Lý thuyết di truyền về sự lão hóa, khái niệm và bằng chứng

DNA của bạn có thể dự đoán nhiều hơn về bạn hơn là cách bạn nhìn. Theo lý thuyết di truyền về sự lão hóa, các gen của bạn (cũng như đột biến trong các gen đó) chịu trách nhiệm cho việc bạn sẽ sống được bao lâu. Đây là những gì bạn nên biết về gen và tuổi thọ, và nơi di truyền phù hợp với các lý thuyết khác nhau về lão hóa.

Lý thuyết di truyền của sự lão hóa

Lý thuyết di truyền của các trạng thái lão hóa cho thấy tuổi thọ phần lớn được quyết định bởi các gen mà chúng ta thừa hưởng. Theo lý thuyết, tuổi thọ của chúng ta chủ yếu được xác định tại thời điểm thụ thai và phần lớn phụ thuộc vào cha mẹ và gen của chúng.

Cơ sở đằng sau lý thuyết này là các phân đoạn DNA xảy ra ở cuối nhiễm sắc thể, được gọi là telomere, xác định tuổi thọ tối đa của một tế bào. Telomere là những mảnh DNA "rác" ở cuối nhiễm sắc thể trở nên ngắn hơn mỗi khi tế bào phân chia. Các telomere này trở nên ngắn hơn và ngắn hơn và cuối cùng, các tế bào không thể phân chia mà không làm mất các đoạn DNA quan trọng.

Trước khi đi sâu vào các nguyên lý về cách di truyền ảnh hưởng đến sự lão hóa, và các lý lẽ cho và chống lại lý thuyết này, thật hữu ích khi thảo luận ngắn gọn về các loại lý thuyết chính của lão hóa và một số lý thuyết cụ thể trong các loại này. Tại thời điểm hiện tại, không có một lý thuyết hay thậm chí một loại lý thuyết nào có thể giải thích mọi thứ chúng ta quan sát được trong quá trình lão hóa.

Lý thuyết về lão hóa

Có hai loại lý thuyết lão hóa cơ bản khác nhau về cơ bản có thể được gọi là "mục đích" của lão hóa. Trong loại đầu tiên, lão hóa về cơ bản là một tai nạn; tích lũy thiệt hại và hao mòn cho cơ thể và cuối cùng dẫn đến cái chết. Ngược lại, các lý thuyết lão hóa được lập trình coi lão hóa là một quá trình có chủ ý, được kiểm soát theo cách có thể được so sánh với các giai đoạn khác của cuộc sống như tuổi dậy thì.

Các lý thuyết lỗi bao gồm một số lý thuyết riêng biệt bao gồm:

• Thuyết hao mòn của lão hóa
• Tỷ lệ lý thuyết sống lão hóa
• Lý thuyết liên kết ngang của protein một lần nữa
• Lý thuyết gốc tự do của lão hóa
• Lý thuyết đột biến soma của lão hóa

Các lý thuyết về lão hóa được lập trình cũng được chia thành các loại khác nhau dựa trên phương pháp mà cơ thể chúng ta được lập trình theo tuổi và chết.

• Tuổi thọ được lập trình - Tuổi thọ được lập trình tuyên bố rằng cuộc sống được xác định bằng cách bật và tắt liên tiếp các gen.
• Thuyết lão hóa nội tiết
• Lý thuyết miễn dịch về lão hóa

Có sự chồng chéo đáng kể giữa các lý thuyết này và thậm chí các loại lý thuyết lão hóa.

Gen và chức năng cơ thể

Trước khi thảo luận về các khái niệm chính liên quan đến lão hóa và di truyền, chúng ta hãy xem lại DNA của chúng ta là gì và một số cách cơ bản trong đó các gen ảnh hưởng đến tuổi thọ của chúng ta.

Các gen của chúng ta được chứa trong DNA của chúng ta, hiện diện trong nhân (vùng bên trong) của mỗi tế bào trong cơ thể chúng ta. (Ngoài ra còn có DNA ty thể trong các bào quan gọi là ty thể có trong tế bào chất của tế bào.) Mỗi ​​chúng ta có 46 nhiễm sắc thể tạo nên DNA của chúng ta, 23 trong số đó đến từ mẹ của chúng ta và 23 đến từ cha của chúng ta. Trong đó, 44 là nhiễm sắc thể và hai là nhiễm sắc thể giới tính, xác định chúng ta là nam hay nữ. (Ngược lại, DNA ty thể mang thông tin di truyền ít hơn nhiều và chỉ được nhận từ các bà mẹ của chúng tôi.)

