Qual è la teoria genetica dell'invecchiamento?

Il tuo DNA potrebbe predire di più su di te rispetto al tuo aspetto. Secondo la teoria genetica dell'invecchiamento, i tuoi geni (così come le mutazioni in quei geni) sono responsabili di quanto a lungo vivrai. Ecco cosa dovresti sapere sui geni e la longevità, e dove la genetica si inserisce tra le varie teorie dell'invecchiamento.

Teoria genetica dell'invecchiamento

La teoria genetica dell'invecchiamento afferma che la durata della vita è in gran parte determinata dai geni che ereditiamo. Secondo la teoria, la nostra longevità è determinata principalmente al momento del concepimento ed è largamente dipendente dai nostri genitori e dai loro geni.
La base dietro questa teoria è che segmenti di DNA che si verificano alla fine dei cromosomi, chiamati telomeri, determinano la massima durata di vita di una cellula. I telomeri sono pezzi di DNA "spazzatura" alla fine dei cromosomi che diventano più brevi ogni volta che una cellula si divide. Questi telomeri diventano sempre più brevi e, alla fine, le cellule non possono dividersi senza perdere pezzi importanti di DNA.
Prima di approfondire i principi su come la genetica influisce sull'invecchiamento e gli argomenti a favore e contro questa teoria, è utile discutere brevemente le principali categorie delle teorie dell'invecchiamento e alcune delle teorie specifiche in queste categorie. Al momento attuale, non esiste una teoria o anche una categoria di teorie che possa spiegare tutto ciò che osserviamo nel processo di invecchiamento.

Teorie dell'invecchiamento

Esistono due categorie principali di teorie dell'invecchiamento che differiscono fondamentalmente in quello che può essere definito lo "scopo" dell'invecchiamento. Nella prima categoria, l'invecchiamento è essenzialmente un incidente; un accumulo di danni e usura per il corpo che alla fine porta alla morte. Al contrario, le teorie sull'invecchiamento programmate considerano l'invecchiamento come un processo intenzionale, controllato in un modo che può essere paragonato ad altre fasi della vita come la pubertà.
Le teorie di errore includono diverse teorie separate, tra cui:

Teoria dell'usura dell'invecchiamento
Teoria della velocità di vita dell'invecchiamento
Teoria della reticolazione proteica di nuovo
Teoria dei radicali liberi dell'invecchiamento
Teoria della mutazione somatica dell'invecchiamento

Le teorie programmate sull'invecchiamento sono anche suddivise in diverse categorie basate sul metodo con cui i nostri corpi sono programmati per invecchiare e morire.

Longevità programmata - La longevità programmata afferma che la vita è determinata dall'accensione sequenziale dei geni.
Teoria endocrina dell'invecchiamento
Teoria immunologica dell'invecchiamento

Vi è una significativa sovrapposizione tra queste teorie e persino le categorie delle teorie dell'invecchiamento.

Geni e funzioni corporee

Prima di discutere i concetti chiave relativi all'invecchiamento e alla genetica, esaminiamo il nostro DNA e alcuni dei modi fondamentali in cui i geni influenzano la nostra vita.
I nostri geni sono contenuti nel nostro DNA che è presente nel nucleo (area interna) di ogni cellula del nostro corpo. (C'è anche DNA mitocondriale presente negli organelli chiamati mitocondri che sono presenti nel citoplasma della cellula.) Ognuno di noi ha 46 cromosomi che costituiscono il nostro DNA, 23 dei quali provengono dalle nostre madri e 23 che provengono dai nostri padri. Di questi, 44 sono autosomi e due sono i cromosomi sessuali, che determinano se dobbiamo essere maschi o femmine. (Il DNA mitocondriale, al contrario, trasporta molto meno informazioni genetiche e viene ricevuto solo da nostre madri).
All'interno di questi cromosomi si trovano i nostri geni, il nostro modello genetico responsabile del trasporto delle informazioni per ogni processo che si svolgerà nelle nostre cellule. I nostri geni possono essere immaginati come una serie di lettere che formano parole e frasi di istruzioni. Queste parole e frasi codificano per la produzione di proteine che controllano ogni processo cellulare.
Se uno qualsiasi di questi geni è danneggiato, ad esempio, da una mutazione che altera la serie di "lettere e parole" nelle istruzioni, si può produrre una proteina anomala, che a sua volta svolge una funzione difettosa. Se si verifica una mutazione nelle proteine che regolano la crescita di una cellula, può verificarsi un cancro. Se questi geni sono mutati dalla nascita, possono verificarsi varie sindromi ereditarie. Ad esempio, la fibrosi cistica è una condizione in cui un bambino eredita due geni mutati che controllano una proteina che regola i canali responsabili del movimento del cloruro attraverso le cellule nelle ghiandole sudoripare, nelle ghiandole digestive e altro ancora. Il risultato di questa singola mutazione provoca un ispessimento del muco prodotto da queste ghiandole e i problemi risultanti associati a questa condizione.

