ما هي النظرية الجينية للشيخوخة؟

كيف تؤثر الجينات في الشيخوخة وكيف يمكنك "تغيير" جيناتك

قد يتنبأ الحمض النووي الخاص بك عنك أكثر من الطريقة التي تبدو بها. وفقًا للنظرية الجينية للشيخوخة ، فإن جيناتك (وكذلك الطفرات في تلك الجينات) هي المسؤولة عن طول العمر الذي ستعيشه. إليك ما يجب أن تعرفه عن الجينات وطول العمر ، وأين تتناسب الجينات بين نظريات الشيخوخة المختلفة.

النظرية الجينية للشيخوخة

تنص النظرية الجينية للشيخوخة على أن العمر يتحدد إلى حد كبير من خلال الجينات التي نرثها. وفقًا للنظرية ، يتم تحديد طول عمرنا بشكل أساسي في لحظة الحمل ويعتمد إلى حد كبير على آبائنا وجيناتهم.

الأساس وراء هذه النظرية هو أن أجزاء الحمض النووي التي تحدث في نهاية الكروموسومات ، والتي تسمى التيلوميرات ، تحدد أقصى عمر للخلية. التيلوميرات عبارة عن قطع من الحمض النووي "غير المرغوب فيه" في نهاية الكروموسومات والتي تصبح أقصر في كل مرة تنقسم فيها الخلية. تصبح هذه التيلوميرات أقصر وأقصر ، وفي النهاية لا يمكن للخلايا أن تنقسم دون أن تفقد أجزاء مهمة من الحمض النووي

قبل الخوض في مبادئ كيفية تأثير الجينات على الشيخوخة ، والحجج المؤيدة لهذه النظرية والمعارضة لها ، من المفيد مناقشة الفئات الأساسية لنظريات الشيخوخة وبعض النظريات المحددة في هذه الفئات بإيجاز. في الوقت الحالي ، لا توجد نظرية واحدة أو حتى فئة واحدة من النظريات التي يمكن أن تشرح كل ما نلاحظه في عملية الشيخوخة.

نظريات الشيخوخة

هناك فئتان أساسيتان من نظريات الشيخوخة تختلفان اختلافًا جوهريًا فيما يمكن أن يشار إليه على أنه "الغرض" من الشيخوخة. في الفئة الأولى ، الشيخوخة هي في الأساس حادث ؛ تراكم الضرر والبلى الذي يلحق بالجسم مما يؤدي في النهاية إلى الوفاة. في المقابل ، تنظر نظريات الشيخوخة المبرمجة إلى الشيخوخة على أنها عملية مقصودة ، يتم التحكم فيها بطريقة يمكن تشبيهها بمراحل أخرى من الحياة مثل سن البلوغ.

تتضمن نظريات الخطأ عدة نظريات منفصلة منها:

• نظرية البلى والشيخوخة 3

• نظرية معدل الحياة للشيخوخة

• نظرية الارتباط المتبادل للبروتين للشيخوخة 4

• نظرية الجذور الحرة للشيخوخة

• نظرية الطفرات الجسدية للشيخوخة 5

يتم أيضًا تقسيم النظريات المبرمجة للشيخوخة إلى فئات مختلفة بناءً على الطريقة التي يتم بها برمجة أجسادنا لتقدم في العمر وتموت.

• طول العمر المبرمج - يدعي طول العمر المبرمج أن الحياة يتم تحديدها من خلال تشغيل وإيقاف الجينات بشكل متتابع.

• نظرية الغدد الصماء للشيخوخة

• النظرية المناعية للشيخوخة 7

هناك تداخل كبير بين هذه النظريات وحتى فئات نظريات الشيخوخة.

الجينات والوظائف الجسدية

قبل مناقشة المفاهيم الأساسية المتعلقة بالشيخوخة وعلم الوراثة ، دعونا نراجع ماهية حمضنا النووي وبعض الطرق الأساسية التي تؤثر بها الجينات على حياتنا.

