Биогеронтология
Биогеронтология — это раздел геронтологии, занимающийся процессом биологического старения , его эволюционным происхождением и потенциальными средствами вмешательства в этот процесс. Термин «биогеронтология» был придуман С. Раттаном и стал регулярно использоваться с появлением журнала «Биогеронтология» в 2000 году. Он включает в себя междисциплинарные исследования причин, последствий и механизмов биологического старения. Биогеронтолог Леонард Хейфлик заявил, что естественная средняя продолжительность жизни человека составляет около 92 лет, и, если люди не изобретут новые подходы к лечению старения, они застрянут на этой продолжительности жизни. [ 1 ] Джеймс Вопель предсказал, что ожидаемая продолжительность жизни в промышленно развитых странах достигнет 100 лет для детей, родившихся после 2000 года. [ 2 ] Многие опрошенные биогеронтологи предсказывали, что продолжительность жизни людей, родившихся после 2100 года, превысит три столетия. [ 3 ] Другие ученые, что более противоречиво, предполагают возможность неограниченной продолжительности жизни для тех, кто живет в настоящее время. Например, Обри де Грей предлагает «предварительные сроки», согласно которым при адекватном финансировании исследований по разработке вмешательств в старение, таких как стратегии искусственного незначительного старения , «у нас есть 50/50 шансов разработать технологию в течение примерно 25–30 лет». это, при разумных предположениях о темпах последующих улучшений в этой технологии, позволит нам не дать людям умереть от старения в любом возрасте». [ 4 ] Идея этого подхода состоит в том, чтобы использовать доступные в настоящее время технологии для продления продолжительности жизни ныне живущих людей настолько, чтобы будущий технологический прогресс мог решить любые оставшиеся проблемы, связанные со старением. Эта концепция получила название « скорость ускользания долголетия» .
Биомедицинская геронтология , также известная как экспериментальная геронтология и продление жизни, представляет собой раздел биогеронтологии, целью которого является замедление, предотвращение и даже обращение вспять старения как у людей, так и у животных.
Подходы к старению
[ редактировать ]
Биогеронтологи различаются по степени, в которой они сосредотачивают внимание на изучении процесса старения как средства смягчения болезней старения или как метода продления жизни. Относительно новая междисциплинарная область, называемая геронаукой, сосредоточена на предотвращении болезней старения и продлении «продолжительность жизни», в течение которой человек живет без серьезных заболеваний. [ 5 ] [ 6 ] [ 7 ] Подход биогеронтологов заключается в том, что старение является болезнью само по себе и его следует лечить напрямую, с конечной целью сделать вероятность смерти человека независимой от его возраста (если внешние факторы остаются постоянными). [ 8 ] [ 9 ] [ 10 ] Это противоречит мнению, что максимальная продолжительность жизни не может или не должна быть изменена.
Биогеронтологию не следует путать с гериатрией , которая является областью медицины, изучающей лечение существующих заболеваний у стареющих людей, а не лечение самого старения.
Существует множество теорий старения, и ни одна из них не получила полного признания. В крайних случаях широкий спектр теорий старения можно разделить на запрограммированные теории – которые подразумевают, что старение следует биологическому графику, и теории ошибок – которые предполагают, что старение происходит из-за кумулятивного ущерба, нанесенного организмам. [ 11 ]
Стохастические теории
[ редактировать ]Стохастические теории старения — это теории, предполагающие, что старение вызвано небольшими изменениями в организме с течением времени и неспособностью организма восстановить систему и устранить повреждения, нанесенные организму. Клетки и ткани повреждаются из-за накопления повреждений с течением времени, что приводит к снижению функционирования органов. Понятие накопленного ущерба было впервые введено в 1882 году биологом доктором Августом Вейсманом как теория «износа». [ 12 ] [ 13 ]
Теории износа
[ редактировать ]Теории старения изнашивания начали внедряться еще в 19 веке. [ 13 ] Они предполагают, что с возрастом части тела, такие как клетки и органы, изнашиваются в результате постоянного использования. Износ тела может быть вызван внутренними или внешними причинами, которые в конечном итоге приводят к накоплению повреждений , превосходящих возможности восстановления. Из-за этих внутренних и внешних воздействий клетки теряют способность к регенерации, что в конечном итоге приводит к механическому и химическому истощению. Некоторые оскорбления включают химические вещества в воздухе, еде или дыме. Другими факторами воздействия могут быть такие факторы, как вирусы, травмы, свободные радикалы, перекрестные связи и высокая температура тела. [ 14 ]
Накопление
[ редактировать ]Теории накопления старения предполагают, что старение — это ухудшение состояния организма, возникающее в результате накопления элементов, поступивших в организм из окружающей среды или в результате клеточного метаболизма . [ 14 ]
Теория накопления мутаций
[ редактировать ]Теория накопления мутаций была впервые предложена Питером Медаваром в 1952 году. [ 12 ] как эволюционное объяснение биологического старения и связанного с ним снижения физической формы. [ 15 ] Теория объясняет, что в случае, когда вредные мутации проявляются только в более позднем возрасте, когда размножение прекратилось и будущее выживание становится все более маловероятным, эти мутации, скорее всего, будут неосознанно переданы будущим поколениям. [ 16 ] В этой ситуации сила естественного отбора будет слабой и недостаточной для последовательного устранения этих мутаций. Медавар предположил, что со временем эти мутации будут накапливаться из-за генетического дрейфа и приведут к эволюции того, что сейчас называют старением.
