Абстрактный

Несмотря на последние достижения в области молекулярной биологии и генетики, тайны, которые контролируют продолжительность жизни человека, еще предстоит разгадать. Многие теории, которые делятся на две основные категории: запрограммированные и теории ошибок, были предложены для объяснения процесса старения, но ни одна из них не является полностью удовлетворительной. Эти теории могут взаимодействовать друг с другом сложным образом. Путем понимать и испытывать существующие и новые теории вызревания, может быть возможно повысить успешное вызревание.

Ключевые слова: старение, биологические, теория, запрограммирован, продолжительность жизни

Почему мы стареем? Когда мы начнем стареть? Что такое маркер старения? Есть ли предел тому, сколько лет мы можем вырасти? Эти вопросы часто обсуждаются человечеством в последние пару сотен лет. Однако, несмотря на последние достижения в области молекулярной биологии и генетики, тайны, которые контролируют продолжительность жизни человека, еще предстоит разгадать.

Много теорий были предложены, чтобы объяснить процесс старения, но ни одна из них не представляется полностью удовлетворительным (). Традиционные теории старения считают, что старение не является адаптацией или генетически запрограммированным. Современные биологические теории старения у человека делятся на две основные категории: запрограммированные и теории повреждений или ошибок. Запрограммированные теории предполагают, что старение следует биологическому графику, возможно, продолжению того, который регулирует рост и развитие детей. Это регулирование будет зависеть от изменений в экспрессии генов, которые влияют на системы, ответственные за поддержание, ремонт и защиту. Теории повреждений или ошибок подчеркивают экологические нападения на живые организмы, которые вызывают кумулятивный ущерб на различных уровнях в качестве причины старения.

Запрограммированная теория имеет три категории: 1) запрограммированное долголетие. Старение происходит в результате последовательного включения и выключения определенных генов при старении определяется как время, когда возрастные дефициты проявляются. Д-р Давидович и соавт обсудить роль генетической нестабильности в старении и динамика процесса старения (). 2) Эндокринная Теория. Биологические часы действуют через инкрети для того чтобы контролировать побежку вызревания. Недавние исследования подтверждают что вызревание гормонально отрегулировано и что эволюционно сохраненный тропа signaling (IIS) инсулина/IGF-1 играет ключевую роль в гормональной регулировке вызревания. Доктор Ван Heemst рассматриваются потенциальные механизмы, лежащие в основе IIS и процесс старения(). 3) Иммунологическая Теория. Иммунная система запрограммирована на снижение со временем, что приводит к повышенной уязвимости к инфекционным заболеваниям, а значит, старению и смерти. Хорошо документировано, что эффективность иммунной системы достигает пика в период полового созревания и постепенно снижается после этого с возрастом. Например, по мере того, как человек стареет, антитела теряют свою эффективность, и меньше новых заболеваний может эффективно бороться с организмом, что вызывает клеточный стресс и возможную смерть ( ). Действительно, дисрегулированный иммунный ответ был связан с сердечно-сосудистыми заболеваниями, воспалением, болезнью Альцгеймера (AD) и раком. Хотя прямой причинно-следственные связи не были созданы для всех этих вредных последствий, иммунная система хотя бы косвенно замешан ().

Повреждение или ошибка теории включают 1) износ и разрыв теории. Клетки и ткани имеют жизненно важные части, которые изнашиваются, что приводит к старению. Как и компоненты стареющего автомобиля, части тела в конечном итоге изнашиваются от повторного использования, убивая их, а затем тело. Таким образом, теория износа и старения была впервые представлена доктором августом Вайсманном, немецким биологом, в 1882 году, она звучит вполне разумно для многих людей даже сегодня, потому что это то, что происходит с самыми знакомыми вещами вокруг них. 2) уровень жизни теории. Чем больше в организме уровень кислорода базального метаболизма, тем короче ее продолжительность жизни (). Уровень жизни теории старения, полезны не совсем адекватной в объяснении максимальной продолжительности жизни ().Доктор Ролло предлагает модифицированную версию Перл уровень жизни теория подчеркивая жесткий-проводной антагонизм роста (ТОР) и стрессоустойчивость (белка Foxo) (). 3) Кросс-линкинг теории. Процесс сшивки теория старения была предложена Юхан Bjorksten в 1942 году (). Согласно этой теории, накопление сшитых белков повреждает клетки и ткани, замедляя телесные процессы, приводящие к старению. Последние исследования показывают, что реакции сшивки участвуют в возрастных изменениях в исследуемых белках ( ). 4) Теория свободных радикалов. Эта теория была впервые представлена доктором Гершманом в 1954 году, но была разработана доктором Денхэмом Харманом (), предлагает, что супероксид и другие свободные радикалы причиняют повреждение к макромолекулярным компонентам клетки, давая подъем к аккумулированному повреждению причиняя клетки, и окончательно органы, остановить действовать. Макромолекулы как нуклеиновые кислоты, липиды, Сахары, и протеины впечатлительный к нападению свободного радикаля. Нуклеиновые кислоты могут получить дополнительную базу или сахарную группу; ломаются в одно — и двухручьевой манере в позвоночнике и перекрестной связи с другими молекулами. Тело обладает некоторыми естественными противостарителями в форме энзимов, которые помогают обуздать опасное нарастание этих свободных радикалов, без которых клетчатые уровни смертности значительно были бы увеличены, и последующие продолжительности жизни уменьшили бы. Эта теория была поддержана экспериментами в которых грызуны кормили противостарители достигли большей средней долговечности. Однако в настоящее время имеются некоторые экспериментальные результаты, которые не были согласованы с этим ранним предложением. Обзор Игоря Афанасьева показывает, что сигнализация активных форм кислорода (ROS), вероятно, является наиболее важным ферментным/генным путем, ответственным за развитие клеточного старения и организменного старения, и что сигнализация ROS может рассматриваться как дальнейшее развитие теории старения свободных радикалов ( ). 5) соматические повреждения ДНК теории. Повреждения ДНК постоянно происходят в клетках живых организмов. В то время как большинство из этих повреждений ремонтируются, некоторые накапливаются, так как полимеразы ДНК и другие ремонтные механизмы не могут исправить дефекты так быстро, как они, по-видимому, производятся. В частности, имеются данные о накоплении повреждений ДНК в неразделяющихся клетках млекопитающих. Генетические мутации происходят и накапливаются с возрастом, в результате чего клетки ухудшаются и нарушаются. В частности, повреждение МИТОХОНДРИАЛЬНОЙ ДНК может привести к митохондриальной дисфункции. Таким образом, старение является результатом повреждения генетической целостности клеток организма.

