Bagaimana Gen Mempengaruhi Penuaan dan Bagaimana Anda Dapat "Mengubah" Gen Anda
DNA Anda mungkin memprediksi lebih banyak tentang Anda daripada cara Anda melihat. Menurut teori genetika penuaan, gen Anda (serta mutasi pada gen-gen itu) bertanggung jawab untuk berapa lama Anda akan hidup. Inilah yang harus Anda ketahui tentang gen dan umur panjang, dan di mana genetika cocok di antara berbagai teori penuaan.
Teori Genetik Penuaan - Definisi
Teori genetika penuaan menyatakan bahwa rentang hidup sangat ditentukan oleh gen yang kita warisi.
Menurut teori, umur panjang kita terutama ditentukan pada saat pembuahan dan sebagian besar bergantung pada orang tua kita dan gen mereka.
Dasar di balik teori ini adalah bahwa segmen DNA yang terjadi di ujung kromosom, yang disebut telomere , menentukan masa hidup maksimum sel. Telomere adalah potongan-potongan DNA "sampah" di ujung kromosom yang menjadi lebih pendek setiap kali sebuah sel membelah. Telomere ini menjadi lebih pendek dan lebih pendek dan akhirnya, sel-sel tidak dapat membelah tanpa kehilangan bagian penting dari DNA.
Sebelum menyelidiki prinsip-prinsip bagaimana genetika mempengaruhi penuaan, dan argumen untuk dan melawan teori ini, sangat membantu untuk membahas secara singkat kategori utama teori penuaan dan beberapa teori spesifik dalam kategori ini. Pada saat ini tidak ada satu teori atau bahkan satu kategori teori yang dapat menjelaskan semua yang kita amati dalam proses penuaan.
Teori Penuaan
Ada dua kategori utama teori penuaan yang berbeda secara mendasar dalam apa yang dapat disebut sebagai "tujuan" dari penuaan. Dalam kategori pertama, penuaan pada dasarnya adalah kecelakaan; akumulasi kerusakan dan keausan pada tubuh yang akhirnya menyebabkan kematian. Sebaliknya, teori penuaan terprogram memandang penuaan sebagai proses yang disengaja, dikendalikan dengan cara yang dapat disamakan dengan fase kehidupan lain seperti pubertas.
Teori kesalahan meliputi beberapa teori terpisah termasuk:
- Kenakan dan hilangkan teori penuaan
- Tingkat teori hidup dari penuaan
- Protein menghubungkan kembali teori lagi
- Teori radikal bebas tentang penuaan
- Teori mutasi somatik dari penuaan
Teori-teori penuaan yang terprogram juga dipecah menjadi beberapa kategori berbeda berdasarkan metode di mana tubuh kita diprogram untuk usia dan mati.
- Umur panjang yang diprogram - Program umur panjang mengklaim bahwa kehidupan ditentukan oleh pengaktifan dan pengaktifan gen secara berurutan.
- Teori penuaan endokrin
- Teori imunologi penuaan
Ada tumpang tindih yang signifikan antara teori-teori ini dan bahkan kategori teori penuaan.
Gen dan Fungsi Tubuh
Sebelum membahas konsep-konsep kunci yang berkaitan dengan penuaan dan genetika, mari kita tinjau ulang apa DNA kita dan beberapa cara dasar di mana gen mempengaruhi masa hidup kita.
Gen-gen kita terkandung dalam DNA kita yang hadir di nukleus (bagian dalam) setiap sel dalam tubuh kita. (Ada juga DNA mitokondria yang ada dalam organel yang disebut mitokondria yang ada di sitoplasma sel.) Kita masing-masing memiliki 46 kromosom yang menyusun DNA kita, 23 di antaranya berasal dari ibu kita dan 23 yang berasal dari ayah kita. Dari jumlah tersebut, 44 adalah autosom, dan dua adalah kromosom seks, yang menentukan apakah kita laki-laki atau perempuan.