Trong các nhiễm sắc thể này nằm trong gen của chúng ta, bản kế hoạch di truyền của chúng ta chịu trách nhiệm mang thông tin cho mọi quá trình sẽ diễn ra trong các tế bào của chúng ta.Các gen của chúng ta có thể được hình dung như một chuỗi các chữ cái tạo nên các từ và câu hướng dẫn. Những từ và câu mã này để sản xuất protein kiểm soát mọi quá trình tế bào.

Ví dụ, nếu bất kỳ gen nào trong số này bị hỏng, do đột biến làm thay đổi chuỗi "chữ và từ" trong hướng dẫn, một protein bất thường có thể được tạo ra, do đó, thực hiện chức năng bị lỗi. Nếu một đột biến xảy ra trong các protein điều chỉnh sự phát triển của tế bào, ung thư có thể xảy ra. Nếu những gen này bị đột biến từ khi sinh ra, các hội chứng di truyền khác nhau có thể xảy ra. Ví dụ, xơ nang là tình trạng trẻ thừa hưởng hai gen đột biến kiểm soát protein điều hòa các kênh chịu trách nhiệm cho sự di chuyển của clorua qua các tế bào trong tuyến mồ hôi, tuyến tiêu hóa, v.v. Kết quả của đột biến đơn này dẫn đến sự dày lên của chất nhầy do các tuyến này tạo ra và các vấn đề kết quả có liên quan đến tình trạng này.

Làm thế nào Genes ảnh hưởng đến tuổi thọ

Không cần phải có một nghiên cứu công phu để xác định rằng gen của chúng ta đóng ít nhất một số vai trò trong tuổi thọ. Những người có cha mẹ và tổ tiên đã sống lâu hơn, có xu hướng sống lâu hơn và ngược lại. Đồng thời, chúng ta biết rằng di truyền một mình không phải là nguyên nhân duy nhất của lão hóa. Các nghiên cứu nhìn vào cặp song sinh giống hệt nhau cho thấy rõ ràng có điều gì đó khác đang diễn ra; cặp song sinh giống hệt nhau có gen giống hệt nhau không phải lúc nào cũng sống một số năm giống hệt nhau.

Một số gen có lợi và tăng cường tuổi thọ. Ví dụ, gen giúp một người chuyển hóa cholesterol sẽ làm giảm nguy cơ mắc bệnh tim của một người.

Một số đột biến gen được di truyền và có thể rút ngắn tuổi thọ. Tuy nhiên, đột biến cũng có thể xảy ra sau khi sinh, vì tiếp xúc với độc tố, các gốc tự do và phóng xạ có thể gây ra thay đổi gen. (Đột biến gen thu được sau khi sinh được gọi là đột biến gen thu được hoặc đột biến gen.) Hầu hết các đột biến không có hại cho bạn, và một số thậm chí có thể có lợi. Đó là bởi vì đột biến gen tạo ra sự đa dạng di truyền, giúp cho quần thể khỏe mạnh. Các đột biến khác, được gọi là đột biến im lặng, không có tác dụng gì đối với cơ thể cả.

Một số gen, khi bị đột biến có hại, như những gen làm tăng nguy cơ ung thư. Nhiều người đã quen thuộc với các đột biến BRCA1 và BRCA2 có thể dẫn đến ung thư vú. Những gen này được gọi là gen ức chế khối u mã hóa cho các protein kiểm soát việc sửa chữa DNA bị hỏng (hoặc loại bỏ tế bào bằng DNA bị hỏng nếu không thể sửa chữa.)

Bệnh khác nhau và các điều kiện liên quan đến đột biến gen có thể ảnh hưởng trực tiếp đến tuổi thọ. Chúng bao gồm xơ nang, thiếu máu hồng cầu hình liềm, bệnh Tay-Sachs và bệnh Huntington, để kể tên một số.

