Генетические механизмы старения организма

Добрый день, дорогие любители природы. Очередные тайны природы в нашем материале – генетические механизмы старения живых организмов.

Ген — это наследственная единица, состоящая из последовательных оснований дезоксирибонуклеиновых кислот (ДНК), в которых закодирована последовательность аминокислот, из которых будет сформирован определенный пептид или белок жизни, существующей у разных видов.

Генетические механизмы старения организма

Действительно, почему одни живые существа проживают короткую (по человеческим меркам) жизнь, а другие, но тем же параметрам, — длинную?

Один из «любимых» объектов исследований — круглые черви (нематоды) — живут около 15 дней, плодовые мухи-дрозофилы — 40 дней, мыши 27 месяцев.

Средняя продолжительность жизни человека — 72 года, а одна из пород китов имеет продолжительность жизни, превышающую 200 лет!

Известно, что слон живет в 10-20 раз дольше мыши. Частота сердечных сокращений у слона составляет 30 ударов в минуту, у мыши — 300 в минуту. При этом оба животных совершают около 200 миллионов вдохов в течение жизни.

Оба животных имеют практически одинаковый метаболический потенциал (количество килокалорий энергии, используемых в течение жизни на 1 грамм массы тела) — около 200 килокалорий. Приблизительно такой же показатель имеют и другие виды млекопитающих.

Кроме человека! У нас этот показатель составляет 800 килокалорий! Это исключительно высокий показатель среди млекопитающих. Такие различия позволяют отнести его к генетически обусловленной разнице и се влиянию на продолжительность жизни у человека и животных.

При исследовании особенностей жизни долгожителей среди людей, а также их потомков ученые установили некоторые интересные факты.

При изучении данных о продолжительности жизни в таких поколениях было установлено, что существуют семьи с наследованием долгожительства, то есть случаи долголетия, превышающего среднестатистическое, встречаются чаще в таких семьях на протяжении нескольких поколений.

Исходя из этого вполне естественно возникает предположение о генетически наследуемой продолжительности жизни.

Интересные результаты получены при изучении заболеваний, связанных с генетическими изменениями и проявляющихся так называемым преждевременным старением, — прогерией.

Эти заболевания встречаются довольно редко, но тем не менее они имеют место и проявляются преждевременным старением с рождения либо с периода полового созревания.

Если старение начинается с рождения, то такие больные редко доживают до 20 лет, если с периода полового созревания, то продолжительность жизни составляет 30-40 лет.

Эти факты также позволяют с большой долей уверенности говорить о связи между изменениями на генном уровне, т.е. процессы и генетические механизмы старения организма зависят от наследвстенности.

При изучении взаимосвязи между длительностью сохранения репродуктивной функции и выживаемости организма получены чрезвычайно интересные результаты. Британские и французские ученые проводили исследование в семьях долгожителей и выявили поразительные факты.

Генетические механизмы старения организма человека.

Было установлено, что большинство женщин, доживших до 100-летнего возраста, чаще рожали первого ребенка после 40 лет. По данным ученых, позднее наступление менопаузы у женщин может оказаться фактором, способствующим долголетию!

Аналогичные результаты получены при опытах над плодовыми мухами. Искусственное препятствие размножению приводило к увеличению их продолжительности жизни.

У мужской половины человечества эти аспекты имеют иной вид. Считается, что позднее отцовство создает риск для потомства и приводит к сокращению его продолжительности жизни.

Особенно четко это проявляется в сокращении жизни у дочерей таких, если можно так выразиться, «поздних» отцов. Объясняется эго, по-видимому, генными изменениями в половых клетках мужчины, происходящими с ними в течение жизни и накапливающимися с возрастом.

В многочисленных экспериментах над круглыми червями, плодовыми мушками-дрозофилами и мышами ученым-генетикам удалось с помощью искусственно вызванной мутации (изменения) генов получить значительное увеличение продолжительности жизни у этих видов организмов.

Причем у каждого из них выявлено достаточно большое число генов, которые можно прямо или косвенно связать с долголетием. Вполне естественно, что также интенсивно ведутся исследования по поиску генов смерти и долголетия у человека.

Исследования в этой области двигаются по нескольким направлениям. Часть работ посвящена попыткам обнаружения конкретных генов, определяющих долгожительство у человека.

Другие работы направлены на решение вопросов по определению генов, участвующих в поддержании клеточного равновесия и регулирующих процессы восстановления в клетке, что, в свою очередь, может привести к продлению нормального функционирования клетки, ткани, конкретного органа и всего организма в целом.

Еще одним интересным направлением является обнаружение и изучение генов, ответственных за появление и развитие заболеваний, развивающихся при старении организма или ассоциированных со старостью.

Получила развитие также и теория дерегулирования генов. Развитие живого организма осуществляется по плану. Этот план записал на нитях молекул ДНК, которые составляют гены, то есть гены представляют собой основные блоки информации об организме.

Однако сам по себе план, его фактическое наличие, еще никакой функции не выполняет. Для достижения целей, заложенных в плане, его необходимо прочитать, скопировать и перевести на язык, доступный тем структурам, которые этот план будут реализовывать. Другими словами, ген должен быть активирован.

В конкретной клетке каждого органа или ткани содержится полный набор генов организма. В их одновременной активации нет никакой необходимости — активными должны быть те гены, которые регулируют выполнение определенных функций этой клеткой, этой тканью и этим органом.

Например, в клетке кожи активированы те гены, которые обеспечивают воспроизводство именно клеток кожи, в то время как гены, содержащие информацию о клетках нервной ткани или кроветворении, — не активны. В этом случае можно говорить о том, что существуют механизмы, регулирующие активность генов, фактически их включение — выключение.

Установлено, что в организме действительно существуют такие механизмы. Они называются «механизм ацетилирования и дезацетилирования гистонов» — белков, в которые упакована молекула ДНК.

Дезацетилирование «выключает» гены, ацетилирование генов «включает», или активирует, молчащие гены. Второй механизм известен как метилирование — демитилирование генов.

Его суть заключается в том, что при присоединении к молекуле ДНК метальной группы ген, в состав которого она входит, становится неактивным, и наоборот, удаление метальных групп повышает активность генов.

Первый механизм гораздо более динамичный и легче дает сбои по сравнению со вторым. Поэтому считается, что именно он играет большую роль на генетические механизмы старения организма.

Активность процессов ацетилирования и дезацетилирования зависит от активности специального фермента сиртуина. Его недостаток ускоряет процессы, в то время как повышение его концентрации, например, при ограничении калорийности питания, в эксперименте приводит к увеличению продолжительности жизни у животных.

Таким образом, незапланированное повышение активности тех генов в клетках тканей, которые должны быть выключены, приводит к дерегулированию их работы, что, в свою очередь, приводит к возникновению повреждений и изменений в органах и тканях, которые проявляются старением на уровне всего организма.

Всего вам доброго, несмотря на генетические механизмы старения человека, желаем вам долгой молодости!