Vaikka jotkut ihmiset voivat olla vanhempia kronologisessa iässä, heidän biologinen ikänsä saattaa olla paljon nuorempi. FangXiaNuo/E+ Getty Imagesin kautta

Tiedät todennäköisesti jonkun, joka näyttää siltä vanhenee hitaasti, näyttävät vuosia nuoremmalta kuin heidän syntymäaikansa antaa ymmärtää. Ja olet todennäköisesti nähnyt päinvastoin – jonkun, jonka ruumis ja mieli näyttävät paljon enemmän ajan tuhoamilta kuin muut. Miksi jotkut ihmiset näyttävät liukuvan kultaisista vuosistaan ​​ja toiset kamppailevat fysiologisesti keski-iässä?

Olen työskennellyt ikääntymisen parissa koko tieteellisen urani ajan, ja opetan ikääntymisen solu- ja molekyylibiologiaa Michiganin yliopistossa. Ikääntymisen tutkimuksessa ei yleensä ole kyse sellaisen lääkkeen löytämisestä, joka korjaa kaiken, mikä voi vaivata sinua vanhuudessa. Sen sijaan työn viimeinen vuosikymmen tai kaksi viittaa ikääntymiseen monitekijäisenä prosessina – eikä mikään yksittäinen väliintulo voi pysäyttää kaikkea.

Mikä on ikääntyminen?

Ikääntymiselle on monia erilaisia ​​määritelmiä, mutta tiedemiehet ovat yleensä samaa mieltä joitain yhteisiä piirteitä: Ikääntyminen on ajasta riippuvainen prosessi, joka lisää alttiutta sairauksille, vammoille ja kuolemalle. Tämä prosessi on sekä sisäinen, kun oma kehosi aiheuttaa uusia ongelmia, että ulkoinen, kun ympäristön loukkaukset vahingoittavat kudoksiasi.

Kehosi koostuu biljoonaa solua, ja jokainen heistä ei ole vastuussa vain yhdestä tai useammasta kudokselle ominaisesta toiminnosta, jossa se sijaitsee, vaan hänen on myös tehtävä kaikki työ pitääkseen itsensä hengissä. Tähän kuuluu ravintoaineiden aineenvaihdunta, jätteiden poistaminen, signaalien vaihtaminen muiden solujen kanssa ja stressiin sopeutuminen.

Ikääntyminen johtuu useista fysiologisista tekijöistä.

Ongelmana on, että jokainen prosessi ja komponentti jokaisessa solussasi voi keskeytyä tai vaurioitua. Joten solusi käyttävät paljon energiaa joka päivä näiden ongelmien ehkäisemiseen, tunnistamiseen ja korjaamiseen.

Ikääntyminen voidaan ajatella asteittaisena kyvyn menettämisenä ylläpitää homeostaasia – kehon järjestelmien tasapainotila – joko kyvyttömyys estää tai tunnistaa vaurioita ja huonoa toimintaa tai ei korjata riittävästi tai nopeasti ongelmia niiden ilmaantuessa. Ikääntyminen johtuu näiden ongelmien yhdistelmästä. Vuosikymmenten tutkimus on osoittanut, että lähes kaikki soluprosessit heikkenevät iän myötä.

DNA:n korjaaminen ja proteiinien kierrätys

Suurin osa solujen ikääntymisen tutkimuksesta keskittyy tutkimaan, kuinka DNA ja proteiinit muuttuvat iän myötä. Tutkijat ovat myös alkaneet käsitellä mahdollisia rooleja, joita monet muut tärkeät solun biomolekyylit näyttelevät myös ikääntymisessä.

Yksi solun päätehtävistä on ylläpitää DNA:ta – ohjekirjaa, jota solun koneisto lukee tuottaakseen tiettyjä proteiineja. DNA:n ylläpitoon kuuluu geneettisen materiaalin ja siihen sitoutuvien molekyylien vaurioilta suojaaminen ja niiden tarkka korjaaminen.

Proteiinit ovat solun työntekijöitä. Ne suorittavat kemiallisia reaktioita, tarjoavat rakenteellista tukea, lähettävät ja vastaanottavat viestejä, pitävät ja vapauttavat energiaa ja paljon muuta. Jos proteiini on vaurioitunut, solu käyttää mekanismeja erityisiä proteiineja jotka joko yrittävät korjata rikkoutuneen proteiinin tai lähettää sen kierrätettäväksi. Samanlaiset mekanismit työntävät proteiinit pois tieltä tai tuhoavat ne, kun niitä ei enää tarvita. Näin sen komponentteja voidaan käyttää myöhemmin uuden proteiinin rakentamiseen.

Ikääntyminen häiritsee herkkää biologista verkostoa

Solujen sisäisten komponenttien, solujen kokonaisuutena, elinten ja ympäristön välinen ristikeskustelu on monimutkainen ja jatkuvasti muuttuva tietoverkosto.

Kun kaikki DNA:n ja proteiinin toiminnan luomiseen ja ylläpitämiseen liittyvät prosessit toimivat normaalisti, solun eri osastot palvelevat erityistehtäviä – kutsutaan organelleiksi – voi ylläpitää solun terveyttä ja toimintaa. Jotta elin toimisi hyvin, useimpien sen muodostavien solujen on toimittava hyvin. Ja jotta koko organismi selviytyisi ja kukoistaa, sen kaikkien elinten on toimittava hyvin.

