מהי התיאוריה הגנטית של ההזדקנות?

איך גנים משפיעים על הזדקנות ואיך אתה יכול "שינוי" הגנים שלך

ה- DNA שלך עשוי לחזות יותר ממך מאשר הדרך שבה אתה נראה. על פי התיאוריה הגנטית של ההזדקנות, הגנים שלכם (כמו גם מוטציות בגנים אלה) אחראים לכמה זמן תחיו. הנה מה שאתה צריך לדעת על גנים ואריכות ימים, ואיפה הגנטיקה משתלבת בין תיאוריות שונות של ההזדקנות.

התיאוריה הגנטית של ההזדקנות - הגדרה

התיאוריה הגנטית של ההזדקנות קובעת שתוחלת החיים נקבעת במידה רבה על ידי הגנים שאנו יורשים.

על פי התיאוריה, אריכות החיים שלנו נקבעת בעיקר ברגע ההתעברות, והיא נשענת במידה רבה על הורינו ועל הגנים שלהם.

הבסיס מאחורי תיאוריה זו הוא כי קטעים של דנ"א המתרחשים בסוף הכרומוזומים, הנקראים טלומרים , קובעים את תוחלת החיים המקסימלית של התא. הטלומרים הם חתיכות של דנ"א "זבל" בסוף הכרומוזומים אשר הופכים קצרים יותר בכל פעם שהתא מתחלק. הטלומרים האלה נעשים קצרים וקצרים יותר, ובסופו של דבר, התאים אינם יכולים להתחלק מבלי לאבד חלקים חשובים של דנ"א.

לפני התעמקות העקרונות של איך הגנטיקה משפיעה על ההזדקנות, ואת הטיעונים בעד ונגד תיאוריה זו, זה עוזר לדון בקצרה את הקטגוריות העיקריות של תיאוריות ההזדקנות וכמה תיאוריות ספציפיות בקטגוריות אלה. כרגע אין תיאוריה אחת או אפילו קטגוריה אחת של תיאוריות אשר יכול להסביר את כל מה שאנו רואים בתהליך ההזדקנות.

תיאוריות ההזדקנות

ישנן שתי קטגוריות עיקריות של תיאוריות ההזדקנות אשר נבדלים ביסודו במה ניתן לכנות את "המטרה" של ההזדקנות. בקטגוריה הראשונה, ההזדקנות היא למעשה תאונה; הצטברות של נזק ובלאי לגוף אשר בסופו של דבר מוביל למוות. לעומת זאת, תיאוריות ההזדקנות המתוכננת מציגות את ההזדקנות כתהליך מכוון, הנשלט באופן שניתן להשוותו לשלבי חיים אחרים כגון גיל ההתבגרות.

תיאוריות שגיאה כוללות מספר תיאוריות נפרדות, כולל:

• תלבש את התיאוריה של ההזדקנות
• שיעור תורת החיים של ההזדקנות
• חלבון cross-linking התיאוריה של שוב
• תורת הרדיקלים החופשית של ההזדקנות
• תורת המוטציה הסומטית של ההזדקנות

תיאוריות מתוכננות של ההזדקנות מחולקות גם לקטגוריות שונות על פי השיטה שבה הגוף מתוכנת לגיל ולמות.

• אורך חיים מתוכנן - אורך חיים מתוכנן טוען שהחיים נקבעים על ידי סיבוב רציף של גנים.
• התיאוריה האנדוקרינית של ההזדקנות
• תיאוריה אימונולוגית של ההזדקנות

יש חפיפה משמעותית בין תיאוריות אלה ואפילו קטגוריות של תיאוריות ההזדקנות.

הגנים ותפקודי הגוף

לפני שנדון במושגים מרכזיים הקשורים להזדקנות ולגנטיקה, נסקור מהו ה- DNA שלנו וכמה מהדרכים הבסיסיות שבהן הגנים משפיעים על תוחלת החיים שלנו.

הגנים שלנו כלולים בדנ"א שלנו, שנמצא בגרעין (האזור הפנימי) של כל תא בגופנו. (יש גם דנ"א מיטוכונדריאלי באברונים הנקראים המיטוכונדריה הנמצאים בציטופלסמה של התא). לכל אחד מאיתנו יש 46 כרומוזומים המרכיבים את הדנ"א שלנו, 23 מתוכם מגיעים מאמהותינו ו -23 שמקורן באבותינו. מתוכם, 44 הם אוטוזומים, ושניים הם כרומוזומי המין, אשר קובעים אם אנחנו להיות זכר או נקבה.

