Molekulárně genetická teorie stárnutí

Stárnutí je systémový proces, který ovlivňuje různé úrovně biologické organizace. Článek zkoumá následující teorie stárnutí: autointoxikační, telomerické, volné radikály, genetické a epigenetické. Zvláštní pozornost je věnována genetickým mechanismům stárnutí a dlouhověkosti. Jsou popsány různé příklady ilustrující genetickou determinaci procesu stárnutí (losos, nahá krysa, stejně jako nemoci zrychleného stárnutí u lidí atd.). Jsou zvažovány genetické a epigenetické mechanismy regulace stárnutí. Poslední část uvádí aktuální trendy ve výzkumu stárnutí.

Reference

• Anisimov V.N. Molekulární a fyziologické mechanismy stárnutí. Petrohrad, 2008. 467 s. [Anisimov VN Molekulární a fyziologické základy stárnutí. SPb., 2008. 467 s.].
• Anisimov V.N.,Solovjov M.V.. Evoluce pojmů v gerontologii. Petrohrad, 1999. 130 s. [Anisimov VN, Solov’yov MV. Evoluce pojmů v gerontologii. SPb., 1999. 130 s.].
• Baranov V.S., Glotov O.S., Baranova E.V. Genomika stárnutí a prediktivní medicína // Pokroky v gerontologii. 2010. Ročník 23. Vydání. 3. S. 329–338 [Baranov VS, Glotov OS, Baranova EV Genomika stárnutí a prediktivní medicína // Pokroky v gerontologii. 2010. Sv 23. Vyp. 3. S. 329–338].
• Baranov V.S., Glotov O.S., Baranova E.V. Nové genetické a epigenetické přístupy v gerontologii // Pokroky v gerontologii. 2014. Ročník 27. Vydání. 2. S. 247–256 [Baranov VS, Glotov OS, Baranova EV Nové genetické a epigenetické trendy v gerontologii // Pokroky v gerontologii. 2014. Sv 27. Vyp. 2. S. 247–256].
• Vanyushin B.F. Epigenetika dnes a zítra // Vavilov Journal of Genetics and Breeding. 2013. Ročník 17. Vydání. 4/2. S. 805–832 [Vanyushin BF Epigenetika dnes a zítra // Vavilovskij zhurnal genetika a selekce. 2013. Sv 17. Vyp. 4/2. [S. 805–832].
• Volková O. Překonání stárnutí. Část II. Děti podzemí // Biomolekula. 2016. (https://biomolekula.ru/…/preodolevshie-starenie-chast-ii-deti-podzemelia) [Volková O. Předstárnutí Část II. Children of the Underground // Biomolecula, 2016. (https://biomolekula.ru/…/preodolevshie-starenie-chast-ii-deti-podzemelia)].
• Žimulev I.F. Obecná a molekulární genetika. Novosibirsk, 2007. 479 s. [Zhimulyov I.F. Obecná a molekulární genetika. Novosibirsk, 2007. 479 s.].
• Mečnikov I.I. Studie optimismu. M., 1907. 327 s. [Mechanik II Etyudy optimismus. M., 1907. 327 s.].
• Moskalov A.A. Genetika a epigenetika stárnutí a dlouhověkosti // Ekologická genetika. 2013. Ročník 11. Vydání. 1. S. 3–11 [Moskalyov A.A. Genetika a epigenetika stárnutí a dlouhověkosti // Ekologicheskaya genetika, 2013. Vol 11. Vyp. 1. S. 3–11].