جيناتنا موجودة في حمضنا النووي الموجود في النواة (المنطقة الداخلية) لكل خلية في أجسامنا. (يوجد أيضًا الحمض النووي للميتوكوندريا الموجود في العضيات المسماة بالميتوكوندريا والموجودة في سيتوبلازم الخلية.) لكل منا 46 كروموسومًا يتكون منها الحمض النووي ، 23 منها من أمهاتنا و 23 من آبائنا. من بين هؤلاء ، 44 جسمية ، واثنان من الكروموسومات الجنسية ، والتي تحدد ما إذا كنا سنكون ذكورًا أم أنثى. (على النقيض من ذلك ، يحمل الحمض النووي للميتوكوندريا معلومات وراثية أقل بكثير ويتم تلقيه من أمهاتنا فقط).

داخل هذه الكروموسومات تكمن جيناتنا ، مخططنا الجيني المسؤول عن نقل المعلومات لكل عملية ستحدث في خلايانا. يمكن تصور جيناتنا على أنها سلسلة من الحروف التي تشكل كلمات وجمل من التعليمات. ترمز هذه الكلمات والجمل لتصنيع البروتينات التي تتحكم في كل عملية خلوية.

في حالة تلف أي من هذه الجينات ، على سبيل المثال ، من خلال طفرة تغير سلسلة "الأحرف والكلمات" في التعليمات ، فقد يتم تصنيع بروتين غير طبيعي ، والذي يؤدي بدوره وظيفة معيبة. إذا حدثت طفرة في البروتينات التي تنظم نمو الخلية ، فقد ينتج السرطان. إذا تم تحور هذه الجينات منذ الولادة ، فقد تحدث متلازمات وراثية مختلفة .8 على سبيل المثال ، التليف الكيسي هو حالة يرث فيها الطفل جينين متحولين يتحكمان في البروتين الذي ينظم القنوات المسؤولة عن حركة الكلوريد عبر الخلايا في الغدد العرقية ، الغدد الهضمية ، وأكثر من ذلك. ينتج عن هذه الطفرة المفردة سماكة المخاط الذي تنتجه هذه الغدد ، والمشاكل الناتجة المرتبطة بهذه الحالة.

كيف تؤثر الجينات على العمر الافتراضي

لا يتطلب الأمر دراسة تفصيلية لتحديد أن جيناتنا تلعب دورًا ما على الأقل في طول العمر. الأشخاص الذين عاش آباؤهم وأجدادهم لفترة أطول يميلون إلى العيش لفترة أطول والعكس صحيح. في الوقت نفسه ، نعلم أن الجينات وحدها ليست السبب الوحيد للشيخوخة. تكشف الدراسات التي تبحث في التوائم المتطابقة أنه من الواضح أن هناك شيئًا آخر يحدث ؛ لا يعيش التوائم المتطابقون الذين لديهم جينات متطابقة دائمًا عددًا متطابقًا من السنوات

بعض الجينات مفيدة وتعزز طول العمر. على سبيل المثال ، فإن الجين الذي يساعد الشخص على استقلاب الكوليسترول من شأنه أن يقلل من خطر إصابة الشخص بأمراض القلب.

بعض الطفرات الجينية موروثة وقد تقصر من العمر. ومع ذلك ، يمكن أن تحدث الطفرات أيضًا بعد الولادة ، نظرًا لأن التعرض للسموم والجذور الحرة والإشعاع يمكن أن يسبب تغيرات جينية. (يشار إلى الطفرات الجينية المكتسبة بعد الولادة على أنها طفرات جينية مكتسبة أو جسدية.) معظم الطفرات ليست سيئة بالنسبة لك ، و يمكن أن يكون البعض مفيدًا. ذلك لأن الطفرات الجينية تخلق التنوع الجيني ، مما يحافظ على صحة السكان. الطفرات الأخرى ، التي تسمى الطفرات الصامتة ، ليس لها أي تأثير على الجسم على الإطلاق.

بعض الجينات ، عندما يتم تحورها ، تكون ضارة ، مثل تلك التي تزيد من خطر الإصابة بالسرطان. كثير من الناس على دراية بطفرات BRCA1 و BRCA2 التي تؤهب للإصابة بسرطان الثدي. يشار إلى هذه الجينات باسم الجينات الكابتة للورم والتي ترمز للبروتينات التي تتحكم في إصلاح الحمض النووي التالف (أو القضاء على الخلية ذات الحمض النووي التالف إذا لم يكن الإصلاح ممكنًا).

يمكن أن تؤثر الأمراض والظروف المختلفة المتعلقة بطفرات الجينات الوراثية بشكل مباشر على العمر الافتراضي. وتشمل هذه التليف الكيسي ، وفقر الدم المنجلي ، ومرض تاي ساكس ، ومرض هنتنغتون ، على سبيل المثال لا الحصر.

