چگونه ژن ها پیری را تحت تاثیر قرار می دهند و چگونه می توانند ژن های شما را تغییر دهند
DNA شما ممکن است نسبت به آنچه که به نظر می رسد بیشتر درباره شما پیش بینی کند. با توجه به نظریه ژنتیک پیر شدن، ژن های شما (و همچنین جهش در آن ژن ها) مسئولیت چگونگی زندگی شما را دارند. در اینجا چیزی است که شما باید درباره ژن ها و طول عمر میدانید و جایی که ژنتیک در بین نظریه های مختلف پیری قرار دارد.
نظریه ژنتیک پیری - تعریف
نظریه ژنتیک پیری نشان می دهد که طول عمر به طور عمده توسط ژن های به ارث برده می شود.
با توجه به این نظریه، طول عمر ما عمدتا در لحظه مفهوم تعیین می شود و عمدتا وابسته به والدین و ژن های آنها است.
اساس این نظریه این است که بخش هایی از DNA که در انتهای کروموزوم ها به نام تلومرها رخ می دهد، تعیین می کنند که حداکثر طول عمر یک سلول چیست. تلومرها قطعاتی از "ناخواسته" DNA در انتهای کروموزوم ها هستند که هر بار که سلول تقسیم می شود، کوتاه تر می شود. این تلومرها کوتاهتر و کوتاهتر می شوند و در نهایت سلول ها نمی توانند بدون از دست دادن قطعات مهم DNA جدا شوند.
قبل از این که به مفاهیم ژنتیک پیرامون برسید و استدلالهایی که علیه این نظریه مطرح می شود، مفید است، به طور مختصر درباره مقوله های اصلی نظریه های پیری و بعضی از نظریه های خاص در این دسته ها بحث کنید. در حال حاضر، یک نظریه یا حتی یک دسته از نظریه ها وجود ندارد که بتواند همه چیزهایی را که ما در روند پیری مشاهده می کنیم، توضیح دهیم.
نظریه های پیری
دو طبقه اصلی نظریه های پیری وجود دارند که اساسا در آنچه که می تواند به عنوان "هدف" پیری اشاره می شود، متفاوت است. در رده اول، پیری اساسا تصادف است؛ تجمع آسیب و سایش و پاره شدن به بدن که در نهایت منجر به مرگ می شود. در مقابل، نظریه های برنامه ریزی پیری پیری را به عنوان یک فرایند عمدی بررسی می کنند که به نحوی کنترل می شود که می تواند به مراحل دیگر زندگی مانند بلوغ تبدیل شود.
نظریه های خطا شامل چند نظریه جداگانه از جمله:
- نظریه پیری و پیرایش
- نرخ زندگی نظریه پیری
- تئوری متقابل پیوند پروتئین دوباره
- نظریه رادیکال آزاد پیری
- تئوری جهش سومی پیری
نظریه های برنامه ریزی شده از پیری نیز به دسته های مختلف بر اساس شیوه ای که بدن ما در حال برنامه ریزی برای سن و مرگ است، شکسته می شود.
- طول عمر برنامه ریزی شده - طول عمر برنامه ریزی شده ادعا می کند که زندگی با تعیین ثابتی از ژن ها تعیین می شود.
- نظریه غدد درون ریز پیری
- تئوری ایمنی شناختی پیری
این تئوری ها و حتی دسته های نظریه های پیری همپوشانی قابل توجهی دارند.
ژن ها و توابع بدن
قبل از بحث درباره مفاهیم کلیدی مرتبط با پیری و ژنتیک، بیایید بررسی کنیم که کدام DNA ما و برخی از روش های اصلی که ژن ها بر طول عمر تاثیر می گذارد.
ژن های ما در DNA ما موجود است که در هسته (قسمت داخلی) هر سلول در بدن ما وجود دارد. (همچنین DNA های میتوکندری موجود در اندام های موسوم به میتوکندری وجود دارد که در سیتوپلاسم سلول وجود دارد.) ما هر کدام 46 کروموزوم را تشکیل می دهند که DNA ما است، 23 مورد از مادران ما و 23 از پدران ما می آیند. از اینها، 44 اتوزوم هستند و دو کروموزوم جنس هستند که تعیین می کنند که آیا ما مرد یا زن هستیم.
(DNA متخلخل، در مقابل، اطلاعات ژنتیکی بسیار کمتر را حمل می کند و تنها از مادران ما دریافت می شود.)