• Moskalov A.A. Slibné směry genetiky stárnutí a délky života// Pokroky v gerontologii. 2009. Ročník 22. Vydání. 1. S. 92–103 [Moskalyov A.A. Prospektivní přístupy ke genetice stárnutí a délky života // Pokroky v gerontologii. 2009. Sv 22. Vyp. 1. S. 92–103].
• Moskalov A.A.Jak překonat svůj věk? Osm jedinečných způsobů, které vám pomohou dosáhnout dlouhověkosti. M., 2016. 47 s.[Moskalyov A.A.Jak se vyrovnat se svým věkem? Existuje mnoho jedinečných způsobů, které vám pomohou dosáhnout dlouhověkosti. M., 2016. 47 s.].
• Olovnikov A.M. Princip marginotomie v matricové syntéze polynukleotidů // Dokl. AN. 1971. Sv. 201. S. 1496–1499 [Olovnikov A.M. Principy marginotomií v matricových syntetických polynukleotidech // Dokl. AN. [1971, sv.
• Skulachev M.V.Skulachev V.P. Fenyuk B.A. A . . . 2013. 256 ?. [život bez stáří. M., 2013. 256 s. [Skulachev MV, Skulachev VP, Fenyuk BA Život bez hvězdy. M., 2013. 256 s.].
• Trubitsyn A.G. Jednotná teorie stárnutí // Pokroky v gerontologii. 2012. Ročník 25. Vydání. 4. S. 563–581 [Trubitsyn AG Jednotná teorie stárnutí // Pokroky v gerontologii. 2012. Sv 25. Vyp. 4. S. 563–581].
• Atwood C.S., Hayashi K., Meethal S.V.,Gonzales T., Bowen R.L. Určuje stupeň endokrinní dyskrazie postreprodukční délku postreprodukčního života? Lekce od semelparních a iteroparních druhů // GeroScience. 2017. Sv. 39. S. 103–116.
• Carneiro M.C, Pimenta de Castro I., Ferreira M.G. Telomery ve stárnutí a nemoci: lekce od zebrafish // Dis Model Mech, 2016. Vol. 9(7). S. 737–748.
• Greider CW, Blackburn EH Identifikace specifické aktivity telomerové terminální transferázy v extraktech Tetrahymena // Cell. 1985. Sv. 43. S. 405–413.
• Gonzalo S., Kreienkamp R.. Defekty opravy DNA a nestabilita genomu u syndromu progerie Hutchinson-Gilford // Curr. Opin. Cell Biol. 2015. Sv. 34. S. 75–83.
• Oshima J., Sidorova J.M., Monnat R.J. Wernerův syndrom: Klinické rysy, patogeneze a potenciální terapeutické intervence // Aging Research Reviews. 2017. Sv. 173. N 2. S. 471–478.
• Pal S., Tyler J. Epigenetika a stárnutí // Pokrok vědy. 2016. Sv. 25. S. 4903–4913.
• Spannhoff A., Kim Y. K., Raynal N. J.-M., Gharibyan V., Su M. B., Zhou Y.-Y., Li J., Castellano S., Sbardella G., Issa J. P., Bedford M. T. Aktivita inhibitoru histondeacetylázy v mateří kašičce by mohla usnadnit změnu kasty u včel // Zprávy EMBO. 2011. Sv. 12. N 3. S. 238–243.

