ما هي النظرية الوراثية للشيخوخة؟

كيف تؤثر الجينات على الشيخوخة وكيف يمكنك "تغيير" جيناتك

قد يتنبأ الحمض النووي بك عنك أكثر من الطريقة التي تنظر بها. وفقا للنظرية الوراثية للشيخوخة ، فإن جيناتك (وكذلك الطفرات في تلك الجينات) هي المسؤولة عن المدة التي ستعيش فيها. إليك ما يجب أن تعرفه عن الجينات وطول العمر ، وحيث تتناسب الوراثة بين النظريات المختلفة للشيخوخة.

النظرية الوراثية للشيخوخة - التعريف

تنص النظرية الوراثية للشيخوخة على أن العمر الافتراضي يحدده الجينات التي نرثها.

وفقاً للنظرية ، فإن طول عمرنا يتم تحديده في لحظة الحمل ويعتمد إلى حد كبير على أبائنا وجيناتنا.

الأساس وراء هذه النظرية هو أن أجزاء من الحمض النووي التي تحدث في نهاية الكروموسومات ، تسمى التيلوميرات ، تحدد الحد الأقصى لعمر الخلية. التيلوميرات عبارة عن قطع من الحمض النووي "غير المرغوب فيه" في نهاية الكروموسومات التي تصبح أقصر في كل مرة تنقسم فيها الخلية. تصبح هذه التيلوميرات أقصر وأقصر ، وفي النهاية ، لا يمكن أن تنقسم الخلايا دون فقدان أجزاء مهمة من الحمض النووي.

قبل الخوض في مبادئ كيفية تأثير العوامل الوراثية على الشيخوخة ، والحجج المؤيدة لهذه النظرية وضدها ، من المفيد أن نناقش بإيجاز الفئات الأساسية لنظريات التقادم وبعض النظريات المحددة في هذه الفئات. في الوقت الحالي لا توجد نظرية واحدة أو حتى فئة واحدة من النظريات التي يمكن أن تفسر كل ما نلاحظه في عملية الشيخوخة.

نظريات الشيخوخة

هناك فئتان أساسيتان لنظريات التقادم التي تختلف بشكل أساسي فيما يمكن الإشارة إليه باسم "الغرض" من الشيخوخة. في الفئة الأولى ، فإن الشيخوخة هي في الأساس حادث ؛ تراكم الضرر وارتداء الجسم الذي يؤدي في النهاية إلى الموت. في المقابل ، فإن نظريات الشيخوخة المبرمجة ترى الشيخوخة كعملية متعمدة ، يتم التحكم فيها بطريقة يمكن تشبيهها بمراحل أخرى من الحياة مثل البلوغ.

تتضمن نظريات الخطأ عدة نظريات منفصلة تشمل:

• ارتداء ونظرية المسيل للدموع من الشيخوخة
• نظرية معدل المعيشة للشيخوخة
• بروتين عبر ربط نظرية مرة أخرى
• نظرية الراديكالية الحرة للشيخوخة
• نظرية الطفرات الجسدية للشيخوخة

تم تقسيم النظريات المبرمجة للشيخوخة أيضًا إلى فئات مختلفة استنادًا إلى الطريقة التي يتم بها برمجة الجسم لتتقدم في العمر وتموت.

• طول العمر المبرمج يزعم طول العمر المبرمج أن الحياة تتحدد من خلال تشغيل متسلسل للجينات وإيقافها.
• 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 نستعرض ما هو د ن أ لدينا وبعض الطرق الأساسية التي تؤثر بها الجينات على عمرنا.

وترد جيناتنا في الحمض النووي الخاص بنا الموجود في النواة (المنطقة الداخلية) لكل خلية في أجسامنا. (هناك أيضاً دنا ميتوكوندريا موجود في العضيات تسمى الميتوكوندريا التي توجد في سيتوبلازم الخلية). لدينا كل 46 كروموسوم يتكون منها الحمض النووي الخاص بنا ، 23 منها تأتي من أمهاتنا و 23 من الآباء. من هذه ، 44 هي جسيم ذاتي ، واثنان هما الكروموسومات الجنسية ، التي تحدد ما إذا كنا سنكون ذكراً أو أنثى.