المفاهيم الأساسية في النظرية الجينية للشيخوخة

تتضمن المفاهيم الأساسية في علم الوراثة والشيخوخة عدة مفاهيم وأفكار مهمة تتراوح من تقصير التيلومير إلى نظريات حول دور الخلايا الجذعية في الشيخوخة.

التيلوميرات

في نهاية كل كروموسومات لدينا توجد قطعة من الحمض النووي "غير المرغوب فيه" تسمى التيلوميرات. لا تقوم التيلوميرات بتشفير أي بروتينات ولكن يبدو أن لها وظيفة وقائية ، وتمنع نهايات الحمض النووي من الالتصاق بقطع أخرى من الحمض النووي أو تشكيل دائرة. في كل مرة تنقسم فيها الخلية يتم قطع جزء أكبر من التيلومير. في النهاية. لم يتبق أي من هذا الحمض النووي غير المرغوب فيه ، ويمكن أن يؤدي القطع الإضافي إلى إتلاف الكروموسومات والجينات بحيث تموت الخلية.

بشكل عام ، تكون الخلية المتوسطة قادرة على الانقسام 50 مرة قبل استخدام التيلومير (حد Hayflick) .14 وقد توصلت الخلايا السرطانية إلى طريقة لعدم إزالة جزء من التيلومير ، أو حتى إضافته إليه في بعض الأحيان. بالإضافة إلى ذلك ، لا تخضع بعض الخلايا مثل خلايا الدم البيضاء لعملية تقصير التيلومير. يبدو أنه في حين أن الجينات في جميع خلايانا لديها كلمة السر الخاصة بإنزيم التيلوميراز الذي يثبط تقصير التيلومير وربما يؤدي إلى الإطالة ، فإن الجين يتم "تشغيله" أو "التعبير عنه" فقط كما يقول علماء الوراثة ، في خلايا مثل الأبيض لقد افترض العلماء أنه إذا كان من الممكن تشغيل هذا التيلوميراز بطريقة ما في خلايا أخرى (ولكن ليس لدرجة أن نموها سيتعثر كما هو الحال في الخلايا السرطانية) يمكن توسيع حدودنا العمرية.

لقد وجدت الدراسات أن بعض الحالات المزمنة مثل ارتفاع ضغط الدم ترتبط بنشاط تيلوميراز أقل بينما يرتبط النظام الغذائي الصحي وممارسة الرياضة بتيلوميرات أطول .16 ترتبط زيادة الوزن أيضًا بتيلوميرات أقصر.

جينات طول العمر

جينات طول العمر هي جينات محددة ترتبط بالعيش لفترة أطول. اثنان من الجينات المرتبطة مباشرة بطول العمر هما SIRT1 (sirtuin 1) و SIRT2.17 العلماء الذين نظروا إلى مجموعة تضم أكثر من 800 شخص يبلغون من العمر 100 عامًا أو أكثر ، وجدوا ثلاثة اختلافات كبيرة في الجينات المرتبطة بالشيخوخة.

شيخوخة الخلية

يشير شيخوخة الخلايا إلى العملية التي تتحلل بها الخلايا بمرور الوقت. يمكن أن يكون هذا مرتبطًا بتقصير التيلوميرات أو عملية موت الخلايا المبرمج (أو انتحار الخلية) التي يتم فيها إزالة الخلايا القديمة أو التالفة.

الخلايا الجذعية

الخلايا الجذعية متعددة القدرات هي خلايا غير ناضجة لديها القدرة على أن تصبح أي نوع من الخلايا في الجسم. يُفترض أن الشيخوخة قد تكون مرتبطة إما باستنفاد الخلايا الجذعية أو فقدان قدرة الخلايا الجذعية على التمايز أو النضج إلى أنواع مختلفة من الخلايا .19 من المهم ملاحظة أن هذه النظرية تشير إلى الخلايا الجذعية البالغة ، وليس الجنينية. الخلايا الجذعية. على عكس الخلايا الجذعية الجنينية ، لا يمكن للخلايا الجذعية البالغة أن تنضج لتتحول إلى أي نوع من الخلايا ولكن فقط عدد معين من أنواع الخلايا. معظم الخلايا في أجسامنا متمايزة أو ناضجة تمامًا ، والخلايا الجذعية ليست سوى عدد قليل من الخلايا الموجودة في الجسم.