Reference

• Anisimov V.N. Molekulární a fyziologické mechanismy stárnutí. Petrohrad, 2008. 467 s. [Anisimov VN Molekulární a fyziologické základy stárnutí. SPb., 2008. 467 s.].
• Anisimov V.N.,Solovjov M.V.. Evoluce pojmů v gerontologii. Petrohrad, 1999. 130 s. [Anisimov VN, Solov’yov MV. Evoluce pojmů v gerontologii. SPb., 1999. 130 s.].
• Baranov V.S., Glotov O.S., Baranova E.V. Genomika stárnutí a prediktivní medicína // Pokroky v gerontologii. 2010. Ročník 23. Vydání. 3. S. 329–338 [Baranov VS, Glotov OS, Baranova EV Genomika stárnutí a prediktivní medicína // Pokroky v gerontologii. 2010. Sv 23. Vyp. 3. S. 329–338].
• Baranov V.S., Glotov O.S., Baranova E.V. Nové genetické a epigenetické přístupy v gerontologii // Pokroky v gerontologii. 2014. Ročník 27. Vydání. 2. S. 247–256 [Baranov VS, Glotov OS, Baranova EV Nové genetické a epigenetické trendy v gerontologii // Pokroky v gerontologii. 2014. Sv 27. Vyp. 2. S. 247–256].
• Vanyushin B.F. Epigenetika dnes a zítra // Vavilov Journal of Genetics and Breeding. 2013. Ročník 17. Vydání. 4/2. S. 805–832 [Vanyushin BF Epigenetika dnes a zítra // Vavilovskij zhurnal genetika a selekce. 2013. Sv 17. Vyp. 4/2. [S. 805–832].
• Volková O. Překonání stárnutí. Část II. Děti podzemí // Biomolekula. 2016. (https://biomolekula.ru/…/preodolevshie-starenie-chast-ii-deti-podzemelia) [Volková O. Předstárnutí Část II. Children of the Underground // Biomolecula, 2016. (https://biomolekula.ru/…/preodolevshie-starenie-chast-ii-deti-podzemelia)].
• Žimulev I.F. Obecná a molekulární genetika. Novosibirsk, 2007. 479 s. [Zhimulyov I.F. Obecná a molekulární genetika. Novosibirsk, 2007. 479 s.].
• Mečnikov I.I. Studie optimismu. M., 1907. 327 s. [Mechanik II Etyudy optimismus. M., 1907. 327 s.].
• Moskalov A.A. Genetika a epigenetika stárnutí a dlouhověkosti // Ekologická genetika. 2013. Ročník 11. Vydání. 1. S. 3–11 [Moskalyov A.A. Genetika a epigenetika stárnutí a dlouhověkosti // Ekologicheskaya genetika, 2013. Vol 11. Vyp. 1. S. 3–11].
• Moskalov A.A. Slibné směry genetiky stárnutí a délky života// Pokroky v gerontologii. 2009. Ročník 22. Vydání. 1. S. 92–103 [Moskalyov A.A. Prospektivní přístupy ke genetice stárnutí a délky života // Pokroky v gerontologii. 2009. Sv 22. Vyp. 1. S. 92–103].
• Moskalov A.A.Jak překonat svůj věk? Osm jedinečných způsobů, které vám pomohou dosáhnout dlouhověkosti. M., 2016. 47 s.[Moskalyov A.A.Jak se vyrovnat se svým věkem? Existuje mnoho jedinečných způsobů, které vám pomohou dosáhnout dlouhověkosti. M., 2016. 47 s.].
• Olovnikov A.M. Princip marginotomie v matricové syntéze polynukleotidů // Dokl. AN. 1971. Sv. 201. S. 1496–1499 [Olovnikov A.M. Principy marginotomií v matricových syntetických polynukleotidech // Dokl. AN. [1971, sv.
• Skulachev M.V.Skulachev V.P. Fenyuk B.A. A . . . 2013. 256 ?. [život bez stáří. M., 2013. 256 s. [Skulachev MV, Skulachev VP, Fenyuk BA Život bez hvězdy. M., 2013. 256 s.].
• Trubitsyn A.G. Jednotná teorie stárnutí // Pokroky v gerontologii. 2012. Ročník 25. Vydání. 4. S. 563–581 [Trubitsyn AG Jednotná teorie stárnutí // Pokroky v gerontologii. 2012. Sv 25. Vyp. 4. S. 563–581].
• Atwood C.S., Hayashi K., Meethal S.V.,Gonzales T., Bowen R.L. Určuje stupeň endokrinní dyskrazie postreprodukční délku postreprodukčního života? Lekce od semelparních a iteroparních druhů // GeroScience. 2017. Sv. 39. S. 103–116.
• Carneiro M.C, Pimenta de Castro I., Ferreira M.G. Telomery ve stárnutí a nemoci: lekce od zebrafish // Dis Model Mech, 2016. Vol. 9(7). S. 737–748.
• Greider CW, Blackburn EH Identifikace specifické aktivity telomerové terminální transferázy v extraktech Tetrahymena // Cell. 1985. Sv. 43. S. 405–413.
• Gonzalo S., Kreienkamp R.. Defekty opravy DNA a nestabilita genomu u syndromu progerie Hutchinson-Gilford // Curr. Opin. Cell Biol. 2015. Sv. 34. S. 75–83.
• Oshima J., Sidorova J.M., Monnat R.J. Wernerův syndrom: Klinické rysy, patogeneze a potenciální terapeutické intervence // Aging Research Reviews. 2017. Sv. 173. N 2. S. 471–478.
• Pal S., Tyler J. Epigenetika a stárnutí // Pokrok vědy. 2016. Sv. 25. S. 4903–4913.
• Spannhoff A., Kim Y. K., Raynal N. J.-M., Gharibyan V., Su M. B., Zhou Y.-Y., Li J., Castellano S., Sbardella G., Issa J. P., Bedford M. T. Aktivita inhibitoru histondeacetylázy v mateří kašičce by mohla usnadnit změnu kasty u včel // Zprávy EMBO. 2011. Sv. 12. N 3. S. 238–243.