(على الرغم من ذلك ، يحمل الحمض النووي للميتوكوندريا معلومات وراثية أقل بكثير ويتم تلقيها من أمهاتنا فقط).

في داخل هذه الكروموسومات توجد جيناتنا ، زمرتنا الجينية الوراثية المسؤولة عن حمل المعلومات لكل عملية تحدث في خلايانا. يمكن تصور جيناتنا كسلسلة من الحروف التي تشكل الكلمات والجمل من التعليمات. هذه الكلمات والجمل رمز لتصنيع البروتينات التي تتحكم في كل عملية الخلوية.

إذا تضررت أي من هذه الجينات ، على سبيل المثال ، عن طريق طفرة التي تغير سلسلة "الحروف والكلمات" في التعليمات ، يمكن تصنيع بروتين غير طبيعي ، والذي بدوره يؤدي وظيفة معيبة.

إذا حدثت طفرة في البروتينات التي تنظم نمو الخلية ، قد ينتج السرطان. إذا تم تحور هذه الجينات من الولادة ، قد تحدث متلازمات وراثية مختلفة. على سبيل المثال ، التليف الكيسي هو حالة يرث فيها الطفل جنتان متحورتان تتحكمان في البروتين الذي ينظم القنوات المسؤولة عن حركة الكلوريد عبر الخلايا في الغدد العرقية والغدد الهضمية وغيرها. ينتج عن نتيجة هذه الطفرة المفردة في سماكة المخاط التي تنتجها هذه الغدد ، والمشاكل الناتجة التي ترتبط بهذه الحالة.

كيف تؤثر الجينات على العمر

لا يتطلب الأمر دراسة تفصيلية لتحديد أن جيناتنا تلعب على الأقل دوراً في طول العمر. يميل الناس الذين عاش آباؤهم وأجدادهم لفترة أطول إلى العيش لفترات أطول والعكس صحيح. في نفس الوقت ، نعرف أن علم الوراثة وحده ليس السبب الوحيد للشيخوخة. تكشف الدراسات التي تبحث في التوائم المتطابقة عن وجود شيء آخر واضح. التوائم المتماثلة التي لديها جينات متماثلة لا تعيش دائمًا عددًا متماثلاً من السنوات.

بعض الجينات مفيدة وتعزز طول العمر. على سبيل المثال ، الجين الذي يساعد الشخص على استقلاب الكوليسترول سيقلل من خطر الإصابة بأمراض القلب.

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

بعض الجينات ، عندما تحور ضارة ، مثل تلك التي تزيد من خطر الاصابة بالسرطان. كثير من الناس على دراية الطفرات BRCA1 و BRCA2 التي تؤهب لسرطان الثدي. يشار إلى هذه الجينات باسم جينات كابتة للورم التي تفسر البروتينات التي تتحكم في إصلاح الحمض النووي التالف (أو القضاء على الخلية ذات الحمض النووي التالف إذا لم يكن الإصلاح ممكنًا).

يمكن أن يؤثر المرض والظروف المختلفة المتعلقة بالطفرات الوراثية الموروثة مباشرة على العمر الافتراضي. وتشمل هذه التليف الكيسي ، وفقر الدم المنجلي ، ومرض تاي ساكس ومرض هنتنغتون ، على سبيل المثال لا الحصر.

المفاهيم الأساسية في النظرية الوراثية للشيخوخة

وتشمل المفاهيم الرئيسية في علم الوراثة والشيخوخة العديد من المفاهيم والأفكار الهامة التي تتراوح بين تقصير التيلومير إلى النظريات حول دور الخلايا الجذعية في الشيخوخة.

التيلوميرات - في نهاية كل من كروموسوماتنا توجد قطعة من الحمض النووي "غير المرغوب فيه" تسمى التيلوميرات . لا تفرز التيلوميرات أي بروتينات ولكن يبدو أنها تحتوي على وظيفة وقائية ، مما يحافظ على نهايات الحمض النووي من الالتصاق بقطع أخرى من الدنا أو تشكيل دائرة. في كل مرة يتم تقطيع خلية تنفصل عن جزء صغير من التليمور. في النهاية. لا يوجد أي من هذا الحمض النووي غير المرغوب فيه ، ويمكن أن يؤدي المزيد من القطع إلى تلف الكروموسومات والجينات حتى تموت الخلية.