Теория свободных радикалов
[ редактировать ]Свободные радикалы — это реактивные молекулы, вырабатываемые клеточными и экологическими процессами, которые могут повредить элементы клетки, такие как клеточная мембрана и ДНК , и вызвать необратимые повреждения. Свободнорадикальная теория старения предполагает, что эти повреждения кумулятивно ухудшают биологические функции клеток и влияют на процесс старения. [ 17 ] Идея о том, что свободные радикалы являются токсичными агентами, была впервые предложена Ребекой Гершман и ее коллегами в 1945 году. [ 18 ] но приобрел известность в 1956 году, когда Денэм Харман предложил свободнорадикальную теорию старения и даже продемонстрировал, что свободнорадикальные реакции способствуют деградации биологических систем. [ 19 ] Окислительные повреждения многих типов накапливаются с возрастом, например, окислительный стресс, вызываемый свободными радикалами кислорода, [ 20 ] потому что свободнорадикальная теория старения утверждает, что старение является результатом повреждения, вызванного активными формами кислорода (АФК). [ 21 ] АФК — это небольшие высокореактивные кислородсодержащие молекулы, которые могут повредить комплекс клеточных компонентов, таких как жир, белки или ДНК; они естественным образом генерируются в небольших количествах во время метаболических реакций организма. Эти состояния становятся все более распространенными по мере того, как люди становятся старше, и включают заболевания, связанные со старением, такие как деменция, рак и болезни сердца. Количество свободных радикалов в клетке можно уменьшить с помощью антиоксидантов . Но есть проблема в том, что некоторые свободные радикалы используются организмом в качестве сигнальных молекул, а слишком активное общее снижение свободных радикалов приносит организму больше вреда, чем пользы. Некоторое время назад [ когда? ] Идея замедления старения с помощью антиоксидантов была очень популярна, но сейчас высокие дозы антиоксидантов считаются вредными. В настоящий момент [ когда? ] некоторые ученые пытаются изобрести способы локального подавления свободных радикалов только в определенных местах клеток. [ 22 ] [ 23 ] Эффективность такого подхода остается неясной, исследования продолжаются.
Теории повреждения ДНК
[ редактировать ]Повреждение ДНК является одной из основных причин заболеваний, связанных со старением. Стабильность генома определяется клеточным механизмом восстановления, устойчивостью к повреждениям и путями контрольных точек, которые противодействуют повреждению ДНК. Одна из гипотез, предложенная физиком Джоаккино Файлла в 1958 году, заключается в том, что накопление повреждений ДНК вызывает старение. [ 24 ] Гипотезу вскоре разработал физик Силард Лео . [ 25 ] Эта теория изменилась с годами, поскольку новые исследования открыли новые типы повреждений и мутаций ДНК, а несколько теорий старения утверждают, что повреждение ДНК с мутациями или без них вызывает старение. [ 26 ] [ 27 ]
Повреждение ДНК существенно отличается от мутации , хотя оба являются типами ошибок в ДНК . Повреждение ДНК — это аномальная химическая структура ДНК, а мутация — это изменение последовательности стандартных пар оснований. Теория о том, что повреждение ДНК является основной причиной старения, частично основана на данных, полученных на людях и мышах о том, что унаследованные недостатки генов репарации ДНК часто вызывают ускоренное старение. [ 28 ] [ 29 ] [ 26 ] Имеются также убедительные доказательства того, что повреждения ДНК накапливаются с возрастом в тканях млекопитающих, таких как мозг, мышцы, печень и почки (см. Теорию повреждения ДНК при старении и повреждение ДНК (естественное) ). Одно из ожиданий теории (повреждение ДНК является основной причиной старения) состоит в том, что среди видов с разной максимальной продолжительностью жизни способность восстанавливать повреждения ДНК должна коррелировать с продолжительностью жизни. Первую экспериментальную проверку этой идеи провели Харт и Сетлоу. [ 30 ] которые измерили способность клеток семи различных видов млекопитающих осуществлять репарацию ДНК. Они обнаружили, что способность к эксцизионной репарации нуклеотидов систематически увеличивается с увеличением продолжительности жизни вида. Эта