درون این کروموزوم ها ژن های ما را می بندند، گلدان ژنتیکی ما مسئول انتقال اطلاعات برای هر پروسه ای است که در سلول های ما انجام می شود. ژن های ما را می توان به عنوان یک سری از نامه ها که کلمات و جملات دستورالعمل را تشکیل می دهند. این کلمات و جملات برای تولید پروتئین هایی که هر فرآیند سلولی را کنترل می کنند، کد می شود.
اگر هر کدام از این ژن ها آسیب ببینند، به عنوان مثال، توسط یک جهش که مجموعه ای از "حروف و کلمات" را در دستورالعمل ها تغییر می دهد، یک پروتئین غیر طبیعی ممکن است تولید شود، که به نوبه خود، یک عملکرد معیوب را انجام می دهد.
اگر یک جهش در پروتئین هایی که رشد سلول را تنظیم می کنند، سرطان ممکن است منجر شود. اگر این ژن ها از زمان تولد جهش یافته باشند، ممکن است سندرم های ارثی مختلف رخ دهند. به عنوان مثال، فیبروز کیستیک یک بیماری است که در آن کودک دو ژن جهش یافته را کنترل پروتئین می کند که کانال هایی را که مسئول حرکت کلرید در سلول های غدد عرق، غدد گوارشی و غیره هستند را تنظیم می کند. نتیجه این جهش تک در نتیجه ضخیم شدن موکوس تولید شده توسط این غدد و مشکلات مربوط به آن است.
چگونه ژن ها طول عمر را تحت تاثیر قرار می دهند
این مطالعه دقیق را انجام نمی دهد تا تعیین کند که ژن های ما نقش حداقل در طول عمر دارند. افرادی که والدین و اجداد آنها طولانی تر زندگی می کنند، تمایل دارند بیشتر زندگی کنند و بالعکس. در همان زمان، ما می دانیم که ژنتیک تنها عامل اصلی پیری نیست. مطالعات به دنبال دوقلوهای مشابه نشان می دهد که به وضوح چیز دیگری وجود دارد؛ دوقلوهای یکسان که ژنهای یکسان دارند، همیشه یکسان تعداد سالها زندگی نمیکنند.
برخی از ژن ها مفید هستند و طول عمر را افزایش می دهند. به عنوان مثال، ژن که به فرد کمک می کند کلسترول را متابولیزه می کند خطر ابتلا به بیماری قلبی را کاهش می دهد.
برخی از جهش های ژنی ارث می برند و ممکن است عمر طول بکشد. با این حال، جهش نیز می تواند پس از تولد اتفاق می افتد، زیرا قرار گرفتن در معرض سموم، رادیکال های آزاد و تابش می تواند باعث تغییرات ژنی شود. (جهش های ژنی که پس از تولد به دست می آیند به عنوان جهش های ژنتیکی یا ژنتیکی شناخته می شوند.) بیشتر جهش ها برای شما بد نیستند و برخی حتی می توانند سودمند باشند. به این دلیل که جهش های ژنتیکی تنوع ژنتیکی ایجاد می کنند که مردم را سالم نگه می دارد. جهش های دیگر، به نام جهش های خاموش، هیچ تاثیری بر بدن ندارند.
بعضی از ژن ها وقتی که جهش یافته اند مضر هستند، مانند کسانی که خطر ابتلا به سرطان را افزایش می دهند. بسیاری از افراد با جهش های BRCA1 و BRCA2 آشنا هستند که به سرطان سینه منجر می شوند. این ژن ها به عنوان ژن های سرکوب کننده تومور نامیده می شوند که کدام پروتئین هایی است که کنترل از بین بردن DNA آسیب دیده را کنترل می کنند (یا حذف سلول با DNA آسیب دیده اگر تعمیر امکان پذیر نیست.)
بیماری های مختلف و شرایط مرتبط با جهش های ژنتیکی قابل انتقال به طور مستقیم می تواند بر طول عمر تاثیر بگذارد. این موارد شامل فیبروز کیستیک ، کمخونی سلول داسی شکل ، بیماری Tay-Sachs و بیماری هانتینگتون است .
مفاهیم کلیدی در نظریه ژنتیک پیری
مفاهیم کلیدی در ژنتیک و پیری شامل چندین مفاهیم و ایده های مهم از جمله کوتاه شدن تلومر به نظریه ها در مورد نقش سلول های بنیادی در پیری است.