(הדנ"א המיטוכונדריאלי, לעומת זאת, נושא מידע גנטי הרבה פחות ומקבל רק מאמהותינו).

בתוך הכרומוזומים האלה שוכבים הגנים שלנו, הכפפה הגנטית שלנו אחראית על העברת המידע לכל תהליך שיתרחש בתאים שלנו. ניתן לראות את הגנים שלנו כסדרה של מכתבים המרכיבים מילים ומשפטים של הוראות. מילים אלה ומשפטים קוד עבור ייצור של חלבונים השולטים בכל תהליך הסלולר.

אם כל אחד מהגנים האלה נפגע, למשל, על ידי מוטציה אשר משנה את סדרת "אותיות ומילים" בהוראות, חלבון לא תקין עשוי להיות מיוצר, אשר בתורו, מבצע פונקציה פגומה.

אם מתרחשת מוטציה בחלבונים המווסתים את הצמיחה של התא, סרטן עלול לגרום. אם הגנים האלה מוטנטים מלידה, עלולים להתרחש תסמונות תורשתיות שונות. לדוגמה, סיסטיק פיברוזיס הוא מצב שבו ילד יורש שני גנים מוטנטים השולטים בחלבון המסדיר את הערוצים האחראים לתנועת כלוריד על פני התאים בבלוטות הזיעה, בבלוטות העיכול ועוד. התוצאה של המוטציה המוטורית הזו גורמת לעיבוי ריר המיוצר על ידי בלוטות אלה, ובעיות הנובעות ממצב זה.

כיצד גנים השפעת החיים

זה לא לוקח מחקר מפורט כדי לקבוע כי הגנים שלנו לשחק לפחות תפקיד כלשהו אריכות ימים. אנשים שהוריהם ואבותיהם חיו זמן רב יותר, נוטים לחיות זמן רב יותר ולהיפך. יחד עם זאת, אנו יודעים כי גנטיקה בלבד אינם הגורם היחיד להזדקנות. מחקרים המביטים בתאומים זהים מגלים שיש בבירור משהו אחר; תאומים זהים בעלי גנים זהים לא תמיד חיים מספר זהה של שנים.

כמה גנים מועילים ומגבירים תוחלת חיים. לדוגמה, הגן המסייע לאדם לחילוף כולסטרול יקטין את הסיכון למחלות לב.

חלק מהמוטציות של הגן עוברות בירושה, ועלולות לקצר את תוחלת החיים. עם זאת, מוטציות גם יכול לקרות לאחר הלידה , שכן חשיפה רעלים, רדיקלים חופשיים והקרנות יכול לגרום לשינויים גנטיים. (מוטציות גנטיות שנרכשו לאחר הלידה נקראות מוטציות גנטיות שנרכשו או סומטיות). רוב המוטציות אינן רעות עבורך, וחלקן יכולות אפילו להיות מועילות. הסיבה לכך היא שמוטציות גנטיות יוצרות מגוון גנטי, אשר שומר על אוכלוסיות בריאים. למוטציות אחרות, הנקראות מוטציות שקטות, אין כל השפעה על הגוף.

כמה גנים, כאשר מוטציה מזיקים, כמו אלה המגבירים את הסיכון לסרטן. אנשים רבים מכירים את המוטציות BRCA1 ו- BRCA2 אשר נוטות לסרטן השד. גנים אלה מכונים גנים מדכאי גידולים אשר קוד עבור חלבונים השולטים בתיקון של דנ"א פגום (או חיסול של התא עם דנ"א פגום אם התיקון אינו אפשרי).

מחלות שונות ותנאים הקשורים למוטציות גנטיות תורשתיות יכולות להשפיע ישירות על תוחלת החיים. אלה כוללים סיסטיק פיברוזיס , אנמיה חרמשית , מחלת טיי זקס ומחלת הנטינגטון , עד כמה שם.

מושגי מפתח בתיאוריה הגנטית של ההזדקנות

מושגי המפתח בגנטיקה ובזדקנות כוללים מספר מושגים ורעיונות חשובים, החל מקיצור הטלומרים ועד תיאוריות על תפקוד תאי גזע בהזדקנות.