(DNA mitokondria, sebaliknya, membawa lebih sedikit informasi genetik dan diterima hanya dari ibu kita.)
Di dalam kromosom ini terdapat gen kami, bluepirint genetik kami yang bertanggung jawab untuk membawa informasi untuk setiap proses yang akan berlangsung di sel-sel kita. Gen kita dapat dibayangkan sebagai serangkaian huruf yang membentuk kata-kata dan kalimat-kalimat instruksi. Kata-kata dan kode kalimat ini untuk pembuatan protein yang mengontrol setiap proses seluler.
Jika salah satu gen ini rusak, misalnya, oleh mutasi yang mengubah serangkaian "huruf dan kata-kata" dalam instruksi, protein abnormal dapat diproduksi, yang pada gilirannya, melakukan fungsi yang rusak.
Jika mutasi terjadi pada protein yang mengatur pertumbuhan sel, kanker dapat terjadi. Jika gen ini bermutasi sejak lahir, berbagai sindrom herediter dapat terjadi. Misalnya, cystic fibrosis adalah suatu kondisi di mana seorang anak mewarisi dua gen yang bermutasi mengendalikan protein yang mengatur saluran yang bertanggung jawab untuk pergerakan klorida melintasi sel-sel di kelenjar keringat, kelenjar pencernaan, dan banyak lagi. Hasil dari mutasi tunggal ini menghasilkan penebalan lendir yang diproduksi oleh kelenjar-kelenjar ini, dan masalah yang dihasilkan yang terkait dengan kondisi ini.
Bagaimana Genes Impact Life
Tidak diperlukan penelitian yang mendalam untuk menentukan bahwa gen kita memainkan setidaknya beberapa peran dalam umur panjang. Orang yang orang tua dan leluhurnya hidup lebih lama, cenderung hidup lebih lama dan sebaliknya. Pada saat yang sama, kita tahu bahwa genetika saja bukan satu-satunya penyebab penuaan. Studi yang mengamati kembar identik mengungkapkan bahwa jelas ada hal lain yang terjadi; kembar identik yang memiliki gen identik tidak selalu hidup selama bertahun-tahun.
Beberapa gen bermanfaat dan meningkatkan umur panjang. Misalnya, gen yang membantu seseorang memetabolisme kolesterol akan mengurangi risiko seseorang terkena penyakit jantung.
Beberapa mutasi gen diwariskan, dan dapat memperpendek umur. Namun, mutasi juga bisa terjadi setelah lahir , karena paparan racun, radikal bebas dan radiasi dapat menyebabkan perubahan gen. (Mutasi gen yang diperoleh setelah lahir disebut sebagai mutasi gen yang didapat atau somatik.) Sebagian besar mutasi tidak buruk bagi Anda, dan beberapa bahkan dapat bermanfaat. Itu karena mutasi genetik menciptakan keragaman genetik, yang menjaga populasi tetap sehat. Mutasi lain, yang disebut mutasi diam, sama sekali tidak berpengaruh pada tubuh.
Beberapa gen, ketika bermutasi berbahaya, seperti yang meningkatkan risiko kanker. Banyak orang yang akrab dengan mutasi BRCA1 dan BRCA2 yang menjadi predisposisi kanker payudara. Gen-gen ini disebut sebagai gen supresor tumor yang mengkode protein yang mengontrol perbaikan DNA yang rusak (atau penghapusan sel dengan DNA yang rusak jika perbaikan tidak mungkin.)
Berbagai penyakit dan kondisi yang terkait dengan mutasi gen yang diwariskan dapat berdampak langsung pada umur. Ini termasuk cystic fibrosis , anemia sel sabit , penyakit Tay-Sachs dan penyakit Huntington , untuk beberapa nama.
Konsep Kunci dalam Teori Genetik Penuaan
Konsep-konsep kunci dalam genetika dan penuaan mencakup beberapa konsep dan ide penting mulai dari pemendekan telomer menjadi teori tentang peran sel induk dalam penuaan.