корреляция была поразительной и стимулировала серию из 11 дополнительных экспериментов в различных лабораториях в последующие годы по взаимосвязи эксцизионной репарации нуклеотидов и продолжительности жизни у видов млекопитающих (обзоры Бернштейна и Бернштейна [ 31 ] ). В целом результаты этих исследований показали хорошую корреляцию между способностью к эксцизионной репарации нуклеотидов и продолжительностью жизни. Дальнейшее подтверждение теории о том, что повреждение ДНК является основной причиной старения, получено в результате изучения поли-АДФ-рибоз-полимераз (PARP). PARPs — это ферменты, которые активируются разрывами цепей ДНК и играют роль в эксцизионной репарации оснований ДНК. Беркл и др. рассмотрели доказательства того, что PARP, и особенно PARP-1, участвуют в поддержании долголетия млекопитающих. [ 32 ] Продолжительность жизни 13 видов млекопитающих коррелировала со способностью поли(АДФ-рибозил)ирования, измеренной в мононуклеарных клетках. Кроме того, лимфобластоидные клеточные линии из лимфоцитов периферической крови людей старше 100 лет имели значительно более высокую способность к поли(АДФ-рибозил)ированию, чем контрольные клеточные линии более молодых людей.
Теория перекрестных связей
[ редактировать ]Теория перекрестных связей предполагает, что конечные продукты гликирования (стабильные связи, образующиеся при связывании глюкозы с белками) и другие аберрантные перекрестные связи, причиной старения являются накапливающиеся в стареющих тканях. Сшивка белков отключает их биологические функции. Уплотнение соединительной ткани , заболевания почек и увеличение сердца связаны со сшивкой белков. Сшивка ДНК может вызвать ошибки репликации , а это приводит к деформации клеток и увеличивает риск развития рака . [ 12 ]
Теория старения стволовыми клетками
[ редактировать ]![[икона]](http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/1/1c/Wiki_letter_w_cropped.svg/20px-Wiki_letter_w_cropped.svg.png){kind=small} | Этот раздел нуждается в расширении . Вы можете помочь, добавив к нему . ( март 2023 г. ) |
Генетический
[ редактировать ]Генетические теории старения предполагают, что старение запрограммировано в генах каждого человека. Согласно этой теории, гены определяют клеточное долголетие. Запрограммированная гибель клеток, или апоптоз , определяется «биологическими часами» посредством генетической информации в ядре клетки. Гены, ответственные за апоптоз, объясняют смерть клеток, но менее применимы к гибели всего организма. Увеличение клеточного апоптоза может коррелировать со старением, но не является «причиной смерти». Факторы окружающей среды и генетические мутации могут влиять на экспрессию генов и ускорять старение.
Совсем недавно эпигенетика стала рассматриваться как способствующий фактор. Эпигенетические часы , которые относительно объективно измеряют биологический возраст клеток, являются полезным инструментом для тестирования различных подходов к борьбе со старением. [ 33 ] Самыми известными эпигенетическими часами являются часы Хорвата, но сейчас уже появились более точные аналоги.
Общий дисбаланс
[ редактировать ]Теории общего дисбаланса старения предполагают, что системы организма, такие как эндокринная , нервная и иммунная системы , постепенно приходят в упадок и в конечном итоге перестают функционировать. Частота отказов варьируется от системы к системе. [ 14 ]
Иммунологическая теория
[ редактировать ]Иммунологическая теория старения предполагает, что иммунная система ослабевает по мере старения организма. Это делает организм неспособным бороться с инфекциями и менее способным разрушать старые и неопластические клетки . Это приводит к старению и в конечном итоге приводит к смерти. Эту теорию старения разработал Рой Уолфорд в 1969 году. По мнению Уолфорда, причиной процесса старения являются неправильные иммунологические процедуры. [ 17 ] Уолфорд, заявивший, что его оптимизированный режим здоровья позволит ему дожить до 120 лет, умер от бокового амитрофического склероза в возрасте 79 лет.
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ Джефф Уоттс (июнь 2011 г.). «Леонард Хейфлик и пределы старения» . Ланцет . 377 (9783): 2075. doi : 10.1016/S0140-6736(11)60908-2 . ПМИД 21684371 . S2CID 205963134 .