مثال على نوع الأنسجة التي يمكن تجديدها بهذه الطريقة هو الكبد. هذا على النقيض من أنسجة المخ التي عادة ما تفتقر إلى هذه القدرة على التجدد. هناك الآن دليل على أن الخلايا الجذعية نفسها قد تتأثر في عملية الشيخوخة ، ولكن هذه النظريات مماثلة لقضية الدجاجة والبيضة. ليس من المؤكد أن الشيخوخة تحدث بسبب التغيرات في الخلايا الجذعية ، أو إذا كانت التغييرات في الخلايا الجذعية ناتجة عن عملية الشيخوخة بدلاً من ذلك.

علم التخلق

علم التخلق يشير إلى التعبير عن الجينات. بمعنى آخر ، قد يكون الجين موجودًا ولكن يمكن تشغيله أو إيقاف تشغيله. نحن نعلم أن هناك بعض الجينات في الجسم يتم تشغيلها لفترة زمنية معينة فقط. يساعد مجال علم التخلق العلماء أيضًا على فهم كيفية عمل العوامل البيئية ضمن قيود علم الوراثة إما للحماية أو الاستعداد للمرض.

ثلاث نظريات وراثية أولية للشيخوخة

كما هو مذكور أعلاه ، هناك قدر كبير من الأدلة التي تبحث في أهمية الجينات في البقاء على قيد الحياة المتوقع. عند النظر إلى النظريات الجينية ، يتم تقسيمها إلى ثلاث مدارس فكرية ابتدائية.

• تدعي النظرية الأولى أن الشيخوخة مرتبطة بالطفرات المرتبطة بالبقاء على المدى الطويل وأن الشيخوخة مرتبطة بتراكم الطفرات الجينية التي لا يتم إصلاحها.

• نظرية أخرى هي أن الشيخوخة مرتبطة بالتأثيرات المتأخرة لجينات معينة ، ويشار إليها باسم العداء متعدد الاتجاهات.

• مع ذلك ، هناك نظرية أخرى ، تم اقتراحها بناءً على البقاء في الأبوسوم ، وهي أن البيئة التي تشكل القليل من المخاطر للتدخل في متوسط العمر المتوقع ستؤدي إلى زيادة في الأعضاء الذين لديهم طفرات تبطئ عملية الشيخوخة.

الدليل وراء النظرية

هناك عدة طرق للأدلة التي تدعم النظرية الجينية للشيخوخة ، على الأقل جزئيًا.

ربما يكون أقوى دليل يدعم النظرية الجينية هو الاختلافات الكبيرة الخاصة بالأنواع في الحد الأقصى للبقاء ، مع وجود بعض الأنواع (مثل الفراشات) ذات أعمار قصيرة جدًا ، والبعض الآخر ، مثل الأفيال والحيتان ، يشبهنا. نوع واحد ، البقاء على قيد الحياة مشابه ، لكن البقاء يمكن أن يكون مختلفًا جدًا بين نوعين متشابهين في الحجم.

تدعم دراسات التوائم أيضًا مكونًا وراثيًا ، حيث إن التوائم المتطابقة (التوائم أحادية الزيجوت) متشابهة إلى حد كبير من حيث متوسط العمر المتوقع من التوائم غير المتطابقة أو ثنائية الزيجوت. يمكن أن يساعد فصلهم عن بعض العوامل السلوكية مثل النظام الغذائي وعادات نمط الحياة الأخرى كسبب لاتجاهات الأسرة في طول العمر.

تم العثور على مزيد من الأدلة على نطاق واسع من خلال النظر في تأثير الطفرات الجينية في الحيوانات الأخرى .24 في بعض الديدان وكذلك بعض الفئران ، قد تطيل طفرة جينية واحدة البقاء على قيد الحياة بنسبة تزيد عن 50 في المائة.

بالإضافة إلى ذلك ، فإننا نعثر على أدلة لبعض الآليات المحددة المشاركة في النظرية الجينية. أظهرت القياسات المباشرة لطول التيلومير أن التيلوميرات معرضة لعوامل وراثية يمكنها تسريع معدل الشيخوخة.

