Naključne celične spremembe igrajo ključno vlogo pri dolgoživosti zunaj genetike in okolja

Novi model staranja ne upošteva le genetike in izpostavljenosti okolja, temveč tudi drobne spremembe, ki naključno nastanejo na celični ravni.

Univerzitetni profesor Caleb Finch je predstavil "tristranski fenotip staranja" kot nov konceptualni model, ki obravnava, zakaj se življenjska doba tako zelo razlikuje, tudi med človeškimi enojajčnimi dvojčki, ki imajo iste gene. Le približno 10 do 35 odstotkov dolgoživosti je mogoče izslediti v genih, podedovanih od naših staršev, Finch omenjen.

Finch je avtor prispevka, ki je predstavil model z enim od njegovih nekdanjih podiplomskih študentov, Amin Haghani, ki je leta 2020 doktoriral iz biologije staranja na šoli USC Leonard Davis in je zdaj podoktorski raziskovalec na UCLA. V članku, predlagajo, da je omejena dednost vzorcev staranja in dolgoživost pri ljudeh posledica interakcij gensko okolje, skupaj s stohastiko, ali priložnost, spremembe v telesnih celicah. Te naključne spremembe lahko vključujejo celične spremembe, ki se zgodijo med razvojem, molekularne poškodbe, ki se pojavijo pozneje v življenju, in več.

Želeli smo uvesti konceptualni zemljevid in nekaj nove terminologije, ki bo spodbudila celovitejše razumevanje, kakšne so omejitve genetskih dejavnikov staranja, kako pomembno je upoštevati genetsko variacijo v odnosu do okolja, in vključijo to novo področje stohastičnih variacij, ki ga različna področja zelo dobro prepoznajo. V resnici ni bil postavljen v formalni kontekst, v katerem je mogoče razpravljati o celotnem paketu, in upam, da bo naš članek uspel. "

Caleb Finch, ARCO/William F. Kieschnick Katedra za nevrobiologijo staranja na šoli USC Leonard Davis

Razširitev eksposoma

Novi model je naravna podaljšek ideje o eksposomu, ki ga je epidemiolog raka Christopher Paul Wild prvič predlagal leta 2005, da bi opozoril na potrebo po več podatkih o izpostavljenosti rakotvornim snovem v življenju. Koncept eksposoma ponazarja, kako zunanji dejavniki, od onesnaženosti zraka in socialno -ekonomskega statusa do individualnih vzorcev prehrane in vadbe, interakcijo z endogenim, ali notranje, dejavniki, kot so telesni mikrobiomi in maščobne obloge.

Izpostavljenost je zdaj mainstream model, zasenčuje prejšnje opredelitve okoljskih dejavnikov, ki vplivajo na tveganje "enega za drugim". Finch je predhodno razširil koncept eksposoma z uvedbo eksposoma Alzheimerjeve bolezni. Gero-eksposom zdaj obravnava, kako geni in okolje med življenjsko dobo vplivajo na oblikovanje našega staranja.

Novi model ponazarja, da variacije celic v celicah v izražanju genov, spremembe, ki nastanejo med razvojem, naključne mutacije, epigenetske spremembe - "izključitev" ali "vklop" genov - je treba izrecno obravnavati ločeno od tradicionalnih genetskih ali okoljskih raziskav o staranju, Je rekel Finch. Podrobnejša študija teh naključnih procesov je bila omogočena z najsodobnejšimi raziskovalnimi tehnikami, vključno s preučevanjem transkripcije genov v posameznih celicah, pa tudi s sekvenciranjem ChIP, ki lahko ponazori, kako posamezni proteini medsebojno delujejo z DNK.

Učinki dogodkov na zdravje

V časopisu, Finch in Haghani sta razpravljala o več primerih, kako tveganja za starostne bolezni slabo napoveduje samo DNK, vendar nanje močno vplivajo izpostavljenost okolja ter čas in trajanje izpostavljenosti, med razvojem ali v desetletjih.

Eden dobro znanih primerov gena, ki je povezan s povečanim tveganjem za Alzheimerjevo bolezen, je ApoE-4; vendar imeti gen ApoE-4 dokončno ne pomeni, da bo nekdo dobil Alzheimerjevo bolezen. Študije na miših in ljudeh so pokazale, da ApoE-4 in grozdi sorodnih genov vplivajo na izpostavljenost, kot sta onesnaženost zraka ali cigaretni dim, da vplivajo na tveganje, in Alzheimerjevi bolniki kažejo tudi razlike v svoji epigenetiki v primerjavi s posamezniki brez bolezni.

Dodal je, da se zamisel o izpostavljenosti okolja lahko razteza dlje, kot mnogi pričakujejo. Izpostavljenost bolezni v zgodnjem življenju lahko vpliva na tveganje za zdravje pozneje v življenju - in med generacijami.

"Okolje, ki smo mu izpostavljeni, sega do naših babic, ker je bilo jajčece, iz katerega smo prišli, v materinem jajčniku ob njenem rojstvu, "je pojasnil." To pomeni, v mojem primeru, ker se je moja babica rodila leta 1878, Lahko bi nosil nekaj sledi okolja iz 19. stoletja, ki je vključeval veliko večjo izpostavljenost nalezljivim boleznim, ker ni bilo antibiotikov. "

Finch je dejal, da upa na celovitejši model, kako geni, okolje, in naključne spremembe skozi čas vplivajo na staranje, kar sproži novo razpravo o tem, kaj mora hitro razvijajoče se področje natančne medicine upoštevati pri spodbujanju zdravega staranja.

"Mislim, da bo pri razumevanju posameznih vzorcev staranja veliko več priznanja, "je rekel." Do neke točke ga lahko opredelimo le s poznavanjem genetskih tveganj; moramo imeti celovitejše razumevanje izpostavljenosti skozi vse življenje, okolja in življenjskega sloga posameznika, da bi bolje razumel genetsko tveganje za določene bolezni. "

• Inženirska platforma za črevesni čip miške lahko pomaga preučiti interakcije gostitelja in mikrobioma
• Raziskovalec UMass Amherst se osredotoča na razumevanje temeljnih vidikov mikrobioma rok