טלומרים - בסוף כל אחד מהכרומוזומים שלנו טמון פיסת דנ"א "גרוטאות" הנקראת טלומרים . הטלומרים אינם מקודדים חלבונים כלשהם, אך נראה שיש להם פונקציה מגן, שמירה על הקצוות של הדנ"א מלהיצמד לחלקים אחרים של דנ"א או ליצירת מעגל. בכל פעם התא מחלק קצת יותר של telemore הוא snipped off. בסופו של דבר. אין אף אחד מן הדנ"א הזבל הזה שנשאר, וצליפה נוספת עלולה לפגוע בכרומוזומים ובגנים כך שהתא ימות.

באופן כללי, התא הממוצע הוא מסוגל לחלק 50 פעמים לפני הטלומרים משמש למעלה (מגבלת Hayflick). תאים סרטניים הבינו דרך לא להסיר, ולפעמים אפילו להוסיף, קטע של הטלומרים. בנוסף, כמה תאים כגון תאי דם לבנים אינם עוברים תהליך זה של קיצור הטלומרים . נראה כי בעוד גנים בכל התאים שלנו יש את המילה קוד עבור telomerase אנזים אשר מעכב קיצור הטלומרים ואולי אפילו תוצאות התארכות, הגן הוא רק "מופעלת" או "לידי ביטוי" כמו גנטיקאים אומרים, בתאים כגון לבן תאי דם ותאי סרטן. מדענים שיערו כי אם הטלומראז הזה יופעל איכשהו בתאים אחרים (אך לא עד כדי כך שהצמיחה שלהם תתקרב לתאים סרטניים) ניתן להרחיב את מגבלת הגיל.

מחקרים מצאו כי כמה מצבים כרוניים כגון לחץ דם גבוה קשורים עם פחות פעילות telomerase ואילו תזונה בריאה ופעילות גופנית קשורים עם טלומרים יותר. עודף משקל קשורה גם עם טלומרים קצר יותר.

גנים ארוכי -חיים - גנים ארוכי-טווח הם גנים ספציפיים הקשורים לחיים ארוכים יותר. שני גנים הקשורים ישירות לאריכות ימים הם SIRT1 (sirtruin 1) ו- SIRT2. מדענים שמסתכלים על קבוצה של מעל 800 אנשים בני 100 ומעלה, מצאו שלושה הבדלים משמעותיים בגנים הקשורים להזדקנות.

הזיהום התא - ההזדקנות התא מתייחס לתהליך שבו תאים דועכים לאורך זמן. זה יכול להיות קשור לקיצור של הטלומרים, או תהליך של אפופטוזיס (או התא התאבדות) שבו תאים ישנים או פגומים מוסרים.

תאי גזע - תאי גזע Pluripotent הם תאים בוגרים אשר יש פוטנציאל להפוך כל סוג של תא בגוף. התיאוריה היא כי ההזדקנות עשויה להיות קשורה גם לריקון תאי גזע או לאובדן יכולתם של תאי גזע להבדיל או להתבגר לתוך סוגים שונים של תאים. חשוב לציין כי תיאוריה זו מתייחסת לתאי גזע בוגרים, ולא לתאי גזע עובריים. שלא כמו תאי גזע עובריים, תאי גזע בוגרים אינם יכולים להתבגר לכל סוג של תא, אלא רק מספר מסוים של סוגי תאים. רוב התאים בגופנו נבדלים, או בוגרת לחלוטין, ותאי גזע הם רק מספר קטן של התאים הנמצאים בגוף.

דוגמה לסוג רקמות שבו התחדשות אפשרית בשיטה זו הוא הכבד. זאת בניגוד לרקמת המוח אשר בדרך כלל חסר פוטנציאל משובי זה. קיימות עדויות לכך שתאי גזע עצמם עשויים להיות מושפעים מתהליך ההזדקנות, אך תיאוריות אלה דומות לנושא העוף והביצה. זה לא בטוח של הזדקנות מתרחשת עקב שינויים בתאי גזע, או, אם במקום זאת, השינויים בתאי גזע נובעים תהליך ההזדקנות.