- ^ Кристенсен, Л; Добльхаммер, К; Рау, Г; Ваупель, JW (2009). «Старение населения: предстоящие проблемы» . Ланцет . 374 (9696): 1196–1208. дои : 10.1016/s0140-6736(09)61460-4 . ПМК 2810516 . ПМИД 19801098 .
- ^ Ричел, Тео (декабрь 2003 г.). «Увеличится ли продолжительность человеческой жизни в четыре раза в ближайшие сто лет? Шестьдесят геронтологов говорят, что необходимы общественные дебаты по продлению жизни» . Журнал антивозрастной медицины . 6 (4): 309–314. дои : 10.1089/109454503323028902 . ПМИД 15142432 .
- ^ де Грей, Обри, штат Нью-Джерси ; Рэй, Майкл (14 октября 2008 г.). Конец старению . Грифон Святого Мартина. п. 15. ISBN 978-0-312-36707-7 .
- ^ Литгоу, Гордон Дж. (1 сентября 2013 г.). «Истоки геронауки» . Отчет о государственной политике и старении . 4 (1): 10–11. дои : 10.1093/ппар/23.4.10 .
- ^ Берч, Джон Б.; и др. (08 мая 2014 г.). «Достижения в области генетики: влияние на продолжительность здоровья и хронические заболевания» . Журналы геронтологии: серия А. 69 (Дополнение_1): S1–S3. дои : 10.1093/gerona/glu041 . ПМК 4036419 . ПМИД 24833579 .
- ^ Силс, Дуглас Р.; Джастис, Джейми Н.; ЛаРокка, Томас Дж. (29 января 2015 г.). «Физиологическая геронаука: целевая функция для увеличения продолжительности жизни и достижения оптимального долголетия» . Журнал физиологии . 594 (8): 2001–2024. дои : 10.1113/jphysicalol.2014.282665 . ПМЦ 4933122 . ПМИД 25639909 .
- ^ Стамблер, Илья (01 октября 2017 г.). «Признание дегенеративного старения излечимым заболеванием: методология и политика» . Старение и болезни . 8 (5): 583–589. дои : 10.14336/AD.2017.0130 . ПМЦ 5614323 . ПМИД 28966803 .
- ^ Журнал Lancet по диабету и эндокринологии (01 августа 2018 г.). «Открытие двери к лечению старения как болезни» . Журнал «Диабет и эндокринология» . 6 (8): 587. дои : 10.1016/S2213-8587(18)30214-6 . ПМИД 30053981 . S2CID 51726070 .
- ^ Халтурина, Дарья ; Матвеев Юрий; Алексеев, Алексей; Кортезе, Франко; Иовицэ, Анка (июль 2020 г.). «Старение соответствует критериям Международной классификации болезней» . Механизмы старения и развития . 189 : 111230. дои : 10.1016/j.mad.2020.111230 . ПМИД 32251691 . S2CID 214779653 .
- ^ Карлос Лопес-Отин; Мария А. Бласко; Линда Партридж; Мануэль Серрано; Гвидо Кремер (6 июня 2013 г.). «Признаки старения» . Клетка . 153 (6): 1194–1217. дои : 10.1016/j.cell.2013.05.039 . ПМЦ 3836174 . ПМИД 23746838 .
- ^ Jump up to: а б с Липски, Мартин С.; Кинг, Митч (2015). «Биологические теории старения». Болезнь в месяц . 61 (11): 460–466. дои : 10.1016/j.disamonth.2015.09.005 . ПМИД 26490576 .
- ^ Jump up to: а б Джессика Келли. «Теория износа» . Люмен Обучение .
- ^ Jump up to: а б с Тейлор, Альберт В.; Джонсон, Мишель Дж. (2008). Физиология физических упражнений и здоровое старение . Кинетика человека. ISBN 978-0-7360-5838-4 .
- ^ Медавар, Питер Брайан (1952). Нерешенная проблема биологии . Лондон: HK Lewis & Co. Ltd. Льюис.
- ^ Фабиан, Дэниел (2011). «Эволюция старения». Знания о природном образовании . 3 : 1–10.
- ^ Jump up to: а б Боневска-Берначка, Ева (2016). «Избранные теории старения» (PDF) . Пульс высшей школы . 10 : 36–39.
- ^ Гершман Р., Гилберт Д.Л., Най С.В., Дуайер П., Фенн В.О. (7 мая 1954 г.). «Отравление кислородом и рентгеновское облучение: общий механизм». Наука . 119 (3097): 623–626. Бибкод : 1954Sci...119..623G . дои : 10.1126/science.119.3097.623 . ПМИД 13156638 . S2CID 27600003 .