Telomeres - Pada akhir masing-masing kromosom kita terletak sepotong DNA "sampah" yang disebut telomere . Telomere tidak mengkode protein apa pun tetapi tampaknya memiliki fungsi protektif, menjaga ujung DNA melekat pada bagian DNA lain atau membentuk lingkaran. Setiap kali sebuah sel membagi sedikit lebih banyak telemore yang dipotong. Akhirnya. tidak ada DNA sampah ini yang tersisa, dan potongan lebih lanjut dapat merusak kromosom dan gen sehingga sel mati.
Secara umum, rata-rata sel dapat membagi 50 kali sebelum telomere digunakan (batas Hayflick). Sel-sel kanker telah menemukan cara untuk tidak menghapus, dan kadang-kadang bahkan menambahkan, bagian dari telomere. Selain itu, beberapa sel seperti sel darah putih tidak menjalani proses pemendekan telomere ini . Tampaknya bahwa sementara gen di semua sel kita memiliki kata kode untuk enzim telomerase yang menghambat pemendekan telomere dan bahkan mungkin menghasilkan pemanjangan, gen hanya "dihidupkan" atau "diungkapkan" seperti yang dikatakan ahli genetika, dalam sel seperti putih. sel darah dan sel kanker. Para ilmuwan telah berteori bahwa jika telomerase ini entah bagaimana dapat dihidupkan di sel lain (tetapi tidak begitu banyak bahwa pertumbuhan mereka akan rusak seperti pada sel kanker) batas usia kita dapat diperluas.
Penelitian telah menemukan bahwa beberapa kondisi kronis seperti tekanan darah tinggi berhubungan dengan aktivitas telomerase yang lebih sedikit sedangkan diet dan olahraga yang sehat terkait dengan telomere yang lebih panjang. Kelebihan berat badan juga dikaitkan dengan telomere yang lebih pendek.
Gen umur panjang - gen Panjang Umur adalah gen spesifik yang berhubungan dengan hidup lebih lama. Dua gen yang terkait langsung dengan umur panjang adalah SIRT1 (sirtruin 1) dan SIRT2. Para ilmuwan yang meneliti kelompok lebih dari 800 orang berusia 100 tahun atau lebih, menemukan tiga perbedaan signifikan dalam gen yang terkait dengan penuaan.
Cell senescence - Cell senescence mengacu pada proses di mana sel-sel membusuk dari waktu ke waktu. Ini dapat dikaitkan dengan pemendekan telomere, atau proses apoptosis (atau bunuh diri sel) di mana sel-sel lama atau rusak dihilangkan.
Sel punca - Sel punca pluripoten adalah sel-sel yang belum matang yang memiliki potensi untuk menjadi semua jenis sel dalam tubuh. Berteori bahwa penuaan mungkin berkaitan dengan penipisan sel induk atau hilangnya kemampuan sel punca untuk berdiferensiasi atau matang menjadi berbagai jenis sel. Penting untuk dicatat bahwa teori ini mengacu pada sel induk dewasa, bukan sel induk embrionik. Tidak seperti sel punca embrionik, sel induk dewasa tidak dapat matang ke semua jenis sel melainkan hanya sejumlah jenis sel tertentu. Sebagian besar sel dalam tubuh kita dibedakan, atau matang sepenuhnya, dan sel punca hanya sejumlah kecil sel yang ada dalam tubuh.
Contoh tipe jaringan di mana regenerasi dimungkinkan dengan metode ini adalah hati. Hal ini berbeda dengan jaringan otak yang biasanya kekurangan potensi regeneratif ini. Sekarang ada bukti bahwa sel-sel induk itu sendiri mungkin terpengaruh dalam proses penuaan, tetapi teori-teori ini mirip dengan masalah ayam-dan-telur. Ini tidak pasti penuaan terjadi karena perubahan sel-sel induk, atau, jika sebaliknya, perubahan sel-sel induk adalah karena proses penuaan.