С 1930-х годов, было обнаружено, что ограничение калорий может увеличить продолжительность жизни у лабораторных животных (). Многие исследования были проведены, чтобы попытаться выяснить основные механизмы. Однако, наше знание остается ограниченным на генетическом и молекулярном уровнях до 1990 года (). Недавно Майкл Ristow группа предоставила доказательства того, что этот эффект из-за повышенного образования свободных радикалов в митохондриях, вызывая вторичные индукции повышенной антиоксидантной защиты емкости (). В этом специальном выпуске, доктор Shimokawa и доктор Триндаде обсудить последние находки на ограничении калорий-связанных генов или молекул в моделях грызунов, особенно на роли вилка головки бокс транскрипционных факторов, АМФ-активируемая протеинкиназа, и сиртуинов (особенно ген SIRT1) в эффекты ограничения калорий у грызунов ().

Некоторые неврологические заболевания считаются высокорисковыми с возрастом, например, ад, который диагностируется у людей старше 65 лет. Открытие молекулярных основ процессов, участвующих в их патологии или создание и изучение систем моделей старения может помочь нам лучше понять процесс старения. На ранних стадиях наиболее общепризнанным симптомом AD является неспособность приобрести новые воспоминания. Последние исследования показывают, что эндогенные нейронные стволовые клетки в гиппокампе головного мозга взрослого человека могут быть задействованы в функции памяти (). Последовательно функция нейронных стволовых клеток в гиппокампе уменьшается с увеличением старения ( ), но причины все еще неясны. Общеизвестно, что теломер имеет важное значение для длительного сохранения функции стволовых клеток в органах с обширным оборотом клеток ( ). В 1961 году доктор Хейфлик предположил, что способность клеток человека к делению ограничена примерно в 50 раз, после чего они просто прекращают деление (hayflick limit theory of aging) (). Согласно теломерной теории, теломеры были экспериментально было показано, чтобы сократить с каждого последующего деления клеток (). Некоторые клетки, такие как яйцеклетки и сперматозоиды, используют теломеразу для восстановления теломер до конца их хромосомы, гарантируя, что клетки могут продолжать размножаться и способствовать выживанию вида. Но большинство взрослых клеток не имеют такой способности. Когда теломеры достигают критической длины, клетка перестает размножаться с заметной скоростью, и поэтому она отмирает, что в конечном итоге приводит к гибели всего организма. Теломераза не может полностью предотвратить укорочение теломер после обширных стволовых клеток отдела либо, обеспечивая предполагаемый механизм для своевременного лимит стволовых клеток репликативное истории и последующего постепенного распада в поддержании гомеостаза органов в старческом возрасте (). Недавнее исследование показало, что теломеры укорачиваются с возрастом в нервных стволовых клеток в гиппокампе и теломераза-дефицитных мышей демонстрируют снижение нейрогенеза, а также нарушениями нейрональной дифференцировки и neuritogenesis (). Вместе взятые, эти результаты указывают на связь между старением мозга, нейронными стволовыми клетками и неврологическими заболеваниями. Доктор Топин рассматриваются связи старения с нейрогенезом, подчеркивая роль взрослого нейрогенеза в патогенезе неврологических заболеваний ().