تلومرها - در پایان هر یک از کروموزوم های ما یک تکه از DNA "ناخواسته" به نام تلومرها وجود دارد . تلومرها هیچ کدام از پروتئین ها را کد نکنند، اما به نظر می رسد یک عملکرد محافظتی داشته باشند، باقی می ماند تا انتهای DNA از اتصال به قطعات دیگر DNA یا تشکیل یک دایره. هر بار یک سلول تقسیم می شود کمی بیشتر از Telemore از بین می رود. در نهایت. هیچ کدام از این DNA های ناخواسته وجود ندارد، و تکثیر بیشتر می تواند به کروموزوم ها و ژن ها آسیب برساند به طوری که سلول می میرد.
به طور کلی، سلول متوسط می تواند تقریبا 50 بار قبل از مصرف تلومر (محدودیت Hayflick). سلولهای سرطانی راهی برای حذف و گاهی اوقات اضافه کردن بخش های تلومر کشف کرده اند. علاوه بر این، برخی از سلولها مانند سلولهای سفید خون، این فرآیند کاهش تلومر را تجربه نمی کنند. به نظر می رسد که در حالی که ژن ها در تمام سلول های ما دارای کلمه ای برای آنزیم تلومراز هستند که مانع از کوتاه شدن تلومر و احتمالا حتی طولانی شدن آن می شود، ژن تنها "روشن" یا "بیان" می شود، مانند سلول هایی مانند سفید سلول های خونی و سلول های سرطانی. دانشمندان تخمین زده اند که اگر این تلومراز به نحوی در سلول های دیگر ((اما نه خیلی زیاد است که رشد آنها به همان اندازه که در سلول های سرطانی قرار دارد) تثبیت شود.
مطالعات نشان داده اند که برخی از بیماری های مزمن مانند فشار خون بالا با فعالیت کم تلومراز همراه هستند، در حالی که رژیم غذایی و ورزش سالم با تلومرهای طولانی ارتباط دارد. داشتن اضافه وزن نیز با تلومرهای کوتاهتر مرتبط است.
ژن های طول عمر - ژن های طول عمر ژن های خاصی هستند که با زندگی طولانی تر ارتباط دارند. دو ژن که به طور مستقیم با طول عمر مرتبط هستند SIRT1 (sirtruin 1) و SIRT2 است. دانشمندان به دنبال یک گروه از بیش از 800 نفر در سن 100 سالگی یا بالاتر، سه تفاوت عمده در ژن های مرتبط با پیری نشان دادند.
پیری سلول - پیری سلول به فرآیندی است که سلولها در طول زمان تجزیه می شوند. این می تواند به کوتاه شدن تلومرها یا فرآیند آپوپتوز (یا خودکشی سلولی) که در آن سلول های قدیمی یا آسیب دیده حذف می شوند، مرتبط باشد.
سلول های بنیادی - سلول های بنیادی پلوروپتوپتوس سلول های نابالغ هستند که توانایی تبدیل شدن به هر نوع سلول در بدن را دارند. تئوری شده است که پیری ممکن است مربوط به یا تخلیه سلول های بنیادی یا از دست دادن توانایی سلول های بنیادی برای تمایز یا بالغ شدن به انواع مختلف سلول ها باشد. مهم این است که این نظریه به سلول های بنیادی بالغ، نه سلول های بنیادی جنینی اشاره دارد. بر خلاف سلول های بنیادی جنینی، سلول های بنیادی بالغ نمی توانند به هر نوع سلولی بالغ شوند، بلکه فقط تعداد مشخصی از سلول های بنیادی هستند. اکثر سلول های بدن ما تمایز یافته اند و یا کاملا بالغ شده اند و سلول های بنیادی تنها تعداد کمی از سلول های موجود در بدن هستند.
یک نمونه از نوع بافتی که بازسازی آن با این روش امکان پذیر است کبد است. این در مقایسه با بافت مغزی است که معمولا این پتانسیل بازسازی را از دست نمی دهد. در حال حاضر شواهدی وجود دارد که خود سلول های بنیادی در روند پیری تأثیر می گذارند، اما این نظریه ها مشابه موضوع مرغ و تخم مرغ هستند. مشخص نیست که پیری به علت تغییرات در سلول های بنیادی اتفاق می افتد یا اگر تغییرات در سلول های بنیادی به دلیل روند پیری رخ دهد.