- ^ Харман, Д. (ноябрь 1981 г.). «Процесс старения» . Учеб. Натл. акад. наук. США . 78 (11): 7124–7128. Бибкод : 1981PNAS...78.7124H . дои : 10.1073/pnas.78.11.7124 . ПМК 349208 . ПМИД 6947277 .
- ^ Хаген, Брюс Н; М.К. Сигенага; Т.М. Хаген (сентябрь 1993 г.). «Окислители, антиоксиданты и дегенеративные заболевания старения» . Учеб. Натл. акад. наук. США . 90 (17): 7915–7922. Бибкод : 1993PNAS...90.7915A . дои : 10.1073/pnas.90.17.7915 . ПМК 47258 . ПМИД 8367443 .
- ^ Бекман, КБ; Эймс Б.Н. (апрель 1998 г.). «Свободная радиальная теория старения созревает». Физиол преп . 78 (2): 547–581. дои : 10.1152/physrev.1998.78.2.547 . ПМИД 9562038 . S2CID 1774858 .
- ^ «Проект SKQ | Молекула» . Митотех . Проверено 17 апреля 2021 г.
- ^ "Митохондриально-направленные антиоксиданты против старения" [Mitochondrial-targeted anti-aging antioxidants] (in Russian). SKQ Project. 11 December 2018.
- ^ Файлла, Дж. (30 сентября 1958 г.). «Процесс старения и канцерогенез». Анналы Нью-Йоркской академии наук . 71 (6): 1124–1140. Бибкод : 1958NYASA..71.1124F . дои : 10.1111/j.1749-6632.1958.tb54674.x . ПМИД 13583876 .
- ^ Сцилард, Лео (январь 1959 г.). «О природе процесса старения» . Учеб. Натл. акад. наук. США . 45 (1): 30–45. Бибкод : 1959ПНАС...45...30С . дои : 10.1073/pnas.45.1.30 . ПМК 222509 . ПМИД 16590351 .
- ^ Jump up to: а б Фрейтас, А.А.; де Магальяйнс, JP (июль – октябрь 2011 г.). «Обзор и оценка теории старения, связанной с повреждением ДНК». Мутат Рес . 728 (1–2): 12–22. дои : 10.1016/j.mrrev.2011.05.001 . ПМИД 21600302 .
- ^ Генслер, HL; Бернштейн, Х. (сентябрь 1981 г.). «Повреждение ДНК как основная причина старения». Q Преподобный Биол. 56 (3): 279–303. дои : 10.1086/412317 . ПМИД 7031747 . S2CID 20822805
- ^ Хоймейкерс Дж. Х. (октябрь 2009 г.). «Повреждение ДНК, старение и рак». Медицинский журнал Новой Англии . 361 (15): 1475–1485. дои : 10.1056/NEJMra0804615 . ПМИД 19812404 .
- ^ Дидерих К., Аланази М., Хоймейкерс Дж.Х. (июль 2011 г.). «Преждевременное старение и рак при нарушениях эксцизионной репарации нуклеотидов» . Восстановление ДНК . 10 (7): 772–780. дои : 10.1016/j.dnarep.2011.04.025 . ПМК 4128095 . ПМИД 21680258 .
- ^ Харт Р.В., Сетлоу Р.Б. (июнь 1974 г.). «Корреляция между эксцизионным восстановлением дезоксирибонуклеиновой кислоты и продолжительностью жизни у ряда видов млекопитающих» . Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 71 (6): 2169–2173. Бибкод : 1974PNAS...71.2169H . дои : 10.1073/pnas.71.6.2169 . ПМЦ 388412 . ПМИД 4526202 .
- ^ Бернштейн С., Бернштейн Х. (1991). Старение, пол и восстановление ДНК . Сан-Диего: Академическая пресса. ISBN 978-0-12-092860-6 .
- ^ Бюркле А., Брабек С., Дифенбах Дж., Бенеке С. (май 2005 г.). «Новая роль поли(АДФ-рибозы) полимеразы-1 в долголетии». Международный журнал биохимии и клеточной биологии . 37 (5): 1043–1053. дои : 10.1016/j.biocel.2004.10.006 . ПМИД 15743677 .
- ^ Хорват С (2013). «Возраст метилирования ДНК тканей и типов клеток человека» . Геномная биология . 14 (10): 115 р. дои : 10.1186/gb-2013-14-10-r115 . ПМК 4015143 . ПМИД 24138928 . (Ошибка: два : 10.1186/s13059-015-0649-6 , PMID 25968125 , Часы втягивания )
атрибуция содержит материал, скопированный из Геронтологии .