Come durata l'impatto dei geni

Non ci vuole uno studio elaborato per determinare che i nostri geni giocano almeno un ruolo nella longevità. Le persone i cui genitori e antenati hanno vissuto più a lungo, tendono a vivere più a lungo e viceversa. Allo stesso tempo, sappiamo che la sola genetica non è l'unica causa dell'invecchiamento. Studi su gemelli identici rivelano chiaramente che sta accadendo qualcos'altro; gemelli identici che hanno geni identici non vivono sempre un numero identico di anni.
Alcuni geni sono benefici e migliorano la longevità. Ad esempio, il gene che aiuta una persona a metabolizzare il colesterolo ridurrebbe il rischio di malattie cardiache di una persona.
Alcune mutazioni genetiche sono ereditate e possono ridurre la durata della vita. Tuttavia, le mutazioni possono anche verificarsi dopo la nascita, poiché l'esposizione a tossine, radicali liberi e radiazioni può causare cambiamenti genici. (Le mutazioni geniche acquisite dopo la nascita sono indicate come mutazioni genetiche acquisite o somatiche.) La maggior parte delle mutazioni non è male per te, e alcune possono persino essere benefiche. Questo perché le mutazioni genetiche creano diversità genetica, che mantiene la popolazione sana. Altre mutazioni, chiamate mutazioni silenti, non hanno alcun effetto sul corpo.
Alcuni geni, quando mutati sono dannosi, come quelli che aumentano il rischio di cancro. Molte persone hanno familiarità con le mutazioni BRCA1 e BRCA2 che predispongono al cancro al seno. Questi geni sono indicati come geni oncosoppressori che codificano per proteine che controllano la riparazione del DNA danneggiato (o l'eliminazione della cellula con DNA danneggiato se la riparazione non è possibile).
Diverse malattie e condizioni correlate alle mutazioni ereditarie dei geni possono avere un impatto diretto sulla durata della vita. Questi includono la fibrosi cistica, l'anemia falciforme, la malattia di Tay-Sachs e la malattia di Huntington, per citarne alcuni.