Ikääntyminen voi johtaa toimintahäiriöihin millä tahansa näistä tasoista, solun alta organismiin. Ehkä geeni, joka koodaa tärkeää proteiinia DNA:n korjaukselle on vaurioitunut, ja nyt kaikki muut solun geenit korjataan todennäköisemmin väärin. Tai kenties solun kierrätysjärjestelmät eivät pysty enää hajottamaan toimimattomia osia. Jopa viestintäjärjestelmät solujen, kudosten ja elinten välinen yhteys voi vaarantua, jolloin organismi ei pysty vastaamaan kehon muutoksiin.

Satunnainen sattuma voi johtaa kasvavaan molekyyli- ja soluvauriotaakkaan, joka on vähitellen huonontunut ajan myötä. Kun tämä vahinko kasaantuu, myös järjestelmät, joiden on tarkoitus korjata se, keräävät vahinkoa. Tämä johtaa a lisääntyvän kulumisen sykli solujen ikääntyessä.

Ikääntymistä estävät toimenpiteet

Elämän soluprosessien keskinäinen riippuvuus on kaksiteräinen miekka: Vaurioi yhtä prosessia riittävästi, ja kaikki muut prosessit, jotka ovat vuorovaikutuksessa sen kanssa tai riippuvat siitä, heikkenevät. Tämä yhteenliittäminen tarkoittaa kuitenkin myös sitä, että yhden vahvasti yhteenliitetyn prosessin vahvistaminen voisi parantaa myös siihen liittyviä toimintoja. Itse asiassa tällä tavalla menestyneimmät ikääntymistä estävät toimenpiteet toimivat.

Ikääntymisen pysäyttämiseen ei ole olemassa hopealuotia, mutta tietyt toimenpiteet näyttävät hidastavan ikääntymistä laboratoriossa. Vaikka meneillään on kliinisiä tutkimuksia, joissa tutkitaan erilaisia ​​lähestymistapoja ihmisillä, suurin osa olemassa olevista tiedoista on peräisin eläimistä, kuten sukkulamadot, kärpäset, hiiret ja kädelliset.

Yksi parhaiten tutkituista interventioista on kalorien rajoitus, mikä tarkoittaa niiden kalorien määrän vähentämistä, jonka eläin normaalisti syö ilman, että se riistää heiltä tarvittavia ravintoaineita. FDA:n hyväksymä lääke, jota käytetään elinsiirroissa ja joissakin syövän hoidoissa jota kutsutaan rapamysiiniksi näyttää toimivan käyttämällä vähintään a samojen polkujen osajoukko että kalorirajoitus aktivoituu solussa. Molemmat vaikuttavat signalointikeskuksiin, jotka ohjaavat solua säilyttämään sen biomolekyylejä sen sijaan, että ne kasvattaisivat ja rakentaisivat uusia biomolekyylejä. Ajan myötä tämä "vähennä, käytä uudelleen, kierrätä" -toiminnon solukkoversio poistaa vahingoittuneet komponentit ja jättää jälkeensä suuremman osuuden toiminnallisia komponentteja.

Kalorirajoitusten vaikutuksia ikääntymiseen tutkitaan edelleen.

Muita toimenpiteitä ovat mm tiettyjen metaboliittien tasot, valikoivasti tuhoamalla vanhenevia soluja jotka ovat lakanneet jakamasta, muuttaneet suoliston mikrobiome ja käyttäytymisen muutokset.

Kaikilla näillä interventioilla on yhteistä se, että ne vaikuttavat ydinprosesseihin, jotka ovat kriittisiä solujen homeostaasille, muuttuvat usein säätelemättömiksi tai toimintahäiriöiksi iän myötä ja ovat yhteydessä muihin solun ylläpitojärjestelmiin. Usein nämä prosessit ovat keskeisiä tekijöitä mekanismeille, jotka suojaavat DNA:ta ja proteiineja kehossa.

Ikääntymiseen ei ole yhtä syytä. Ei kahta ihmistä ikäänny samalla tavalla, eivätkä myöskään kaksi solua. Perusbiologiasi voi mennä pieleen ajan mittaan lukemattomilla tavoilla, ja nämä yhdessä luovat ainutlaatuisen ikääntymiseen liittyvien tekijöiden verkoston jokaiselle henkilölle, joka auttaa löytämään yksi koko sopii kaikille ikääntymistä estävä hoito erittäin haastavaa.

Useisiin tärkeisiin soluprosesseihin samanaikaisesti kohdistuvien interventioiden tutkiminen voi kuitenkin auttaa parantamaan ja ylläpitämään terveyttä pidemmän osan elämästä. Nämä edistysaskeleet voivat auttaa ihmisiä elämään pidempään prosessissa.

Author

Ellen Quarles, molekyyli-, solu- ja kehitysbiologian apulaisprofessori, University of Michigan

Tämä artikkeli julkaistaan ​​uudelleen Conversation Creative Commons -lisenssin alla. Lue alkuperäinen artikkeli.