المحتوى
- النظرية الجينية للشيخوخة
- نظريات الشيخوخة
- الجينات والوظائف الجسدية
- كيف تؤثر الجينات على العمر الافتراضي
- المفاهيم الأساسية في النظرية الوراثية للشيخوخة
- ثلاث نظريات وراثية أولية للشيخوخة
- الدليل وراء النظرية
- دليل ضد النظريات الجينية للشيخوخة
- الخط السفلي
- ما الذي يمكنك فعله لتقليل الشيخوخة "الجينية" لخلاياك؟
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 ، تسمى التيلوميرات ، تحدد أقصى عمر للخلية. التيلوميرات هي 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 الأولية لنظريات الشيخوخة وبعض النظريات المحددة في هذه الفئات بإيجاز. في الوقت الحالي ، لا توجد نظرية واحدة أو حتى فئة واحدة من النظريات يمكنها تفسير كل ما نلاحظه في عملية الشيخوخة.
هل هرموناتك تتقدم في العمر؟نظريات الشيخوخة
هناك فئتان أساسيتان من نظريات الشيخوخة والتي تختلف اختلافًا جوهريًا فيما يمكن الإشارة إليه على أنه "هدف" الشيخوخة. في الفئة الأولى ، الشيخوخة هي في الأساس حادث ؛ تراكم الضرر والبلى بالجسم مما يؤدي في النهاية إلى الموت. 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 من الشيخوخة
- معدل نظرية الشيخوخة الحية
- نظرية ربط البروتين للشيخوخة
- نظرية الجذور الحرة للشيخوخة
- نظرية الطفرات الجسدية للشيخوخة
يتم أيضًا تقسيم النظريات المبرمجة للشيخوخة إلى فئات مختلفة بناءً على الطريقة التي يتم بها برمجة أجسامنا لتقدم العمر والموت.
- طول العمر المبرمج - يدعي طول العمر المبرمج أن الحياة يتم تحديدها من خلال تشغيل وإيقاف الجينات المتسلسلة.
- نظرية الغدد الصماء للشيخوخة
- النظرية المناعية للشيخوخة
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 هما 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 تحدث 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 ، يمكن تصنيع بروتين غير طبيعي ، والذي يؤدي بدوره وظيفة معيبة. إذا حدثت طفرة في البروتينات التي تنظم نمو الخلية ، فقد ينتج السرطان. إذا تحورت هذه الجينات منذ الولادة ، فقد تحدث متلازمات وراثية مختلفة. 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 والغدد الهضمية وأكثر من ذلك. تؤدي نتيجة هذه الطفرة المفردة إلى زيادة سماكة المخاط الذي تنتجه هذه الغدد ، والمشاكل الناتجة المرتبطة بهذه الحالة.
الطفرات الجينية والسرطانكيف 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 وأسلافهم 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 ؛ التوائم المتطابقة التي لديها جينات متطابقة لا تعيش 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 ، ويمكن أن يكون بعضها 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.
تكون بعض الجينات ضارة عند حدوث تحور ، 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 كان الإصلاح غير ممكن).
يمكن أن تؤثر الأمراض والظروف المختلفة المتعلقة بطفرات الجينات الوراثية بشكل مباشر على العمر الافتراضي. وتشمل هذه أمراض التليف الكيسي وفقر الدم المنجلي ومرض تاي ساكس ومرض هنتنغتون ، على سبيل المثال لا الحصر.
المفاهيم الأساسية في النظرية الوراثية 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
توجد في نهاية كل كروموسومات لدينا 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) ، وقد توصلت الخلايا السرطانية إلى طريقة لعدم إزالة جزء من التيلومير ، بل والإضافة إليه أحيانًا. بالإضافة إلى ذلك ، لا تخضع بعض الخلايا مثل خلايا الدم البيضاء لعملية تقصير التيلومير. يبدو أنه في حين أن الجينات في جميع خلايانا تحتوي على كلمة شفرة لإنزيم 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 خلايا الدم والخلايا السرطانية: افترض العلماء أنه إذا أمكن تشغيل هذا الإنزيم تيلوميراز بطريقة ما في خلايا أخرى (ولكن ليس لدرجة أن نموها سيتعثر كما هو الحال في الخلايا السرطانية) يمكن توسيع حدنا العمري.