Overall, while multiple theories of aging have been proposed, currently there is no consensus on this issue. Many of the proposed theories interact with each other in a complex way. By understanding and testing the existing and new aging theories, it may be possible to promote successful aging as well as to enhance the lifespan of mankind.

Ссылки на литературу

[1] Давидовича м, сево г, Svorcan П Милошевича ДП, Despotovic Н, с видом на море п. по старости, как привилегией “себялюбцам” старение и болезни. 2010;1:139-146. [PMC Free article PubMed]
[2] Инсулин Ван Хемст Д., ИГФ-1 и долговечность. Старения и болезней. 2010; 1: 147-157. [PMC Free article PubMed]
[3] Cornelius E. увеличение частоты лимфом в тимэктомизированных мышах-доказательство иммунологической теории старения. Experientia. 1972; 28: 459. [В PubMed]
[4] Rozemuller AJ, van Gool WA, Eikelenboom P. нейровоспалительный ответ при бляшках и амилоидной ангиопатии при болезни Альцгеймера: терапевтические последствия. Препарат Curr нацелен на нарушение Нейрола ЦНС. 2005; 4: 223-233.[В PubMed]
[5] Brys K, Vanfleteren JR, Braeckman BP. Тестирование теории скорости жизни / окислительного повреждения при старении в модели нематоды Caenorhabditis elegans. Exp Геронтол. 2007; 42: 845-851. [В PubMed]
[6] Халберт дя, Памплона Р Buffenstein Р Buttemer ва. Жизнь и смерть: скорость обмена веществ, мембранный состав и продолжительность жизни животных. Физиол Ред. 2007;87:1175-1213. [В PubMed]
[7] Ролло компакт-диска. Старение и Триумвират млекопитающих. Старения и болезней. 2010;1:105-138. [PMC Free article PubMed]
[8] Bjorksten Ж. crosslinkage теория старения. J Am Geriatr Soc. 1968;16:408-427. [В PubMed]
[9] Bjorksten Дж, Tenhu Х. сшивания теория старения—добавлено доказательств. Exp Геронтол. 1990;25:91-95. [В PubMed]
[10] Gerschman R, Gilbert dl, Nye SW, Dwyer P, Fenn WO. Отравление кислородом и x-облучение: общий механизм. Науки. 1954; 119: 623-626. [В PubMed]
[11] Harman D. Aging: a theory based on free radical and radiation chemistry. J Gerontol. 1956;11:298–300. [PubMed]
[12] Афанасьев И. сигнальные и повреждающие функции свободных радикалов в теории свободных радикалов старения, Ормезис и Тор. Старения и болезней. 2010; 1: 75-88. [PMC Free article PubMed]
[13] Маккей см. Йодированная соль сто лет назад. Науки. 1935; 82: 350-351. [В PubMed]
[14] Shimokawa I, Trindade LS. Диетические ограничение и стареть в грызунах: настоящий взгляд на своих молекулярных механизмах. Старения и болезней. 2010; 1: 89-104. [PMC Free article PubMed]
[15] Schulz TJ, Zarse K, Voigt A, Urban N, Birringer M, ristow M. ограничение глюкозы расширяет жизненный период Caenorhabditis elegans, вызывая митохондриальное дыхание и увеличивая окислительный стресс. Метабол. 2007; 6: 280-293. [В PubMed]
[16] Shors TJ, Miesegaes G, Beylin A, Zhao M, Rydel T, Gould E. Neurogenesis у взрослого человека участвует в формировании следовых воспоминаний. Природа. 2001; 410: 372-376. [В PubMed]
[17] Jin K, Minami M, Xie L, Sun Y, Mao XO, Wang Y, Simon RP, Greenberg DA. Ишеми-наведенный нейрогенез сохранен но уменьшен в постаретом мозге грызуна. Стареющая Клетка. 2004; 3: 373-377. [В PubMed]
[18] Flores I, Cayuela ML, Blasco MA. Влияние теломеразы и длины теломера на поведение эпидермальных стволовых клеток. Науки. 2005; 309: 1253-1256. [В PubMed]
[19] Hayflick L, Moorhead PS. Последовательное культивирование штаммов диплоидных клеток человека. Exp Cell Res. 1961; 25: 585-621. [В PubMed]
[20] Campisi J. Рак, старение и клеточное старение. In Vivo. 2000; 14: 183-188. [В PubMed]
[21] Herbig U, Ferreira M, Condel L, Carey D, Sedivy JM. Клеточное старение приматов старения. Науки. 2006;311:1257. [В PubMed]
[22] Феррон СР, Маркес-Торрехон Ма, ул. ч, Флорес я, Тейлор и к Бласко Ма, Farinas И. укорочение теломер в нейральные стволовые клетки нарушает нейрональной дифференцировки и neuritogenesis. Компания J Neurosci. 2009;29:14394-14407. [В PubMed]
[23] Топин П. старение и нейрогенеза, поражением от болезни Альцгеймера. Старения и болезней. 2010;1:89-104. [PMC Free article PubMed]