Случайные клеточные изменения играют жизненно важную роль в долголетии помимо генетики и окружающей среды.

Новая модель старения учитывает не только генетику и воздействие окружающей среды, но и крошечные изменения, которые случайным образом возникают на клеточном уровне.

Профессор университета Калеб Финч представил «Трехсторонний фенотип старения» как новую концептуальную модель, которая объясняет, почему продолжительность жизни так сильно различается. даже среди однояйцевых близнецов с одинаковыми генами. Только от 10 до 35 процентов долголетия можно отнести к генам, унаследованным от наших родителей. - сказал Финч.

Финч написал статью, в которой представил модель вместе с одним из своих бывших аспирантов, Амин Хагани, Он получил докторскую степень по биологии старения в Школе Леонарда Дэвиса при Университете Южной Калифорнии в 2020 году, а сейчас является научным сотрудником Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе. В статье они предполагают, что ограниченная наследуемость моделей старения и долголетия у людей является результатом взаимодействия генов и окружающей среды, вместе со стохастиком, или шанс, вариации в клетках организма. Эти случайные изменения могут включать в себя клеточные изменения, которые происходят во время развития, молекулярное повреждение, которое происходит в более позднем возрасте, и более.

<цитата>

Мы хотели представить концептуальную карту и некоторую новую терминологию, которая будет мотивировать более полное понимание того, каковы ограничения генетических детерминант старения. насколько важно учитывать генетическую изменчивость по отношению к окружающей среде, и включить эту новую область стохастических вариаций, что очень хорошо распознается в разных областях. На самом деле это не было помещено в формальный контекст, в котором можно было бы обсуждать весь пакет, и это то, чего я надеюсь достичь в нашей статье ".

Калеб Финч, ARCO / William F. Kieschnick Кафедра нейробиологии старения в Школе Леонарда Дэвиса при Университете Южной Калифорнии

Расширение экспозома

Новая модель является естественным продолжением идеи экспозома, который впервые был предложен онкологом Кристофером Полом Уайлдом в 2005 году, чтобы привлечь внимание к необходимости получения дополнительных данных о воздействии канцерогенов окружающей среды на протяжении всей жизни. Концепция экспозома показывает, как внешние факторы, от загрязнения воздуха и социально-экономического статуса до индивидуального режима питания и физических упражнений, взаимодействуют с эндогенными, или внутренний, такие факторы, как микробиом организма и жировые отложения.

Экспозом теперь является основной моделью, затмевая предыдущие характеристики факторов окружающей среды как влияющих на риск «один за другим». Финч ранее расширил концепцию экспозома, представив экспозицию болезни Альцгеймера. Геро-экспозом теперь учитывает, как гены и окружающая среда взаимодействуют на протяжении всей жизни, определяя, как мы стареем.

Новая модель показывает, что вариации экспрессии генов от клетки к клетке, вариации, возникающие в процессе разработки, случайные мутации, и эпигенетические изменения - включение или выключение генов - следует явно рассматривать отдельно от традиционных генетических или экологических исследований старения, - сказал Финч. Более подробное изучение этих случайных процессов стало возможным благодаря передовым исследовательским методам. включая изучение транскрипции генов в отдельных клетках, а также ChIP-секвенирование, который может проиллюстрировать, как отдельные белки взаимодействуют с ДНК.

Влияние случайности на здоровье

В газете Финч и Хагани обсудили несколько примеров того, как риски возрастных заболеваний плохо предсказываются только с помощью ДНК, но на них сильно влияют воздействия окружающей среды, а также время и продолжительность воздействия. в том числе в процессе разработки или в течение десятилетий.

Одним из хорошо известных примеров гена, который связан с повышенным риском болезни Альцгеймера, является ApoE-4; тем не мение, наличие гена ApoE-4 окончательно не означает, что кто-то заболеет болезнью Альцгеймера. Исследования как на мышах, так и на людях показали, что ApoE-4 и кластеры связанных генов взаимодействуют с такими воздействиями, как загрязнение воздуха или сигаретный дым, чтобы влиять на риск, и пациенты с болезнью Альцгеймера также демонстрируют различия в своей эпигенетике по сравнению с людьми без болезни.

Он добавил, что идея воздействия окружающей среды может простираться дальше, чем многие люди ожидают. Воздействие болезни в более раннем возрасте может повлиять на риски для здоровья в более позднем возрасте - и из поколения в поколение.

"Окружающая среда, в которой мы оказались, восходит к нашим бабушкам, потому что яйцеклетка, из которой мы произошли, находилась в яичниках нашей матери во время ее рождения, - объяснил он. - Это значит, в моем случае, потому что моя бабушка родилась в 1878 году, Я вполне мог бы унести некоторые следы окружающей среды 19 века, которые включали гораздо большее воздействие инфекционных заболеваний, потому что не было антибиотиков ».

Финч сказал, что надеется на более полную модель того, как гены, среда, а случайные вариации во времени взаимодействуют и влияют на старение, что побуждает к новому обсуждению того, что необходимо учитывать в быстро развивающейся области точной медицины, чтобы способствовать здоровому старению.

"Я думаю, что понимание индивидуальных закономерностей старения получит гораздо большее признание, - сказал он. - Мы можем определить это только до определенного момента, зная генетические риски; мы должны иметь более полное представление о пожизненном воздействии, окружающей среды и образа жизни человека, чтобы лучше понимать генетический риск определенных заболеваний ».

• Разработанная платформа мыши Intestine Chip может помочь в изучении взаимодействия хозяина и микробиома
• Исследователь из Университета Массачусетса в Амхерсте занимается изучением фундаментальных аспектов микро…