دليل ضد النظريات الجينية للشيخوخة

واحدة من أقوى الحجج ضد النظرية الجينية للشيخوخة أو "عمر مبرمج" تأتي من منظور تطوري. لماذا يكون هناك عمر محدد بعد التكاثر؟ بعبارة أخرى ، ما "الغرض" من الحياة بعد أن يتكاثر الشخص ويبقى على قيد الحياة لفترة كافية لتربية ذريته إلى مرحلة البلوغ؟

يتضح أيضًا مما نعرفه عن نمط الحياة والمرض أن هناك العديد من العوامل الأخرى التي تؤدي إلى الشيخوخة. قد تختلف أعمار التوائم المتطابقة اختلافًا كبيرًا اعتمادًا على مدى تعرضهم ، وعوامل نمط حياتهم (مثل التدخين) وأنماط النشاط البدني.

الخط السفلي

تشير التقديرات إلى أن الجينات يمكن أن تفسر 35 بالمائة كحد أقصى من العمر الافتراضي ، ولكن لا يزال هناك الكثير مما لا نفهمه عن الشيخوخة مما نفهمه .25 بشكل عام ، من المحتمل أن الشيخوخة هي عملية متعددة العوامل ، مما يعني أنها على الأرجح عملية مزيج من عدة نظريات. من المهم أيضًا ملاحظة أن النظريات التي تمت مناقشتها هنا ليست متعارضة. إن مفهوم علم التخلق ، أو ما إذا كان الجين الموجود "معبرًا" أم لا يمكن أن يزيد من تعكير فهمنا.

بالإضافة إلى علم الوراثة ، هناك محددات أخرى للشيخوخة مثل سلوكياتنا ، والتعرضات ، ومجرد الحظ. أنت لست محكومًا بالفناء إذا كان أفراد عائلتك يموتون في سن مبكرة ، ولا يمكنك تجاهل صحتك حتى لو كان أفراد عائلتك يميلون إلى العيش لفترة طويلة.

ما الذي يمكنك فعله لتقليل الشيخوخة "الجينية" لخلاياك؟

لقد تعلمنا أن نتناول نظامًا غذائيًا صحيًا وأن نكون نشيطين ، ومن المرجح أن تكون عوامل نمط الحياة هذه على نفس القدر من الأهمية بغض النظر عن مدى مشاركة الجينات في الشيخوخة نفس الممارسات التي يبدو أنها تحافظ على صحة أعضاء وأنسجة أجسامنا قد تحافظ أيضًا على صحة جيناتنا وكروموسوماتنا.

بغض النظر عن الأسباب المحددة للشيخوخة ، يمكن أن يحدث فرقًا في:

• التمرين - وجدت الدراسات أن النشاط البدني لا يساعد فقط القلب والرئتين على العمل بشكل جيد ، ولكن التمارين تطيل التيلوميرات.

• اتباع نظام غذائي صحي - يرتبط النظام الغذائي الغني بالفواكه والخضروات بزيادة نشاط التيلوميراز (في الواقع ، تقليل تقصير التيلوميرات في خلاياك). يرتبط النظام الغذائي الغني بأحماض أوميغا 3 الدهنية بتيلوميرات أطول ولكن النظام الغذائي الغني بأحماض أوميغا 6 الدهنية هو عكس ذلك ويرتبط بتيلوميرات أقصر. بالإضافة إلى ذلك ، يرتبط تناول البوب الصودا بتيلوميرات أقصر. يبدو أن ريزرفاترول ، المكون المسؤول عن الإثارة بشأن شرب النبيذ الأحمر (ولكنه موجود أيضًا في عصير العنب الأحمر غير الكحولي) ينشط بروتين طول العمر SIRT

• تقليل التوتر 26

• تجنب المواد المسرطنة

• الحفاظ على وزن صحي - لا ترتبط السمنة ببعض الآليات الجينية المرتبطة بالشيخوخة المذكورة أعلاه فقط (مثل زيادة تقصير التيلوميرات) ، ولكن الدراسات المتكررة وجدت فوائد طول العمر مرتبطة بتقييد السعرات الحرارية .27 المبدأ الأول في الوقاية من السرطان أسلوب الحياة الذي وضعه المعهد الأمريكي لأبحاث السرطان يكون خفيفًا قدر الإمكان دون نقص الوزن ، وقد يلعب دورًا في طول العمر وكذلك الوقاية من السرطان والوقاية من تكرار السرطان.