Náhodné bunkové zmeny hrajú zásadnú úlohu v dlhovekosti mimo genetiky a prostredia

Nový model starnutia zohľadňuje nielen genetiku a environmentálne expozície, ale aj malé zmeny, ktoré náhodne vznikajú na bunkovej úrovni.

Univerzitný profesor Caleb Finch predstavil „tripartitný fenotyp starnutia“ ako nový koncepčný model, ktorý rieši, prečo sa životnosť tak líši, dokonca aj medzi ľudskými identickými dvojčatami, ktoré zdieľajú rovnaké gény. Len asi 10 až 35 percent dlhovekosti možno vysledovať v génoch zdedených po našich rodičoch, Spomenul Finch.

Finch je autorom článku predstavujúceho model s jedným zo svojich bývalých absolventov, Amin Haghani, ktorý získal doktorát z biológie starnutia na škole USC Leonard Davis v roku 2020 a teraz je postdoktorandom na UCLA. V článku, navrhujú, aby obmedzená dedičnosť modelov starnutia a dlhovekosti u ľudí bola výsledkom interakcií génu a prostredia, spolu so stochastickým, alebo šanca, odchýlky v telesných bunkách. Tieto náhodné zmeny môžu zahŕňať bunkové zmeny, ku ktorým dochádza počas vývoja, molekulárne poškodenie, ku ktorému dôjde neskôr v živote, a viac.

Chceli sme zaviesť koncepčnú mapu a novú terminológiu, ktorá bude motivovať k komplexnejšiemu porozumeniu toho, aké sú obmedzenia genetických determinantov v starnutí, aké dôležité je zvážiť genetickú odchýlku vo vzťahu k životnému prostrediu, a zahrňte túto novú doménu stochastických variácií, ktorý je veľmi dobre uznávaný rôznymi oblasťami. V skutočnosti to nebolo zaradené do formálneho kontextu, v ktorom by sa dalo prediskutovať celý balík, a to je, dúfam, náš článok dosiahnuté. “

Caleb Finch, ARCO/William F. Kieschnick Predseda pre neurobiológiu starnutia na škole USC Leonard Davis

Rozširuje sa na exponome

Nový model je prirodzeným rozšírením myšlienky exponátu, ktorý bol prvýkrát navrhnutý epidemiológom rakoviny Christopherom Paulom Wildom v roku 2005, aby upozornil na potrebu viac údajov o celoživotnom vystavení environmentálnym karcinogénom. Exponovaný koncept ilustruje, ako vonkajšie faktory, od znečistenia ovzdušia a socioekonomického stavu po individuálne diéty a cvičenia, interagovať s endogénnymi, alebo interné, faktory, akými sú telesný mikrobióm a tukové zásoby.

Expozómia je teraz mainstreamovým modelom, zatienenie predchádzajúcich charakteristík environmentálnych faktorov ako ovplyvňujúcich riziko „jeden po druhom“. Finch predtým rozšíril koncept exponómu zavedením exponómu Alzheimerovej choroby. Gero-exponom teraz uvažuje o tom, ako gény a prostredie interagujú počas života, aby formovali to, ako starneme.

Nový model ukazuje, že variácie génovej expresie bunka po bunke, variácie vznikajúce počas vývoja, náhodné mutácie, a epigenetické zmeny - vypnutie alebo „zapnutie“ génov - by sa mali výslovne zvážiť okrem tradičného genetického alebo environmentálneho výskumu týkajúceho sa starnutia, Povedal Finch. Podrobnejšia štúdia týchto náhodných procesov bola umožnená špičkovými výskumnými technikami, vrátane štúdie génovej transkripcie v jednotlivých bunkách, ako aj sekvenovania ChIP, ktoré môžu ilustrovať, ako jednotlivé proteíny interagujú s DNA.

Účinky náhodnosti na zdravie

V novinách, Finch a Haghani diskutovali o niekoľkých príkladoch toho, ako sú riziká chorôb súvisiacich s vekom zle predpovedané samotnou DNA, ale sú silne ovplyvnené expozíciou životného prostredia, ako aj časom a trvaním expozície, vrátane počas vývoja alebo v priebehu desaťročí.

Jeden známy príklad génu, ktorý je spojený so zvýšeným rizikom Alzheimerovej choroby, je ApoE-4; však mať gén ApoE-4 definitívne neznamená, že niekto dostane Alzheimera. Štúdie na myšiach aj na ľuďoch odhalili, že ApoE-4 a zhluky príbuzných génov interagujú s expozíciami, ako je znečistenie ovzdušia alebo cigaretový dym, aby ovplyvnili riziko, a pacienti s Alzheimerovou chorobou tiež vykazujú rozdiely vo svojej epigenetike v porovnaní s jedincami bez tejto choroby.

Dodal, že myšlienka expozície životného prostredia sa môže rozšíriť ďalej, než mnohí ľudia očakávajú. Expozícia chorobe v skoršom veku môže ovplyvniť zdravotné riziká neskôr v živote - a naprieč generáciami.

„Prostredie, ktorému sme vystavení, siaha až k našim babičkám, pretože vajíčko, z ktorého sme prišli, bolo v čase jej narodenia vo vaječníkoch našej matky, “vysvetlil.„ To teda znamená, v mojom prípade, pretože moja stará mama sa narodila v roku 1878, Veľmi dobre by som mohol niesť niektoré stopy prostredia 19. storočia, čo zahŕňalo oveľa väčšiu expozíciu infekčným chorobám, pretože neexistovali žiadne antibiotiká. “

Finch povedal, že dúfa v komplexnejší model toho, ako gény, prostredie, a náhodné variácie v priebehu času na ovplyvnenie starnutia vyvolávajú novú diskusiu o tom, čo musí rýchlo sa rozvíjajúca oblasť presnej medicíny vziať do úvahy na podporu zdravého starnutia.

„Myslím si, že porozumenie jednotlivým vzorcom starnutia bude oveľa lepšie uznané. "povedal." Definovať to môžeme len do určitého bodu poznaním genetických rizík; musíme komplexnejšie porozumieť celoživotným expozíciám, prostredia a životného štýlu jednotlivca, aby lepšie porozumel genetickému riziku pre konkrétne choroby. “

• Vyvinutá platforma myši Intestine Chip môže pomôcť študovať interakcie hostiteľ-mikrobióm
• Výskumník UMass Amherst sa zameriava na pochopenie základných aspektov mikrobiómu rúk