass körperliche Aktivität nicht nur die Herz- und Lungenfunktion unterstützt, sondern auch die Telomere verlängert.
Ernähren Sie sich gesund - Eine Ernährung mit hohem Obst- und Gemüsegehalt ist mit einer höheren Telomeraseaktivität verbunden (im Endeffekt mit einer geringeren Verkürzung der Telomere in Ihren Zellen). Eine Ernährung mit hohem Omega-3-Fettsäuregehalt ist mit längeren Telomeren verbunden, eine Ernährung mit hohem Omega-6-Fettsäuregehalt ist jedoch umgekehrt und mit kürzeren Telomeren verbunden. Darüber hinaus ist die Aufnahme von Soda Pop mit kürzeren Telomeren verbunden. Reservatrol, die Zutat, die für die Aufregung beim Trinken von Rotwein verantwortlich ist (aber auch in alkoholfreiem Traubensaft enthalten ist), scheint das Langlebigkeitsprotein SIRT zu aktivieren
Stress reduzieren
Karzinogene vermeiden
Aufrechterhaltung eines gesunden Gewichts - Fettleibigkeit ist nicht nur mit einigen der oben genannten genetischen Mechanismen im Zusammenhang mit dem Altern verbunden (z. B. eine erhöhte Verkürzung der Telomere), sondern es wurden auch in wiederholten Studien Langlebigkeitsvorteile im Zusammenhang mit Kalorieneinschränkungen festgestellt. Das erste Prinzip in der Krebsprävention, 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 für die Krebsprävention und die Prävention von Krebsrezidiven spielen.