Concetti chiave nella teoria genetica dell'invecchiamento

I concetti chiave della genetica e dell'invecchiamento includono diversi concetti e idee importanti che vanno dall'accorciamento dei telomeri alle teorie sul ruolo delle cellule staminali nell'invecchiamento.
I telomeri - Alla fine di ognuno dei nostri cromosomi si trova un pezzo di DNA "spazzatura" chiamato telomeri. I telomeri non codificano per nessuna proteina ma sembrano avere una funzione protettiva, mantenendo le estremità del DNA attaccate ad altri pezzi di DNA o formando un cerchio. Ogni volta che una cellula divide un po 'più di un telomero viene tagliata. Infine. non è rimasto nulla di questo DNA spazzatura, e ulteriori tagli possono danneggiare i cromosomi e i geni in modo che la cellula muoia.
In generale, la cella media è in grado di dividere 50 volte prima che il telomero sia esaurito (il limite di Hayflick). Le cellule tumorali hanno escogitato un modo per non rimuovere, e talvolta anche aggiungere, una sezione del telomero. Inoltre, alcune cellule come i globuli bianchi non subiscono questo processo di accorciamento dei telomeri. Sembra che mentre i geni in tutte le nostre cellule hanno la parola in codice per l'enzima telomerasi che inibisce l'accorciamento dei telomeri e forse anche i risultati in allungamento, il gene è "attivato" o "espresso" come dicono i genetisti, in cellule come il bianco cellule del sangue e cellule tumorali. Gli scienziati hanno teorizzato che se questa telomerasi potesse in qualche modo essere attivata in altre cellule (ma non così tanto che la loro crescita andrebbe in tilt come nelle cellule cancerose) il nostro limite di età potrebbe essere ampliato.
Gli studi hanno rilevato che alcune condizioni croniche come l'ipertensione arteriosa sono associate ad una minore attività telomerasica mentre una dieta sana e l'esercizio fisico sono legati a telomeri più lunghi. Il sovrappeso è anche associato a telomeri più corti.
Geni della longevità - I geni della longevità sono geni specifici associati a una vita più lunga. Due geni che sono direttamente associati alla longevità sono SIRT1 (sirtuin 1) e SIRT2. Gli scienziati che osservano un gruppo di oltre 800 persone di 100 anni o più, hanno trovato tre differenze significative nei geni associati all'invecchiamento.
Senescenza cellulare - La senescenza cellulare si riferisce al processo mediante il quale le cellule decadono nel tempo. Questo può essere correlato all'accorciamento dei telomeri o al processo di apoptosi (o suicidio cellulare) in cui vengono rimosse le cellule vecchie o danneggiate.
Cellule staminali - Le cellule staminali pluripotenti sono cellule immature che hanno il potenziale per diventare qualsiasi tipo di cellula nel corpo. È stato teorizzato che l'invecchiamento può essere correlato all'esaurimento delle cellule staminali o alla perdita della capacità delle cellule staminali di differenziarsi o maturare in diversi tipi di cellule. È importante notare che questa teoria si riferisce alle cellule staminali adulte, non alle cellule staminali embrionali. A differenza delle cellule staminali embrionali, le cellule staminali adulte non possono maturare in alcun tipo di cellula ma piuttosto solo un certo numero di tipi di cellule. La maggior parte delle cellule del nostro corpo sono differenziate o completamente mature e le cellule staminali sono solo un piccolo numero di cellule presenti nel corpo.
Un esempio di un tipo di tessuto in cui la rigenerazione è possibile con questo metodo è il fegato. Questo è in contrasto con il tessuto cerebrale che di solito manca di questo potenziale rigenerativo. Vi è ora la prova che le cellule staminali stesse possono essere influenzate nel processo di invecchiamento, ma queste teorie sono simili al problema dell'uovo e della gallina. Non è certo che l'invecchiamento avvenga a causa di cambiamenti nelle cellule staminali, o se invece i cambiamenti nelle cellule staminali sono dovuti al processo di invecchiamento.
L'epigenetica - L'epigenetica si riferisce all'espressione dei geni. In altre parole, un gene potrebbe essere presente ma può essere acceso o spento. Sappiamo che ci sono alcuni geni nel corpo che sono accesi solo per un certo periodo di tempo. Il campo dell'epigenetica sta anche aiutando gli scienziati a capire come i fattori ambientali possano lavorare all'interno dei vincoli della genetica sia per proteggere che per predisporre alle malattie.

Tre teorie genetiche primarie di invecchiamento

Come notato sopra, c'è una quantità significativa di prove che esaminano l'importanza dei geni nella sopravvivenza attesa. Osservando le teorie genetiche, queste sono suddivise in tre scuole elementari di pensiero.

La prima teoria afferma che l'invecchiamento è correlato a mutazioni correlate alla sopravvivenza a lungo termine e che l'invecchiamento è correlato all'accumulo di mutazioni genetiche che non sono riparate.
Un'altra teoria è che l'invecchiamento è correlato agli effetti tardivi di alcuni geni e viene definito antagonismo pleiotropico.
Ancora un'altra teoria, suggerita sulla base della sopravvivenza in opossum, è che un ambiente che pone pochi rischi per interferire con l'aspettativa di vita si tradurrebbe in un aumento dei membri che hanno mutazioni che rallentano il processo di invecchiamento.