بشكل عام ، يمكن للخلية المتوسطة أن تقسم 50 مرة قبل استخدام التيلومير (حد هايفليك). وقد برزت الخلايا السرطانية طريقة لإزالة ، وأحيانا تضيف إلى ، جزء من التيلومير. بالإضافة إلى ذلك ، بعض الخلايا مثل خلايا الدم البيضاء لا تخضع لهذه العملية من تقصير التيلومير . يبدو أنه في حين أن الجينات الموجودة في جميع خلايانا تحتوي على كلمة شفرة لإنزيم تيلوميراز الذي يثبط تقصير التيلومير وربما يؤدي إلى إطالة ، إلا أن الجين "ينقلب" أو "يعبر عنه" كما يقول علماء الوراثة ، في خلايا مثل الأبيض خلايا الدم والخلايا السرطانية. لقد وضع العلماء نظرية مفادها أنه إذا ما تم تشغيل هذا التيلوميراز بطريقة ما في خلايا أخرى (ولكن ليس بقدر ما يمكن أن ينمو نموها كما هو الحال في الخلايا السرطانية) ، فإنه يمكن توسيع حدود عمرنا.

وقد وجدت الدراسات أن بعض الحالات المزمنة مثل ارتفاع ضغط الدم ترتبط بنشاط أقل في الإنزيم تيلوميراز بينما يرتبط النظام الغذائي الصحي والتمارين الرياضية بالتيلوميرات الأطول. ترتبط زيادة الوزن أيضًا بالتيلوميرات الأقصر.

جينات طول العمر - جينات طول العمر هي جينات محددة ترتبط بالعيش لفترة أطول. هناك جينان مرتبطان بشكل مباشر بطول العمر هما SIRT1 (sirtruin 1) و SIRT2. وجد العلماء الذين كانوا ينظرون إلى مجموعة من أكثر من 800 شخص يبلغون من العمر 100 عامًا أو أكثر ، ثلاثة اختلافات مهمة في الجينات المرتبطة بالشيخوخة.

شيخوخة الخلايا - تشير الشيخوخة الخلوية إلى العملية التي تتحلل بها الخلايا بمرور الوقت. يمكن أن يكون هذا مرتبطًا بتقصير التيلوميرات ، أو عملية الاستموات (أو الانتحار الخلوي) التي تتم 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. من المفهوم أن الشيخوخة قد تكون مرتبطة إما باستنفاد الخلايا الجذعية أو فقدان قدرة الخلايا الجذعية على التفريق أو النضوج إلى أنواع مختلفة من الخلايا. من المهم ملاحظة أن هذه النظرية تشير إلى الخلايا الجذعية البالغة ، وليس الخلايا الجذعية الجنينية. وبخلاف الخلايا الجذعية الجنينية ، لا يمكن للخلايا الجذعية البالغة أن تنضج في أي نوع من الخلايا ، بل فقط عددًا معينًا من أنواع الخلايا. معظم الخلايا في أجسامنا متمايزة ، أو ناضجة بالكامل ، والخلايا الجذعية ليست سوى عدد صغير من الخلايا الموجودة في الجسم.

مثال على نوع النسيج الذي يكون فيه التجديد ممكنًا بهذه الطريقة هو الكبد. هذا على النقيض من أنسجة المخ التي تفتقر عادة إلى هذه القدرة على التجدد. هناك الآن أدلة على أن الخلايا الجذعية نفسها قد تتأثر بعملية الشيخوخة ، لكن هذه النظريات تشبه قضية الدجاج والبيض. ليس من المؤكد أن الشيخوخة تحدث بسبب التغيرات في الخلايا الجذعية ، أو ، إذا كانت التغييرات في الخلايا الجذعية ناتجة عن عملية الشيخوخة.

Epigenetics - يشير Epigenetics إلى التعبير عن الجينات. بعبارة أخرى ، قد يكون الجين موجودًا ولكن يمكن تشغيله أو إيقافه. نحن نعلم أن هناك بعض الجينات في الجسم التي يتم تشغيلها لفترة زمنية معينة فقط. يساعد مجال علم التخلق أيضًا العلماء على فهم كيفية عمل العوامل البيئية ضمن قيود علم الوراثة إما للحماية أو للتأهب للأمراض.