Stárnutí pleti zůstává jedním z nejnaléhavějších témat v kosmetologii. Neúnavně na tom pracují molekulární biologové, genetici a biochemici. Nejranější teorie stárnutí popisovaly především vnější projevy: vrásky, pigmentaci a také procesy probíhající v kůži na buněčné úrovni. Moderní se snaží najít a vysvětlit mechanismy, které spouštějí a regulují proces stárnutí.

TEORIE APOPTÓZY

Apoptóza je fyziologický jev buněčné sebevraždy. S jeho pomocí jsou poškozené a nepotřebné buňky odmítnuty a je k nim vyslán signál sebezničení. A časem to vede ke stárnutí organismu jako celku.

Zajímavý fakt: prekancerózní buňky a buňky infikované virem jsou také vyslány signál k apoptóze, ale jak víme, často to nefunguje.

MUTACE AKUMULAČNÍ TEORIE

Buňka má silné mechanismy pro opravu DNA, když je poškozena.

Postupem času se oprava DNA stává méně efektivní. To vede k hromadění vadných struktur v těle, což vede ke stárnutí obecně.

Zajímavost: hromadění mutací způsobuje snížení odolnosti organismu např. vůči infekcím.

TEORIE LIMITNÍHO DĚLENÍ A ZTRÁTY TELOMERU

Všechny orgány a systémy těla, jak víme, se skládají z buněk. Buňky se neustále dělí a staré, opotřebované jsou nahrazovány novými, mladými. To umožňuje tělu samoléčení. V roce 1961 bylo zjištěno, že všechny buňky, kromě kmenových a zárodečných, se mohou dělit pouze určitý počet časů. Počet dělení regulují tzv. telomery, které se nacházejí v DNA. V souladu s tím se délka DNA s každým dělením snižuje o jednu telomeru. V určitém okamžiku buňka ztrácí schopnost dělení. Pouze kmenové a zárodečné buňky obsahují speciální enzym telomerázu, která obnovuje počet telomer.

Zajímavosti:

• Zavedením telomerázy do buňky bylo možné zdvojnásobit její životnost.
• Když byla telomeráza zavedena do fibroblastů (buněk, které syntetizují proteiny), počet dělení se zvýšil trojnásobně, bez známek patologie v každé následující buňce. Pokusy byly prováděny ve zkumavce.

TEORIE AKUMULACE PROTEINŮ A INOXIKACE ORGANISMU

Bohužel ne všechny zbytečné a dokonce i škodlivé látky se z těla odstraní. To platí i pro bílkoviny. V určitém věku a za určitých podmínek těla se množství produktů rozkladu bílkovin a jejich fragmentů stává nadměrným. To vede k proteinové intoxikaci, která způsobuje poškození zdravých proteinových struktur (svaly, kolagenová vlákna, elastin atd.)

Zajímavosti:

• V kůži jsou speciální autofagické buňky, které ji čistí od nepotřebných látek a zničených buněk.
• V současné době byly syntetizovány speciální signální molekuly, které aktivují autofagii.

VOLNÁ RADIKÁLNÍ TEORIE

Volné radikály jsou nestabilní molekuly nebo atomy ROS (reactive oxygen species). Reagují s jinými molekulami a poškozují je. Mohou také ovlivnit proteiny, lipidy, buněčné membrány, DNA atd. Naprostá většina volných radikálů je neutralizována enzymy. Ale s věkem antioxidační ochrana slábne, což vede k hromadění poškozených struktur, které již nemohou plnit své funkce.

Zajímavosti:

• Během 70 let života tělo produkuje asi tunu radikálů. Pouze 2 až 5 % vdechovaného kyslíku se přemění na toxické radikály.
• Existuje jeden pozitivní účinek volných radikálů v těle. Ničí buňky, které jsou pro tělo nebezpečné.

GLYKAČNÍ TEORIE

Cukr, konkrétně glukóza, v přebytku může chemicky reagovat s bílkovinami. Tomu se říká proces glykace. Funkce proteinů jsou narušeny. Kromě toho může glukóza „zesíťovat“ proteinové struktury dohromady, což vede ke ztrátě elasticity tkání, včetně vrásek.

Zajímavosti:

• Tělo má mechanismy, které s glykací bojují, ale jsou velmi energeticky náročné.
• Existují již léky snižující intenzitu procesu glykace.

Jak je vidět, při vší rozmanitosti teorií stárnutí žádná z nich nedokáže plně vysvětlit mechanismy, které iniciují a regulují procesy stárnutí. Otázky tedy zůstávají a výzkum pokračuje.