Epigenetik - Epigenetik mengacu pada ekspresi gen. Dengan kata lain, gen mungkin ada tetapi dapat diaktifkan atau dimatikan. Kita tahu bahwa ada beberapa gen di dalam tubuh yang dihidupkan hanya untuk jangka waktu tertentu. Bidang epigenetik juga membantu para ilmuwan memahami bagaimana faktor lingkungan dapat bekerja dalam batasan genetika untuk melindungi atau mempengaruhi penyakit.
Tiga Teori Genetik Utama Penuaan
Seperti disebutkan di atas, ada sejumlah besar bukti yang melihat pentingnya gen dalam kelangsungan hidup yang diharapkan. Ketika melihat teori-teori genetik, ini dipecah menjadi tiga sekolah dasar pemikiran.
- Teori pertama mengklaim bahwa penuaan berkaitan dengan mutasi yang berkaitan dengan kelangsungan hidup jangka panjang dan penuaan berhubungan dengan akumulasi mutasi genetik yang tidak diperbaiki.
- Teori lain adalah bahwa penuaan berkaitan dengan efek akhir gen tertentu, dan disebut sebagai antagonisme pleiotropik.
- Namun teori lain, yang disarankan berdasarkan kelangsungan hidup di opossum, adalah bahwa lingkungan yang menimbulkan beberapa bahaya untuk mengganggu harapan hidup akan menghasilkan peningkatan anggota yang memiliki mutasi yang memperlambat proses penuaan.
Bukti Dibalik Teori
Ada beberapa jalan bukti yang mendukung teori genetik penuaan, setidaknya sebagian.
Mungkin bukti terkuat yang mendukung teori genetika adalah perbedaan spesifik spesies dalam kelangsungan hidup maksimal, dengan beberapa spesies (seperti kupu-kupu) memiliki rentang hidup yang sangat singkat, dan yang lain, seperti gajah dan ikan paus, yang mirip dengan kita. Dalam satu spesies, kelangsungan hidup serupa, tetapi kelangsungan hidup bisa sangat berbeda antara dua spesies yang ukurannya serupa.
Kembar studi juga mendukung komponen genetik, seperti kembar identik (kembar monozigot) jauh lebih mirip dalam hal harapan hidup daripada kembar non-identik atau dizigot. Mengevaluasi kembar identik yang telah dibesarkan bersama dan membandingkannya dengan kembar identik yang dibesarkan terpisah dapat membantu memisahkan faktor perilaku seperti diet dan kebiasaan gaya hidup lainnya sebagai penyebab tren keluarga dalam umur panjang.
Bukti lebih lanjut tentang skala luas telah ditemukan dengan melihat efek mutasi genetik pada hewan lain. Pada beberapa cacing dan beberapa tikus, mutasi gen tunggal dapat memperpanjang kelangsungan hidup hingga lebih dari 50%.
Selain itu, kami menemukan bukti untuk beberapa mekanisme khusus yang terlibat dalam teori genetika. Pengukuran langsung dari telomere telah menunjukkan bahwa telomere rentan terhadap faktor genetik yang dapat mempercepat laju penuaan.
Bukti Terhadap Teori Genetik Penuaan
Salah satu argumen yang lebih kuat melawan teori genetik penuaan atau "rentang waktu terprogram" berasal dari perspektif evolusi. Mengapa ada masa hidup tertentu di luar reproduksi? Dengan kata lain, apa "tujuan" yang ada untuk kehidupan setelah seseorang telah direproduksi dan hidup cukup lama untuk meningkatkan keturunan mereka menjadi dewasa?
Ini juga jelas dari apa yang kita ketahui tentang gaya hidup dan penyakit yang ada banyak faktor lain dalam penuaan. Kembar identik mungkin memiliki rentang hidup yang sangat berbeda tergantung pada eksposur mereka, faktor gaya hidup mereka (seperti merokok) dan pola aktivitas fisik.
