Teori Genetik tentang Penuaan, Konsep, dan Bukti

DNA Anda dapat memprediksi lebih banyak tentang Anda daripada penampilan Anda. Menurut teori genetika penuaan, gen Anda (serta mutasi pada gen itu) bertanggung jawab atas 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 tentang Penuaan

Teori genetik penuaan menyatakan bahwa umur sangat ditentukan oleh gen yang kita warisi. Menurut teori tersebut, umur panjang kita terutama ditentukan pada saat pembuahan dan sebagian besar bergantung pada orang tua kita dan gen mereka.

Dasar di belakang teori ini adalah bahwa segmen-segmen DNA yang terjadi pada akhir kromosom, yang disebut telomere, menentukan umur maksimum sel. Telomer adalah potongan-potongan DNA "sampah" di ujung kromosom yang menjadi lebih pendek setiap kali sel membelah. Telomer ini menjadi lebih pendek dan lebih pendek dan pada akhirnya, sel tidak dapat membelah tanpa kehilangan bagian-bagian penting dari DNA.

Sebelum mempelajari prinsip-prinsip bagaimana genetika mempengaruhi penuaan, dan argumen untuk dan menentang teori ini, ada baiknya untuk secara singkat membahas 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" penuaan. Pada kategori pertama, penuaan pada dasarnya adalah kecelakaan; akumulasi kerusakan dan keausan pada tubuh yang akhirnya menyebabkan kematian. Sebaliknya, teori-teori penuaan yang diprogramkan memandang penuaan sebagai proses yang disengaja, dikendalikan dengan cara yang dapat disamakan dengan fase-fase kehidupan lainnya seperti pubertas.

Teori kesalahan mencakup beberapa teori terpisah termasuk:

• Teori penuaan pakai dan keausan
• Teori tingkat hidup penuaan
• Teori cross-linking protein lagi
• Teori penuaan radikal bebas
• Teori mutasi somatik penuaan

Teori-teori penuaan yang terprogram juga dipecah menjadi beberapa kategori berbeda berdasarkan metode yang dengannya tubuh kita diprogram untuk menua dan mati.

• Umur terprogram terprogram - Umur panjang terprogram mengklaim bahwa kehidupan ditentukan oleh pengaktifan dan mematikan gen secara berurutan.
• Teori penuaan endokrin
• Teori imunologi tentang 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 apa DNA kita dan beberapa cara dasar di mana gen mempengaruhi masa hidup kita.

Gen kita terkandung dalam DNA kita yang ada di nukleus (area dalam) setiap sel dalam tubuh kita. (Ada juga DNA mitokondria yang ada di organel yang disebut mitokondria yang ada di sitoplasma sel.) Kita masing-masing memiliki 46 kromosom yang membentuk 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 ingin menjadi pria atau wanita. (Sebaliknya, DNA mitokondria membawa jauh lebih sedikit informasi genetik dan hanya diterima dari ibu kita.)

Di dalam kromosom ini terletak gen kita, cetak biru genetik kita yang bertanggung jawab untuk membawa informasi untuk setiap proses yang akan terjadi di sel kita.Gen kita dapat dibayangkan sebagai serangkaian huruf yang membentuk kata-kata dan kalimat instruksi. Kata-kata dan kalimat ini kode untuk pembuatan protein yang mengontrol setiap proses seluler.

Jika salah satu dari gen ini rusak, misalnya, oleh mutasi yang mengubah rangkaian "huruf dan kata" dalam instruksi, protein abnormal dapat diproduksi, yang pada gilirannya, melakukan fungsi yang rusak. Jika terjadi mutasi 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 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-masalah yang dihasilkan yang berhubungan dengan kondisi ini.

Bagaimana Gen Mempengaruhi Umur

Tidak perlu penelitian yang rumit untuk menentukan bahwa gen kita memainkan setidaknya beberapa peran dalam umur panjang. Orang-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. Penelitian yang mengamati kembar identik mengungkapkan bahwa ada sesuatu yang jelas sedang terjadi; kembar identik yang memiliki gen identik tidak selalu hidup dalam jumlah tahun yang identik.

Beberapa gen bermanfaat dan meningkatkan umur panjang. Misalnya, gen yang membantu seseorang memetabolisme kolesterol akan mengurangi risiko seseorang terkena penyakit jantung.

Beberapa mutasi gen diturunkan dan dapat memperpendek umur. Namun, mutasi juga dapat terjadi setelah kelahiran, karena paparan racun, radikal bebas dan radiasi dapat menyebabkan perubahan gen. (Mutasi gen yang didapat setelah lahir disebut mutasi gen somatik atau didapat). Sebagian besar mutasi tidak buruk untuk Anda, dan beberapa bahkan bisa bermanfaat. Itu karena mutasi genetik menciptakan keragaman genetik, yang membuat populasi tetap sehat. Mutasi lain, yang disebut mutasi diam, tidak memiliki efek pada tubuh sama sekali.