Epigenetics - Epigenetics به بیان ژن ها اشاره دارد. به عبارت دیگر، یک ژن ممکن است وجود داشته باشد، اما می تواند یا روشن یا خاموش شود. ما می دانیم که برخی از ژن ها در بدن وجود دارند که برای مدت زمان مشخصی روشن می شوند. زمینه اپی ژنتیک نیز دانشمندان را درک می کند که چگونه عوامل محیطی ممکن است در محدودیت های ژنتیک برای محافظت یا پیشگیری از بیماری ها کار کنند.
سه تئوری ژنتیک اولیه پیری
همانطور که در بالا ذکر شد، شواهد قابل توجهی وجود دارد که اهمیت ژن ها در بقاء انتظار می رود. وقتی به نظریه های ژنتیکی نگاه می کنید، این ها به سه مدارس ابتدایی تقسیم می شوند.
- تئوری اول ادعا می کند که پیری مربوط به جهش هایی است که مربوط به بقای طولانی مدت می شود و پیری مربوط به انباشت جهش های ژنتیکی است که اصلاح نمی شود.
- تئوری دیگر این است که پیری مربوط به اثرات ناگهانی برخی ژن ها است و به عنوان آنتاگونیسازی پلیوترروپیک نامیده می شود.
- با این حال، نظریه دیگری که بر پایه بقای آن در اپوسوم ها پیشنهاد شده است این است که محیطی که چندین خطر را برای دخالت در امید به زندگی ایجاد می کند، باعث افزایش تعداد اعضای جهادی که روند روند پیری را کند می کند.
شواهد پشت تئوری
چند راهکار شواهدی وجود دارد که حداقل در بخشی از تئوری ژنتیک پیری را پشتیبانی می کنند.
شاید قوی ترین شواهد در حمایت از نظریه ژنتیک تفاوت های قابل توجهی در گونه های مختلف در بقای حداکثر داشته باشد، برخی گونه ها (مانند پروانه ها) دارای طول عمر بسیار کوتاه و دیگران مانند فیل ها و نهنگ ها هستند که با ما مشابه هستند. در طول یک گونه واحد، بقا مشابه است، اما بقای آن می تواند بسیار متفاوت است بین دو گونه که در اندازه های مشابه هستند.
مطالعات دوقلوها همچنین از یک مولفه ژنتیکی حمایت می کنند، زیرا دوقلوهای یکسان (دوقلوهای دوقلو) دوام بیشتری نسبت به دوقلوهای غیر مشابه یا دوقطبی دارند. ارزیابی دوقلوهای یکسان که با هم متضرر شده اند و با این تفاوت که دوقلوها یکسان هستند، از هم جدا می شوند، می توانند از عوامل رفتاری مانند رژیم غذایی و دیگر عادات شیوه زندگی به عنوان علت روندهای خانوادگی در طول عمر جدا شوند.
شواهد بیشتر در مقیاس وسیع با بررسی اثر جهش های ژنتیکی در سایر حیوانات یافت شده است. در برخی از کرم ها و همچنین بعضی موش ها، جهش های ژن تک ممکن است بیش از 50 درصد بقای خود را ادامه دهند.
علاوه بر این، ما شواهدی را برای برخی از مکانیزم های خاص درگیر در نظریه ژنتیک پیدا می کنیم. اندازه گیری مستقیم طول تلومر نشان داده است که تلومرها به عوامل ژنتیکی آسیب پذیر می باشند که می تواند سرعت پیری را افزایش دهد.
شواهد علیه نظریه های ژنتیک پیر شدن
یکی از استدلال های قوی تر در برابر نظریه ژنتیک پیر شدن و یا "طول عمر برنامه ریزی شده" از دیدگاه تکاملی حاصل می شود. چرا طول عمر مشخصی از تولید مثل وجود دارد؟ به عبارت دیگر، پس از اینکه یک فرد بازسازی و به اندازه کافی بلند برای زنده ماندن به نسل بعد، هدف «زندگی» چیست؟
این نیز از آنچه که در مورد شیوه زندگی و بیماری می دانیم وجود دارد که بسیاری از عوامل دیگر در پیری وجود دارد. دوقلوهای مشابه ممکن است بسته به مواجهه با آنها، عوامل زندگی شیوه زندگی (مانند سیگار کشیدن) و الگوهای فعالیت بدنی، عمر بسیار متفاوت داشته باشند.