אפיגנטיקה - אפיגנטיקה מתייחסת לביטוי הגנים. במילים אחרות, גן עשוי להיות נוכח, אבל יכול להיות מופעל או כבוי. אנו יודעים כי ישנם גנים מסוימים בגוף אשר מופעלים רק לתקופה מסוימת של זמן. תחום האפיגנטיקה מסייע גם למדענים להבין כיצד גורמים סביבתיים יכולים לפעול במסגרת המגבלות של הגנטיקה על מנת להגן או להטות את המחלה למחלה.

שלוש תיאוריות גנטיות ראשונות של ההזדקנות

כפי שצוין לעיל, יש כמות משמעותית של עדויות אשר בוחן את החשיבות של גנים הישרדות צפוי. כאשר מתבוננים בתיאוריות גנטיות, אלה מתפרקים לשלוש אסכולות עיקריות.

• התיאוריה הראשונה טוענת כי ההזדקנות קשורה למוטציות הקשורות להישרדות ארוכת טווח וכי ההזדקנות קשורה להצטברות של מוטציות גנטיות שאינן מתוקנות.
• תיאוריה נוספת היא כי ההזדקנות קשורה להשפעות המאוחרות של גנים מסוימים, והיא מכונה אנטגוניזם פליאוטרופי.
• תיאוריה אחרת, שהוצעה על בסיס הישרדות באופוסומים, היא שסביבה שמציבה סיכונים מעטים בלבד כדי להפריע לתוחלת החיים תביא לעלייה במספר החברים שיש להם מוטציות המאטות את תהליך ההזדקנות.

עדות מאחורי התיאוריה

ישנן מספר דרכים של ראיות התומכות בתיאוריה גנטית של ההזדקנות, לפחות בחלקן.

אולי העדות החזקה ביותר לתמיכה בתיאוריה הגנטית היא ההבדלים הספציפיים בין המינים בהישרדות מקסימלית, עם כמה מינים (כגון פרפרים) בעלי תוחלת חיים קצרה מאוד, ואחרים, כמו פילים ולווייתנים, דומים לאלה שלנו. בתוך מין אחד, ההישרדות דומה, אך הישרדות יכולה להיות שונה מאוד בין שני מינים דומים זה מזה בגודלם.

מחקרים תאומים תומכים גם מרכיב גנטי, כמו תאומים זהים (תאומים monozygotic) דומים הרבה יותר במונחים של תוחלת חיים מאשר תאומים לא זהה או דיזיגוטית. הערכת תאומים זהים שגדלו יחד והתנגדו לתאומים זהים שגדלו זה מזה יכולים לעזור להפריד בין גורמי התנהגות כגון דיאטה והרגלי חיים אחרים כגורם למגמות משפחתיות באריכות ימים.

עדות נוספת בקנה מידה רחב נמצאה על ידי בחינת ההשפעה של מוטציות גנטיות אצל בעלי חיים אחרים. בתולעים מסוימות, כמו גם כמה עכברים, מוטציה אחת הגן עשוי להאריך את הישרדות של מעל 50 אחוזים.

בנוסף, אנו מוצאים עדויות לחלק מהמנגנונים הספציפיים המעורבים בתיאוריה הגנטית. מדידות ישירות של אורך הטלומרים הראו כי telomeres חשופים לגורמים גנטיים שיכולים להאיץ את קצב ההזדקנות.

ראיות נגד תיאוריות גנטיות של ההזדקנות

אחד הטיעונים החזקים נגד תיאוריה גנטית של הזדקנות או "תוחלת חיים מתוכננת" מגיע מנקודת מבט אבולוציונית. מדוע יש אורך חיים מוגדר מעבר לשעתוק? במילים אחרות, מה "תכלית" יש לחיים לאחר אדם יש לשכפל ואת חי מספיק זמן כדי לגדל את צאצאיהם לבגרות?

זה גם ברור ממה שאנחנו יודעים על אורח חיים ומחלה כי ישנם גורמים רבים אחרים הזדקנות. תאומים זהים עשויים להיות בעלי תוחלת חיים שונה מאוד בהתאם החשיפות שלהם, גורמי אורח החיים שלהם (כגון עישון) ודפוסי פעילות גופנית.