وقد وجدت الدراسات أن بعض الحالات المزمنة مثل ارتفاع ضغط الدم ترتبط بنشاط تيلوميراز أقل بينما يرتبط النظام الغذائي الصحي وممارسة الرياضة بتيلوميرات أطول ، كما أن زيادة الوزن ترتبط أيضًا بقصر التيلوميرات.
جينات طول العمر
جينات طول العمر هي جينات محددة ترتبط بالعيش لفترة أطول. هناك جينان مرتبطان ارتباطًا مباشرًا بطول العمر هما SIRT1 (sirtuin 1) و SIRT2. وجد العلماء الذين نظروا إلى مجموعة تضم أكثر من 800 شخص تبلغ أعمارهم 100 عامًا أو أكثر ، 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. من المهم ملاحظة أن هذه النظرية تشير إلى الخلايا الجذعية البالغة ، وليس الخلايا الجذعية الجنينية. 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 عكس أنسجة المخ التي تفتقر عادة إلى هذه القدرة التجديدية.هناك الآن دليل على أن الخلايا الجذعية نفسها قد تتأثر في عملية الشيخوخة ، ولكن هذه النظريات تشبه قضية 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. 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.
من أين تأتي الخلايا الجذعية؟ثلاث نظريات وراثية أولية للشيخوخة
كما لوحظ أعلاه ، هناك قدر كبير من الأدلة التي تبحث في أهمية الجينات في البقاء على قيد الحياة المتوقعة. 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 لدعم النظرية الجينية هو الاختلافات الكبيرة الخاصة بالأنواع في الحد الأقصى للبقاء ، مع وجود بعض الأنواع (مثل الفراشات) ذات أعمار قصيرة جدًا ، والبعض الآخر ، مثل الفيلة والحيتان ، يشبهنا. داخل نوع واحد ، يكون البقاء على قيد الحياة متشابهًا ، لكن البقاء قد يكون مختلفًا جدًا بين نوعين متشابهين في الحجم.
تدعم دراسات التوائم أيضًا مكونًا وراثيًا ، حيث أن التوائم المتطابقة (التوائم أحادية الزيجوت) متشابهة إلى حد كبير من حيث متوسط العمر المتوقع من التوائم غير المتطابقة أو ثنائية الزيجوت. يمكن أن تساعد منفصلة عن بعضها البعض على فصل 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.في بعض الديدان وكذلك بعض الفئران ، قد تطيل طفرة جينية واحدة البقاء على قيد الحياة بنسبة تزيد عن 50 في المائة.
بالإضافة إلى ذلك ، نجد أدلة على بعض الآليات المحددة التي تدخل 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 "الهدف" 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 في الشيخوخة. قد تختلف أعمار التوائم المتطابقة اختلافًا كبيرًا اعتمادًا على مدى تعرضهم لها ، 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 المزيد مما لا نفهمه عن الشيخوخة مما نفهمه. بشكل عام ، من المحتمل أن الشيخوخة هي عملية متعددة العوامل ، مما يعني أنها على الأرجح 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 صغارًا ، 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 نتبع 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 لدينا في الشيخوخة. إن 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 ريسيرفاترول ، وهو المكون المسؤول عن الإثارة بشأن شرب النبيذ الأحمر (ولكنه موجود أيضًا في عصير العنب الأحمر غير الكحولي) ينشط بروتين طول العمر SIRT
- تقليل التوتر
- تجنب المواد المسرطنة
- الحفاظ على وزن صحي - السمنة لا ترتبط فقط ببعض الآليات الجينية المرتبطة بالشيخوخة المذكورة أعلاه (مثل زيادة تقصير التيلوميرات) ، ولكن الدراسات المتكررة وجدت فوائد طول العمر المرتبطة بتقييد السعرات الحرارية. المبدأ الأول في السرطان الوقاية من نمط الحياة الذي وضعه المعهد الأمريكي لأبحاث السرطان - كن نحيفًا قدر الإمكان دون نقص الوزن - قد يلعب دورًا في طول العمر بالإضافة إلى الوقاية من السرطان والوقاية من تكرار السرطان.