Các khái niệm chính trong lý thuyết di truyền của sự lão hóa

Các khái niệm chính trong di truyền và lão hóa bao gồm một số khái niệm và ý tưởng quan trọng khác nhau, từ rút ngắn telomere đến các lý thuyết về vai trò của tế bào gốc trong quá trình lão hóa.

Telomere - Ở cuối mỗi nhiễm sắc thể của chúng ta là một đoạn DNA "rác" được gọi là telomere. Telomere không mã hóa cho bất kỳ protein nào nhưng dường như có chức năng bảo vệ, giữ cho các đầu DNA không dính vào các đoạn DNA khác hoặc tạo thành một vòng tròn. Mỗi khi một tế bào phân chia thêm một chút telomere sẽ bị cắt. Cuối cùng. không còn DNA nào trong số này, và việc cắt thêm có thể làm hỏng nhiễm sắc thể và gen để tế bào chết.

Nói chung, tế bào trung bình có thể phân chia 50 lần trước khi telomere được sử dụng hết (giới hạn Hayflick). Các tế bào ung thư đã tìm ra một cách để không loại bỏ, và đôi khi thậm chí thêm vào một phần của telomere. Ngoài ra, một số tế bào như bạch cầu không trải qua quá trình rút ngắn telomere này. Dường như trong khi các gen trong tất cả các tế bào của chúng ta có từ mã cho enzyme telomerase ức chế sự rút ngắn telomere và thậm chí có thể dẫn đến việc kéo dài, gen chỉ "bật" hoặc "biểu hiện" như các nhà di truyền học nói, trong các tế bào như màu trắng tế bào máu và tế bào ung thư. Các nhà khoa học đã đưa ra giả thuyết rằng nếu telomase này bằng cách nào đó có thể được bật trong các tế bào khác (nhưng không nhiều đến mức sự phát triển của chúng sẽ trở nên rối loạn như trong các tế bào ung thư) giới hạn tuổi của chúng ta có thể được mở rộng.

Các nghiên cứu đã phát hiện ra rằng một số tình trạng mãn tính như huyết áp cao có liên quan đến hoạt động telomase ít hơn trong khi chế độ ăn uống và tập thể dục lành mạnh có liên quan đến telomere dài hơn. Thừa cân cũng liên quan đến telomere ngắn hơn.

Gen trường thọ - Các gen có tuổi thọ cao là các gen cụ thể có liên quan đến việc sống lâu hơn. Hai gen liên quan trực tiếp đến tuổi thọ là SIRT1 (sirtuin 1) và SIRT2. Các nhà khoa học nhìn vào một nhóm hơn 800 người từ 100 tuổi trở lên, đã tìm thấy ba sự khác biệt đáng kể về gen liên quan đến lão hóa.

Tế bào già - Sự lão hóa tế bào đề cập đến quá trình các tế bào phân rã theo thời gian. Điều này có thể liên quan đến việc rút ngắn telomere hoặc quá trình apoptosis (hoặc tự tử tế bào) trong đó các tế bào cũ hoặc bị hư hỏng được loại bỏ.

Tế bào gốc - Tế bào gốc đa năng là những tế bào chưa trưởng thành có khả năng trở thành bất kỳ loại tế bào nào trong cơ thể. Giả thuyết cho rằng lão hóa có thể liên quan đến sự cạn kiệt của tế bào gốc hoặc mất khả năng biệt hóa hoặc trưởng thành của các loại tế bào khác nhau. Điều quan trọng cần lưu ý là lý thuyết này đề cập đến các tế bào gốc trưởng thành, không phải tế bào gốc phôi. Không giống như tế bào gốc phôi, tế bào gốc trưởng thành không thể trưởng thành thành bất kỳ loại tế bào nào mà chỉ có một số loại tế bào nhất định. Hầu hết các tế bào trong cơ thể chúng ta được biệt hóa hoặc trưởng thành hoàn toàn và các tế bào gốc chỉ là một số lượng nhỏ các tế bào có trong cơ thể.