Prove dietro la teoria

Ci sono diverse vie di prova che supportano una teoria genetica dell'invecchiamento, almeno in parte.
Forse la prova più evidente a sostegno della teoria genetica è la considerevole differenza specie-specifica nella sopravvivenza massimale, con alcune specie (come le farfalle) che hanno una durata di vita molto breve, e altre, come elefanti e balene, sono simili alle nostre. All'interno di una singola specie, la sopravvivenza è simile, ma la sopravvivenza può essere molto diversa tra due specie che hanno dimensioni simili.
Gli studi sui gemelli supportano anche una componente genetica, in quanto i gemelli identici (gemelli monozigoti) sono molto più simili in termini di aspettativa di vita rispetto ai gemelli non identici o dizigoti. Valutare gemelli identici che sono stati cresciuti insieme e contrastare questo con gemelli identici che sono cresciuti a parte può aiutare a separare i fattori di comportamento come la dieta e altre abitudini di vita come causa delle tendenze familiari nella longevità.
Ulteriori prove su larga scala sono state trovate osservando l'effetto delle mutazioni genetiche in altri animali. In alcuni vermi così come in alcuni topi, una singola mutazione del gene può allungare la sopravvivenza di oltre il 50 percento.
Inoltre, stiamo trovando prove per alcuni dei meccanismi specifici coinvolti nella teoria genetica. Le misurazioni dirette della lunghezza dei telomeri hanno dimostrato che i telomeri sono vulnerabili a fattori genetici che possono accelerare il tasso di invecchiamento.

Prove contro le teorie genetiche dell'invecchiamento

Uno degli argomenti più forti contro una teoria genetica dell'invecchiamento o una "durata della vita programmata" viene da una prospettiva evolutiva. Perché dovrebbe esistere una durata specifica oltre la riproduzione? In altre parole, quale "scopo" è lì per la vita dopo che una persona è riprodotta e viva abbastanza a lungo da innalzare la propria progenie fino all'età adulta.?
È anche chiaro da ciò che sappiamo sullo stile di vita e sulla malattia che ci sono molti altri fattori nell'invecchiamento. I gemelli identici possono avere durate molto diverse a seconda delle loro esposizioni, dei loro fattori di stile di vita (come il fumo) e dei modelli di attività fisica.

La linea di fondo

È stato stimato che i geni possono spiegare un massimo del 35 percento della durata della vita, ma c'è ancora dell'altro che non capiamo sull'invecchiamento di quello che capiamo. Nel complesso, è probabile che l'invecchiamento sia un processo multifattoriale, il che significa che probabilmente è una combinazione di diverse teorie. È anche importante notare che le teorie discusse qui non si escludono a vicenda. Il concetto di epigenetica, o se un gene presente sia o meno "espresso" può ulteriormente confondere la nostra comprensione.
Oltre alla genetica, ci sono altri fattori determinanti dell'invecchiamento come i nostri comportamenti, le esposizioni e solo la semplice fortuna. Non sei condannato se i tuoi familiari tendono a morire giovani e non puoi ignorare la tua salute anche se i tuoi familiari tendono a vivere a lungo.

Cosa puoi fare per ridurre l'invecchiamento "genetico" delle tue cellule?

Ci viene insegnato a mangiare una dieta sana e ad essere attivi e questi fattori di stile di vita sono probabilmente altrettanto importanti, indipendentemente da quanto la nostra genetica sia coinvolta nell'invecchiamento. Le stesse pratiche che sembrano mantenere sani gli organi e i tessuti del nostro corpo possono anche mantenere sani i nostri geni e cromosomi.
Indipendentemente dalle cause particolari dell'invecchiamento, può fare la differenza per:

Esercizio - Gli studi hanno rilevato che l'attività fisica non solo aiuta il cuore e il polmone a funzionare bene, ma l'esercizio allunga i telomeri.
Mangiare una dieta sana - Una dieta ricca di frutta e verdura è associata ad una maggiore attività della telomerasi (in effetti, minore accorciamento dei telomeri nelle cellule). Una dieta ricca di acidi grassi omega-3 è associata a telomeri più lunghi, ma una dieta ricca di acidi grassi omega-6 è l'opposto e associata a telomeri più corti. Inoltre, l'assunzione di soda pop è legata a telomeri più corti. Reservatrol, l'ingrediente responsabile dell'eccitazione rispetto al bere vino rosso (ma trovato anche nel succo di uva rossa non alcolica) sembra attivare la proteina longevità SIRT
Riduce lo stress
Evitare agenti cancerogeni
Mantenere un peso salutare - L'obesità non solo è legata ad alcuni dei meccanismi genetici associati all'invecchiamento sopra riportati (come un accorciamento dei telomeri), ma studi ripetuti hanno riscontrato benefici di longevità associati alla restrizione calorica. Il primo principio nello stile di vita per la prevenzione del cancro proposto dall'American Institute for Research on Cancer - essere il più possibile snello senza essere sottopeso - potrebbe svolgere un ruolo importante nella longevità e nella prevenzione del cancro e nella prevenzione della recidiva del cancro.