Garis bawah
Diperkirakan bahwa gen dapat menjelaskan maksimum 35 persen masa hidup, tetapi masih ada lebih banyak kita tidak mengerti tentang penuaan daripada yang kita mengerti. Secara keseluruhan, kemungkinan penuaan adalah proses multifaktorial, yang berarti mungkin kombinasi dari beberapa teori. Penting juga untuk dicatat bahwa teori yang dibahas di sini tidak saling eksklusif. Konsep epigenetik, atau apakah gen yang hadir "diungkapkan" dapat semakin memperkeruh pemahaman kita.
Selain genetika, ada faktor penentu lain dalam penuaan seperti perilaku, eksposur, dan keberuntungan. Anda tidak terkutuk jika anggota keluarga Anda cenderung mati muda, dan Anda tidak dapat mengabaikan kesehatan Anda bahkan jika anggota keluarga Anda cenderung berumur panjang.
Apa Yang Dapat Anda Lakukan untuk Mengurangi Penuaan "Genetik" Sel Anda?
Kita diajarkan untuk makan makanan yang sehat dan aktif dan faktor gaya hidup ini sama pentingnya tidak peduli seberapa banyak genetika kita terlibat dalam penuaan. Praktek yang sama yang tampaknya menjaga organ dan jaringan tubuh kita yang sehat juga dapat menjaga gen dan kromosom kita tetap sehat.
Terlepas dari penyebab penuaan tertentu, itu dapat membuat perbedaan untuk:
- Latihan - Studi telah menemukan bahwa aktivitas fisik tidak hanya membantu jantung dan paru-paru Anda berfungsi dengan baik, tetapi latihan memperpanjang telomere.
- Makan makanan sehat - Diet tinggi buah dan sayuran dikaitkan dengan aktivitas telomerase yang lebih besar (efeknya, kurang memendekkan telomere di sel Anda). Diet tinggi asam omega-3-fatty dikaitkan dengan telomere yang lebih panjang tetapi diet tinggi omega-6-fatty acid berlawanan dan berhubungan dengan telomere yang lebih pendek. Selain itu, asupan soda pop terkait dengan telomere yang lebih pendek. Reservatrol, bahan yang bertanggung jawab atas kegembiraan minum anggur merah (tetapi juga ditemukan dalam jus anggur merah non-alkohol) muncul untuk mengaktifkan protein umur panjang SIRT
- Mengurangi stres
- Hindari karsinogen
- Mempertahankan berat badan yang sehat - Tidak hanya obesitas terkait dengan beberapa mekanisme genetik yang terkait dengan penuaan yang disebutkan di atas (seperti peningkatan pemendekan telomere), tetapi penelitian berulang telah menemukan manfaat umur panjang yang terkait dengan pembatasan kalori. Prinsip pertama dalam gaya hidup pencegahan kanker yang diajukan oleh American Institute for Research on Cancer - setangguh mungkin tanpa kekurangan berat badan - mungkin memainkan peran dalam umur panjang serta pencegahan kanker dan pencegahan kekambuhan kanker.
Sumber:
Jin, K. Teori Biologi Modern tentang Penuaan. Aging dan Penyakit . 2010. 1 (2): 72-74.
Kasper, Dennis, Anthony Fauci, Stephen Hauser, Dan Longo, dan J. Jameson. Prinsip Kesehatan Internal Harrison. New York: McGraw-Hill Education, 2015. Cetak.
Kumar, Vinay, Abul K. Abbas, Jon C. Aster, dan James A. Perkins. Robbins and Cotran Pathologic Basis of Disease. Philadelphia, PA: Elsevier / Saunders, 2015. Cetak.
Leung, C., Laraia, B., Needham, B. et al. Soda dan Penuaan Sel: Hubungan Antara Konsumsi Minuman Manis dan Berat Leukosit Telomere pada Orang Dewasa Sehat Dari Survei Pemeriksaan Kesehatan dan Gizi Nasional. American Journal of Public Health . 2014. 104 (12): 2425-31.
Smith, J., dan R. Daniel. Stem Cells and Aging: A Chicken-Or-The-Egg Issue ?. Aging dan Penyakit . 2012. 3 (3): 260-267.