ثلاث نظريات وراثية أولية للشيخوخة

كما لوحظ أعلاه ، هناك قدر كبير من الأدلة التي تدرس أهمية الجينات في البقاء المتوقع. عند النظر إلى النظريات الوراثية ، يتم تقسيمها إلى ثلاث مدارس ابتدائية.

• تدعي النظرية الأولى أن الشيخوخة ترتبط بالطفرات المرتبطة بالبقاء على المدى الطويل وأن الشيخوخة ترتبط بتراكم الطفرات الجينية التي لم يتم إصلاحها.
• وهناك نظرية أخرى هي أن الشيخوخة مرتبطة بالتأثيرات المتأخرة لجينات معينة ، ويشار إليها بالعداء المظهري.
• وهناك نظرية أخرى ، مقترحة على أساس البقاء على قيد الحياة في الأبوسومات ، هي أن البيئة التي تشكل مخاطر قليلة للتدخل في متوسط ​​العمر المتوقع ستؤدي إلى زيادة في الأعضاء الذين لديهم طفرات تبطئ عملية الشيخوخة.

أدلة وراء النظرية

هناك العديد من طرق الأدلة التي تدعم النظرية الوراثية للشيخوخة ، على الأقل جزئياً.

ولعل أقوى دليل يدعم النظرية الوراثية هو الاختلافات الكبيرة في الأنواع المحددة في البقاء على قيد الحياة القصوى ، مع وجود بعض الأنواع (مثل الفراشات) لها أعمار قصيرة جدًا ، وأخرى ، مثل الفيلة والحيتان ، تشبه تلك الخاصة بنا. وضمن نوع واحد ، يكون البقاء على قيد الحياة متماثلاً ، ولكن يمكن أن يكون البقاء مختلفًا جدًا بين نوعين متشابهين في الحجم.

وتدعم دراسات التوائم أيضًا المكون الجيني ، لأن التوائم المتماثلة (توأما أحادي الزيجوت) أكثر تشابهاً من حيث العمر المتوقع أكثر من التوائم غير المتماثلة أو ثنائية الزوائد. إن تقييم التوائم المتماثلة التي تم جمعها معاً وتناقض هذا مع التوائم المتماثلة التي تربت يمكن أن يساعد على فصل عوامل السلوك مثل النظام الغذائي وعادات نمط الحياة الأخرى كسبب للاتجاهات العائلية في طول العمر.

تم العثور على أدلة إضافية 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 بأكثر من 50 في المئة.

بالإضافة إلى ذلك ، فإننا نجد دليلاً على بعض الآليات المحددة المعنية بالنظرية الوراثية. وقد أظهرت القياسات المباشرة لطول التيلومير أن التيلوميرات معرضة للعوامل الوراثية التي يمكن أن تسرع من معدل الشيخوخة.

دليل ضد النظريات الوراثية للشيخوخة

واحدة من الحجج الأقوى ضد النظرية الوراثية للشيخوخة أو "العمر المبرمج" تأتي من منظور تطوري. لماذا سيكون هناك عمر محدد بعد الإنجاب؟ وبعبارة أخرى ، ما هو "الغرض" هناك للحياة بعد أن استنسخ شخص وكان على قيد الحياة فترة طويلة بما يكفي لرفع ذريتها إلى مرحلة البلوغ؟

كما يتضح من ما نعرفه عن نمط الحياة والمرض أن هناك العديد من العوامل الأخرى في الشيخوخة. قد يكون لدى التوائم المتماثلة أعمار مختلفة جدًا اعتمادًا على حالات التعرض ، وعوامل نمط حياتهم (مثل التدخين) وأنماط النشاط البدني.

الخط السفلي

وقد قدر أن الجينات يمكن أن تفسر بحد أقصى 35 في المائة من العمر ، ولكن لا يزال هناك المزيد لا نفهمه بشأن الشيخوخة مما نفهمه. بشكل عام ، من المحتمل أن تكون الشيخوخة عملية متعددة العوامل ، بمعنى أنها على الأرجح مزيج من العديد من النظريات. من المهم أيضًا أن نلاحظ أن النظريات التي نوقشت هنا لا تتعارض مع بعضها البعض. يمكن لمفهوم الوراثة الوراثية ، أو ما إذا كان الجين الموجود هو "المعبر عنه" أن يفسد فهمنا.