בשורה התחתונה

ההערכה היא כי גנים יכולים להסביר מקסימום של 35 אחוזים של תוחלת החיים, אבל יש עוד יותר אנחנו לא מבינים על ההזדקנות ממה שאנחנו מבינים. בסך הכל, סביר להניח כי ההזדקנות היא תהליך multifactorial, כלומר זה כנראה שילוב של כמה תיאוריות. חשוב גם לציין שהתיאוריות הנדונות כאן אינן חד-משמעיות. הרעיון של אפיגנטיקה, או שמא גן שנמצא הוא "מבוטא", יכול להעמיק את הבנתנו.

בנוסף לגנטיקה, ישנם גורמים אחרים להזדקנות כגון ההתנהגויות שלנו, חשיפות, ומזל פשוט. אתה לא נידון אם בני המשפחה שלך נוטים למות צעיר, ואתה לא יכול להתעלם הבריאות שלך גם אם בני המשפחה שלך נוטים לחיות זמן רב.

מה ניתן לעשות כדי להפחית את הזדקנות "גנטי" של התאים שלך?

אנחנו לומדים לאכול דיאטה בריאה ולהיות פעילים אלה גורמים באורח החיים הם חשובים באותה מידה לא משנה כמה הגנטיקה שלנו מעורבים ההזדקנות. אותם מנהגים אשר נראה לשמור על איברים ורקמות של הגוף שלנו בריא יכול גם לשמור על הגנים שלנו ואת הכרומוזומים בריאים.

ללא קשר לסיבות המיוחדות של ההזדקנות, זה יכול לעשות את ההבדל כדי:

• תרגיל - מחקרים מצאו כי פעילות גופנית לא רק עוזר הלב שלך תפקוד הריאות היטב, אבל התרגיל מאריך telomeres.
• לאכול תזונה בריאה - דיאטה גבוהה של פירות וירקות קשורה בפעילות telomerase גדול (למעשה, פחות קיצור של הטלומרים בתאים שלך). דיאטה גבוהה בחומצות שומן אומגה -3 קשורה לטלומרים ארוכים יותר, אך דיאטה גבוהה בחומצות שומן מסוג אומגה 6 היא ההפך ומלווה בטלומרים קצרים יותר. בנוסף, צריכת סודה פופ מקושר עם טלומרים קצר יותר. Reservatrol, המרכיב אחראי על ההתרגשות על שתיית יין אדום (אך נמצא גם מיץ ענבים לא אלכוהוליים) מופיע כדי להפעיל את אריכות ימים חלבון SIRT
• להפחית לחץ
• הימנע מסרטנים
• שמירה על משקל בריא - לא רק השמנה קשורה עם כמה מנגנונים גנטיים הקשורים להזדקנות שצוינו לעיל (כגון קיצור מוגבר של הטלומרים), אך מחקרים חוזרים מצאו יתרונות אריכות ימים הקשורים הגבלת קלוריות. העיקרון הראשון של אורח החיים למניעת סרטן שמוצג על ידי המכון האמריקאי לחקר הסרטן - להיות רזה ככל האפשר מבלי להיות תחת משקל - עשוי לשחק תפקיד באריכות ימים, כמו גם מניעת סרטן ומניעת הישנות סרטן.

_{מקורות:}

_{ג 'ין, ק התיאוריות הביולוגיות המודרניות של ההזדקנות. הזדקנות ומחלות . 1 (2): 72-74.}

_{קספר, דניס, אנתוני פאוסי, סטיבן האוזר, דן לונגו וג'יי ג'יימסון. עקרונות הריסון של הרפואה הפנימית. ניו יורק: מקגרו-היל חינוך, 2015. הדפסה.}

_{קומאר, וינאי, אבול ק'עבאס, ג'ון סי. אסטר וג'יימס א'פרקינס. רובינס וקוטראן בסיס פתולוגי של מחלות. פילדלפיה, PA: Elsevier / Saunders, 2015. הדפסה.}

_{Leung, C., Nidham, B. et al. סודה ותאים ההזדקנות: עמותות בין צריכת סוכר משוקלל סוכר ליקוציט Telomere אורך בבריאות בריאים מן הבריאות הלאומי ותזונה סקר סקרים. American Journal of Public Health . 2014. 104 (12): 2425-31.}

_{סמית ', ג', ור 'דניאל. תאי גזע והזדקנות: עוף-או-ביצה גיליון ?. הזדקנות ומחלות . 2012 3 (3): 260-267.}