Một ví dụ về một loại mô trong đó phương pháp tái tạo là có thể bằng phương pháp này là gan. Điều này trái ngược với mô não thường thiếu tiềm năng tái tạo này. Hiện nay có bằng chứng cho thấy bản thân các tế bào gốc có thể bị ảnh hưởng trong quá trình lão hóa, nhưng những lý thuyết này tương tự như vấn đề gà và trứng. Không chắc chắn sự lão hóa xảy ra do những thay đổi trong tế bào gốc, hoặc nếu thay vào đó, những thay đổi trong tế bào gốc là do quá trình lão hóa.

Di truyền học - Di truyền học đề cập đến sự biểu hiện của gen. Nói cách khác, một gen có thể có mặt nhưng có thể được bật hoặc tắt. Chúng ta biết rằng có một số gen trong cơ thể được bật chỉ trong một khoảng thời gian nhất định. Lĩnh vực biểu sinh cũng đang giúp các nhà khoa học hiểu làm thế nào các yếu tố môi trường có thể hoạt động trong các hạn chế của di truyền để bảo vệ hoặc dẫn đến bệnh tật.

Ba lý thuyết di truyền chính của lão hóa

Như đã lưu ý ở trên, có một lượng bằng chứng đáng kể xem xét tầm quan trọng của gen trong sự sống sót dự kiến. Khi nhìn vào các lý thuyết di truyền, chúng được chia thành ba trường phái tư tưởng.

• Giả thuyết đầu tiên cho rằng lão hóa có liên quan đến các đột biến liên quan đến sự tồn tại lâu dài và sự lão hóa có liên quan đến sự tích lũy các đột biến gen không được sửa chữa.
• Một giả thuyết khác cho rằng lão hóa có liên quan đến tác động muộn của một số gen nhất định và được gọi là đối kháng pleiotropic.
• Tuy nhiên, một giả thuyết khác, được đề xuất dựa trên sự sống sót trong opossums, đó là một môi trường có ít nguy cơ gây cản trở tuổi thọ sẽ dẫn đến sự gia tăng các thành viên có đột biến làm chậm quá trình lão hóa.

Bằng chứng đằng sau lý thuyết

Có một số con đường bằng chứng ủng hộ một lý thuyết di truyền về lão hóa, ít nhất là một phần.

Có lẽ bằng chứng mạnh mẽ nhất ủng hộ lý thuyết di truyền là sự khác biệt đáng kể về loài sống sót tối đa, với một số loài (như bướm) có tuổi thọ rất ngắn, và những loài khác, như voi và cá voi, tương tự như chúng ta. Trong một loài duy nhất, sự sống sót là tương tự nhau, nhưng sự sống sót có thể rất khác nhau giữa hai loài có kích thước tương tự nhau.

Các nghiên cứu về sinh đôi cũng hỗ trợ một thành phần di truyền, vì các cặp song sinh giống hệt nhau (sinh đôi đơn bội) giống nhau hơn nhiều về tuổi thọ so với các cặp song sinh không giống hệt nhau hoặc chóng mặt. Đánh giá các cặp song sinh giống hệt nhau được nuôi dưỡng và đối chiếu điều này với các cặp song sinh giống hệt nhau được nuôi dưỡng có thể giúp tách biệt các yếu tố hành vi như chế độ ăn uống và các thói quen sinh hoạt khác là nguyên nhân dẫn đến tình trạng gia đình kéo dài.

Bằng chứng sâu hơn trên diện rộng đã được tìm thấy bằng cách xem xét ảnh hưởng của đột biến gen ở các động vật khác. Ở một số loài giun cũng như một số con chuột, một đột biến gen đơn lẻ có thể kéo dài hơn 50% tỷ lệ sống.

Ngoài ra, chúng tôi đang tìm kiếm bằng chứng cho một số cơ chế cụ thể liên quan đến lý thuyết di truyền. Các phép đo trực tiếp về chiều dài telomere đã chỉ ra rằng telomere dễ bị tổn thương bởi các yếu tố di truyền có thể tăng tốc độ lão hóa.