بالإضافة إلى علم الوراثة ، هناك محددات أخرى في الشيخوخة مثل سلوكنا ، تعرضنا ، وحظه فقط. إنك غير محكوم عليه بالفشل إذا كان أفراد عائلتك يموتون صغارًا ، ولا يمكنك تجاهل صحتك حتى لو كان أفراد عائلتك يميلون إلى العيش طويلا.

ما الذي يمكنك القيام به لتقليل الشيخوخة "الوراثية" لخلاياك؟

نحن نتعلم كيف نأكل نظام غذائي صحي ونكون نشيطين ومن المرجح أن تكون عوامل نمط الحياة هذه مهمة بنفس القدر بغض النظر عن مدى ارتباط علم الوراثة الخاص بنا بالشيخوخة. إن نفس الممارسات التي يبدو أنها تحافظ على صحة الأعضاء والأنسجة في أجسامنا قد تحافظ أيضًا على جيناتنا وصبغياتنا.

بغض النظر عن الأسباب الخاصة للشيخوخة ، يمكن أن تحدث فرقا في:

• تمرين - أثبتت الدراسات أن النشاط البدني لا يساعد فقط على أداء وظائف القلب والرئة بشكل جيد ، بل إن التمرين يؤدي إلى إطالة التيلوميرات.
• تناول نظام غذائي صحي - يرتبط النظام الغذائي المرتفع في الفواكه والخضروات بنشاط أكبر للأنزيم تيلوميراز (في الواقع ، أقل تقصير في التيلوميرات في الخلايا الخاصة بك). ويرتبط نظام غذائي مرتفع في أحماض أوميغا 3 الدهنية مع تيلوميرات أطول ولكن اتباع نظام غذائي مرتفع في أحماض أوميغا 6 الدهنية هو عكس ويرتبط مع تيلوميرات أقصر. بالإضافة إلى ذلك ، يرتبط تناول البوب ​​الصودا بالتيلوميرات الأقصر. Reservatrol ، العنصر المسؤول عن الإثارة على شرب النبيذ الأحمر (ولكن أيضا وجدت في عصير العنب الأحمر غير الكحولية) يبدو لتنشيط بروتين طول العمر SIRT
• الحد من التوتر
• تجنب المواد المسببة للسرطان
• الحفاظ على وزن صحي - ليس فقط السمنة مرتبطة ببعض الآليات الوراثية المرتبطة بالشيخوخة الموضحة أعلاه (مثل زيادة تقصير التيلوميرات) ، ولكن الدراسات المتكررة وجدت فوائد طول العمر مرتبطة بتقييد السعرات الحرارية. المبدأ الأول في أسلوب الوقاية من السرطان الذي وضعه المعهد الأمريكي لبحوث السرطان - يكون أقل كثافة ممكنًا دون أن يكون ناقصًا - قد يلعب دورًا في طول العمر وكذلك الوقاية من السرطان والوقاية من تكرار الإصابة بالسرطان.

_مصادر:

_{جين ، K. النظريات البيولوجية الحديثة للشيخوخة. الشيخوخة والمرض . 2010. 1 (2): 72-74.}

_{كاسبر ، دينيس ، أنتوني فوسي ، ستيفن هاوزر ، دان لونغو ، وجيمسون. مبادئ هاريسون للطب الباطني. New York: McGraw-Hill Education، 2015. Print.}

_{كومار ، فيناي ، أبول ك. عباس ، جون سي. آستر ، وجيمس أ. بيركنز. Robbins و Cotran أساس مرضي من المرض. Philadelphia، PA: Elsevier / Saunders، 2015. Print.}

_{Leung، C.، Laraia، B.، Needham، B. et al. الصودا وشيخوخة الخلايا: الارتباط بين استهلاك المشروبات المحلاة بالسكر وطول مدة الكريات البيض في البالغين الأصحاء من الدراسات الاستقصائية الوطنية عن الصحة والتغذية. المجلة الأمريكية للصحة العامة . 2014. 104 (12): 2425-31.}

_{Smith، J.، and R. Daniel. الخلايا الجذعية والشيخوخة: قضية الدجاج أو البيض؟ الشيخوخة والمرض . 2012. 3 (3): 260-267.}