خط پایین
تخمین زده می شود که ژن ها می توانند حداکثر 35 درصد عمر را توضیح دهند، اما هنوز هم ما درباره پیری درک نمی کنیم. به طور کلی، احتمال دارد که پیری یک پروسه چند فاکتور است، به این معنی که احتمالا ترکیبی از چندین نظریه است. لازم به ذکر است که نظریه هایی که در اینجا بحث شده اند، متقابلا منحصر به فرد نیستند. مفهوم epigenetics، یا اینکه آیا ژن موجود است که "بیان" است یا نه، می تواند بیشتر درک ما را سبب شود.
علاوه بر ژنتیک، عوامل دیگری نیز در پیری وجود دارد مانند رفتارهای ما، مواجهه و فقط شانس. اگر اعضای خانواده تان جوان به دنیا بیایند، محکوم نیستند، حتی اگر اعضای خانواده شما عمر طولانی داشته باشند، نمیتوانید سلامت خود را نادیده بگیرید.
چه می توانید برای کاهش "ژنتیک" پیری سلول های خود را انجام دهید؟
ما آموزش می دهیم که یک رژیم غذایی سالم داشته باشیم و فعال باشیم و این عوامل سبک زندگی به همان اندازه اهمیت دارند بدون توجه به اینکه ژنتیک ما در پیری چه تاثیری دارد. همان شیوه هایی که به نظر می رسد اندام ها و بافت های سالم بدن ما را حفظ می کنند همچنین می توانند ژن ها و کروموزوم های ما را سالم نگه دارند.
صرف نظر از علل خاص پیری، می تواند متفاوت باشد:
- ورزش - مطالعات نشان داده است که فعالیت بدنی نه تنها به عملکرد قلب و ریه کمک می کند بلکه تمرین تلومرها را طول می کشد.
- خوردن یک رژیم غذایی سالم - یک رژیم غذایی حاوی میوه و سبزیجات با فعالیت تلومراز بیشتر (در نتیجه کاهش تلومرها در سلول های شما) کمتر است. یک رژیم غذایی با اسیدهای چرب امگا -3 با تلومرهای طولانی همراه است، اما رژیم غذایی بالا در اسیدهای چرب امگا 6، مخالف و همراه با تلومرهای کوتاهتر است. علاوه بر این، مصرف پودر سودا با تلومرهای کوتاهتر مرتبط است. Reservatrol، ماده ای است که برای هیجان بیش از نوشیدن شراب قرمز (اما همچنین در آب انگور قرمز غیر الکلی یافت می شود) به نظر می رسد فعال پروتئین طول عمر SIRT
- کاهش استرس
- اجتناب از سرطان زا
- حفظ وزن سالم - چاقی نه تنها با برخی از مکانیزم های ژنتیکی مربوط به پیری ذکر شده در بالا (مانند افزایش تلومرها) مرتبط است بلکه مطالعات تکراری اثرات طول عمر همراه با محدودیت های کالری را در بر می گیرد. نخستین اصل در شیوه زندگی پیشگیری از سرطان توسط موسسه تحقیقاتی سرطان توسط موسسه آمریکایی تحقیق در مورد سرطان مطرح می شود که ممکن است بدون کمبود وزن نقش داشته باشد، ممکن است در طول عمر و پیشگیری از سرطان و جلوگیری از عود سرطان نقش داشته باشد.
منابع:
جین، K. نظریه های زیست شناسی مدرن پیری. پیری و بیماری 2010 1 (2): 72-74.
کاستر، دنیس، آنتونی فوشی، استفن هاوسر، دن لانگو و جیمزمن. اصول پزشکی داخلی هریسون. نیویورک: McGraw-Hill Education، 2015. چاپ.
کومار، وانی، ابوالقاسم عباس، جان آسست و جیمز پرینسین. رابينز و كاتن پاتولوژيك اساس بيماري. فیلادلفیا، PA: Elsevier / Saunders، 2015. چاپ.
Leung C.، Laraia، B.، Needham، B. et al. سدیم و سلول پیری: ارتباط بین مصرف نوشیدنی شکر شیرین و طول لکوسیت Telomere در بزرگسالان سالم از نظرسنجی ملی بهداشت و تغذیه. مجله بهداشت عمومی آمریکا . 2014. 104 (12): 2425-31.
اسمیت، ج.، و ر. دانیل. سلول های بنیادی و پیری: یک مسئله مرغ یا تخم مرغ؟ پیری و بیماری 2012 3 (3): 260-267.