Bằng chứng chống lại các lý thuyết di truyền của sự lão hóa

Một trong những lập luận mạnh mẽ hơn chống lại một lý thuyết di truyền về sự lão hóa hoặc "tuổi thọ được lập trình" xuất phát từ quan điểm tiến hóa. Tại sao sẽ có một tuổi thọ được chỉ định ngoài sinh sản? Nói cách khác, "mục đích" nào là có cho cuộc sống sau khi một người được sinh sản và sống đủ lâu để nuôi con cháu đến tuổi trưởng thành?

Cũng rõ ràng từ những gì chúng ta biết về lối sống và bệnh tật rằng có nhiều yếu tố khác trong sự lão hóa. Cặp song sinh giống hệt nhau có thể có tuổi thọ rất khác nhau tùy thuộc vào mức độ phơi nhiễm, yếu tố lối sống của họ (như hút thuốc) và mô hình hoạt động thể chất.

Điểm mấu chốt

Người ta ước tính rằng các gen có thể giải thích tối đa 35 phần trăm tuổi thọ, nhưng vẫn còn nhiều điều chúng ta không hiểu về lão hóa hơn những gì chúng ta hiểu. Nhìn chung, có khả năng lão hóa là một quá trình đa yếu tố, có nghĩa là nó có thể là sự kết hợp của một số lý thuyết. Cũng cần lưu ý rằng các lý thuyết được thảo luận ở đây không loại trừ lẫn nhau. Khái niệm về biểu sinh học, hoặc liệu một gen có mặt hay không được "biểu hiện" có thể làm vấy bẩn thêm sự hiểu biết của chúng ta.

Ngoài di truyền, còn có các yếu tố quyết định khác của sự lão hóa như hành vi, phơi nhiễm và chỉ là may mắn. Bạn sẽ không cam chịu nếu các thành viên trong gia đình bạn có xu hướng chết trẻ và bạn không thể bỏ qua sức khỏe của mình ngay cả khi các thành viên trong gia đình bạn có xu hướng sống lâu.

Bạn có thể làm gì để giảm sự lão hóa "Di truyền" của các tế bào?

Chúng ta được dạy ăn một chế độ ăn uống lành mạnh và năng động và những yếu tố lối sống này có thể cũng quan trọng cho dù di truyền của chúng ta có liên quan đến lão hóa đến mức nào. Các thực hành tương tự dường như giữ cho các cơ quan và mô của cơ thể chúng ta khỏe mạnh cũng có thể giữ cho gen và nhiễm sắc thể của chúng ta khỏe mạnh.

Bất kể nguyên nhân cụ thể của lão hóa, nó có thể tạo ra sự khác biệt để:

• Tập thể dục - Các nghiên cứu đã phát hiện ra rằng hoạt động thể chất không chỉ giúp tim và phổi của bạn hoạt động tốt mà còn giúp tập thể dục kéo dài telomere.
• Ăn một chế độ ăn uống lành mạnh - Một chế độ ăn nhiều trái cây và rau quả có liên quan đến hoạt động telomase lớn hơn (thực tế, ít rút ngắn telomere trong các tế bào của bạn). Chế độ ăn nhiều axit béo omega-3 có liên quan đến telomere dài hơn nhưng chế độ ăn nhiều axit béo omega-6 thì ngược lại và liên quan đến telomere ngắn hơn. Ngoài ra, lượng soda soda được liên kết với telomere ngắn hơn.Reservatrol, thành phần chịu trách nhiệm cho sự phấn khích khi uống rượu vang đỏ (nhưng cũng được tìm thấy trong nước nho đỏ không cồn) xuất hiện để kích hoạt SIRT protein trường thọ
• Giảm căng thẳng
• Tránh các chất gây ung thư
• Duy trì cân nặng khỏe mạnh - Không chỉ béo phì liên quan đến một số cơ chế di truyền liên quan đến lão hóa đã được ghi nhận ở trên (chẳng hạn như tăng ngắn telomere), nhưng các nghiên cứu lặp đi lặp lại đã tìm thấy lợi ích lâu dài liên quan đến việc hạn chế calo. Nguyên tắc đầu tiên trong lối sống phòng chống ung thư do Viện nghiên cứu ung thư Hoa Kỳ đưa ra là càng gọn gàng càng tốt mà không bị thiếu cân có thể đóng vai trò lâu dài cũng như phòng ngừa ung thư và ngăn ngừa ung thư tái phát.