Хоча деякі люди можуть бути старшими за хронологічним віком, їхній біологічний вік може бути набагато молодшим. FangXiaNuo/E+ через Getty Images

Ви, ймовірно, знаєте когось, хто, здається, знає старіти повільно, які виглядають на роки молодшими, ніж передбачає дата їх народження. І ви, мабуть, бачили протилежне – когось, чиє тіло та розум, здається, набагато більше спустошені часом, ніж інші. Чому деякі люди, здається, ковзають через свої золоті роки, а інші фізіологічно борються в середньому віці?

У мене є працював у сфері старіння протягом усієї моєї наукової кар’єри, і я викладаю клітинну та молекулярну біологію старіння в Мічиганському університеті. Дослідження старіння, як правило, не спрямовані на пошук єдиного засобу, який усуває всі проблеми, які можуть вас хвилювати в старості. Натомість останні десятиліття або два дослідження вказують на те, що старіння є багатофакторним процесом, і жодне втручання не може все це зупинити.

Що таке старіння?

Існує багато різних визначень старіння, але вчені в основному згодні з ними деякі спільні риси: Старіння – це залежний від часу процес, який призводить до підвищеної вразливості до хвороб, травм і смерті. Цей процес є як внутрішнім, коли ваше власне тіло створює нові проблеми, так і зовнішнім, коли вплив навколишнього середовища пошкоджує ваші тканини.

Ваше тіло складається з трильйони клітин, і кожна з них не тільки відповідає за одну або кілька функцій, специфічних для тканини, в якій вона знаходиться, але також повинна виконувати всю роботу, щоб підтримувати себе в житті. Це включає метаболізм поживних речовин, позбавлення від відходів, обмін сигналами з іншими клітинами та адаптацію до стресу.

Старіння є результатом ряду фізіологічних факторів.

Проблема в тому, що кожен окремий процес і компонент у кожній вашій клітині може бути перервано або пошкоджено. Тож ваші клітини щодня витрачають багато енергії на запобігання, розпізнавання та вирішення цих проблем.

Старіння можна розглядати як поступову втрату здатності до підтримувати гомеостаз – стан балансу між системами організму – або через нездатність запобігти чи розпізнати пошкодження та погану роботу, або через неадекватне чи швидке вирішення проблем, що виникають. Старіння є результатом поєднання цих проблем. Десятиліття досліджень показали, що з віком майже всі клітинні процеси порушуються.

Відновлення ДНК і переробка білків

Більшість досліджень клітинного старіння зосереджені на вивченні того, як ДНК і білки змінюються з віком. Вчені також починають розглядати потенційну роль багатьох інших важливих біомолекул у клітині також у старінні.

Однією з головних завдань клітини є підтримка її ДНК – інструкція з експлуатації механізму клітини виробляє певні білки. Підтримка ДНК передбачає захист і точне відновлення пошкоджень генетичного матеріалу та молекул, що з ним зв’язуються.

Білки – це працівники клітини. Вони здійснюють хімічні реакції, забезпечують структурну підтримку, надсилають і отримують повідомлення, утримують і виділяють енергію та багато іншого. Якщо білок пошкоджений, клітина використовує механізми залучення спеціальні білки які намагаються виправити зламаний білок або відправити його на переробку. Подібні механізми усувають білки з шляху або знищують їх, коли вони більше не потрібні. Таким чином його компоненти можна використовувати пізніше для створення нового білка.

Старіння порушує тонку біологічну мережу

Перехресні зв’язки між компонентами всередині клітин, клітинами в цілому, органами та навколишнім середовищем є складною мережею інформації, яка постійно змінюється.

Коли всі процеси, пов’язані зі створенням і підтримкою функції ДНК і білка, працюють нормально, різні компартменти всередині клітини виконують спеціальні ролі – називаються органелами – може підтримувати здоров’я та функціонування клітини. Щоб орган працював добре, більшість клітин, які його утворюють, повинні добре функціонувати. А щоб весь організм виживав і процвітав, усі органи в його тілі повинні добре працювати.

Старіння може призвести до дисфункції на будь-якому з цих рівнів, від субклітинного до організмового. Можливо, а ген, що кодує важливий білок для відновлення ДНК було пошкоджено, і тепер усі інші гени в клітині, швидше за все, будуть відновлені неправильно. Або, можливо, клітини системи переробки більше не можуть руйнувати нефункціональні компоненти. Навіть системи зв’язку між клітинами, тканинами та органами може статися порушення, в результаті чого організм втратить здатність реагувати на зміни в організмі.

Випадкова випадковість може призвести до зростаючого тягаря молекулярних і клітинних пошкоджень, які з часом все гірше відновлюються. У міру накопичення цієї шкоди системи, призначені для її усунення, також накопичують шкоду. Це призводить до a цикл зростаючого зносу у міру старіння клітин.

Втручання проти старіння

Взаємозалежність життєвих клітинних процесів — це палиця з двома кінцями: достатньо пошкодити один процес, і всі інші процеси, які з ним взаємодіють або залежать від нього, порушуються. Однак цей взаємозв’язок також означає, що підтримка одного дуже взаємопов’язаного процесу може також покращити пов’язані функції. Власне, так працюють найуспішніші антивікові заходи.

Не існує срібної кулі, яка б зупинила старіння, але певні втручання справді сповільнюють старіння в лабораторії. Хоча тривають клінічні випробування, які досліджують різні підходи на людях, більшість існуючих даних отримано від тварин, таких як нематоди, мухи, миші та примати.

Одним із найкраще вивчених втручань є обмеження калорійності, що передбачає зменшення кількості калорій, які зазвичай споживає тварина, не позбавляючи її необхідних поживних речовин. Схвалений FDA препарат, який використовується для трансплантації органів і деяких видів лікування раку називається рапаміцин здається, працює, використовуючи принаймні a підмножина однакових шляхів що в клітині активується обмеження калорій. Обидва впливають на сигнальні центри, які спрямовують клітину на збереження біомолекул, які вона має, а не на зростання та створення нових біомолекул. З часом ця мобільна версія «зменшення, повторного використання, переробки» видаляє пошкоджені компоненти та залишає більшу частку функціональних компонентів.

Вплив обмеження калорій на старіння все ще вивчається.

Інші заходи включають зміну рівні певних метаболітів, вибірково знищення старіючих клітин що перестали ділитися, змінюючи в мікробіома кишечника та поведінкові модифікації.

Спільним для всіх цих втручань є те, що вони впливають на основні процеси, які мають вирішальне значення для клітинного гомеостазу, часто стають нерегульованими або дисфункціональними з віком і пов’язані з іншими системами підтримки клітин. Часто ці процеси є центральними драйверами механізмів, які захищають ДНК і білки в організмі.

Немає єдиної причини старіння. Немає двох людей, які старіють однаково, і, власне, жодних двох клітин. Є незліченна кількість способів, за допомогою яких ваша основна біологія з часом може статися неправильною, і вони разом створюють унікальну мережу факторів, пов’язаних зі старінням, для кожної людини, які допомагають знайти універсальний засіб проти старіння надзвичайно складно.

Проте дослідження втручань, спрямованих на кілька важливих клітинних процесів одночасно, можуть допомогти покращити та зберегти здоров’я протягом більшої частини життя. Ці досягнення можуть допомогти людям жити довше в процесі.

про автора

Еллен Куорлз, доцент кафедри молекулярної, клітинної біології та біології розвитку, Мічиганський університет

Ця стаття перевидана з Бесіда за ліцензією Creative Commons. Читати оригінал статті.