Beberapa gen, ketika bermutasi berbahaya, seperti yang meningkatkan risiko kanker. Banyak orang yang akrab dengan mutasi BRCA1 dan BRCA2 yang merupakan predisposisi kanker payudara. Gen-gen ini disebut sebagai gen penekan tumor yang mengkode protein yang mengontrol perbaikan DNA yang rusak (atau penghapusan sel dengan DNA yang rusak jika perbaikan tidak memungkinkan.)

Berbagai penyakit dan kondisi yang berkaitan dengan mutasi gen yang diturunkan secara langsung dapat berdampak pada umur. Ini termasuk cystic fibrosis, anemia sel sabit, penyakit Tay-Sachs, dan penyakit Huntington, untuk beberapa nama.

Konsep-Konsep Kunci dalam Teori Genetik tentang Penuaan

Konsep kunci dalam genetika dan penuaan mencakup beberapa konsep dan ide penting mulai dari pemendekan telomer hingga teori tentang peran sel induk dalam penuaan.

Telomeres - Pada akhir setiap kromosom kita terdapat sepotong "junk" DNA yang disebut telomer. Telomer tidak memberi kode untuk protein apa pun tetapi tampaknya memiliki fungsi pelindung, menjaga ujung-ujung DNA tidak menempel pada potongan DNA lain atau membentuk lingkaran. Setiap kali sel membelah sedikit lebih banyak telomer dipotong. Akhirnya. tidak ada DNA sampah ini yang tersisa, dan pemotongan lebih lanjut dapat merusak kromosom dan gen sehingga sel mati.

Secara umum, sel rata-rata mampu membelah 50 kali sebelum telomer habis (batas Hayflick). Sel-sel kanker telah menemukan cara untuk tidak menghilangkan, dan kadang-kadang bahkan menambah, bagian dari telomer. Selain itu, beberapa sel seperti sel darah putih tidak mengalami proses pemendekan telomer ini. Tampaknya sementara gen di semua sel kita memiliki kata sandi untuk enzim telomerase yang menghambat pemendekan telomer dan bahkan mungkin mengakibatkan pemanjangan, gen itu hanya "dihidupkan" atau "diekspresikan" 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 dalam sel-sel lain (tetapi tidak begitu banyak sehingga pertumbuhan mereka akan menjadi berantakan seperti pada sel-sel kanker) batas usia kita dapat diperluas.

Penelitian telah menemukan bahwa beberapa kondisi kronis seperti tekanan darah tinggi dikaitkan dengan aktivitas telomerase yang lebih sedikit sedangkan diet sehat dan olahraga dihubungkan dengan telomer yang lebih lama. Kelebihan berat badan juga dikaitkan dengan telomer yang lebih pendek.

Gen umur panjang - Gen umur panjang adalah gen khusus yang dikaitkan dengan hidup lebih lama. Dua gen yang secara langsung dikaitkan dengan umur panjang adalah SIRT1 (sirtuin 1) dan SIRT2. Para ilmuwan yang mengamati sekelompok lebih dari 800 orang berusia 100 atau lebih, menemukan tiga perbedaan signifikan dalam gen yang terkait dengan penuaan.

Penuaan sel - penuaan sel mengacu pada proses dimana sel membusuk dari waktu ke waktu. Ini bisa terkait dengan pemendekan telomer atau proses apoptosis (atau bunuh diri sel) di mana sel-sel tua atau rusak dihilangkan.

Sel induk - Sel induk berpotensi majemuk adalah sel yang belum matang yang berpotensi menjadi semua jenis sel dalam tubuh. Ini berteori bahwa penuaan mungkin terkait dengan penipisan sel induk atau hilangnya kemampuan sel batang 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 punca dewasa tidak dapat matang menjadi tipe sel apa pun melainkan hanya sejumlah jenis sel tertentu. Sebagian besar sel dalam tubuh kita berdiferensiasi, atau sepenuhnya matang, dan sel punca hanya sebagian kecil dari sel yang ada dalam tubuh.

Contoh dari jenis jaringan di mana regenerasi dimungkinkan dengan metode ini adalah hati. Ini berbeda dengan jaringan otak yang biasanya kurang memiliki potensi regeneratif ini. Sekarang ada bukti bahwa sel punca itu sendiri mungkin terpengaruh dalam proses penuaan, tetapi teori-teori ini mirip dengan masalah ayam dan telur. Tidak pasti penuaan terjadi karena perubahan sel punca, atau sebaliknya, perubahan sel punca disebabkan oleh proses penuaan.

Epigenetik - Epigenetika mengacu pada ekspresi gen. Dengan kata lain, suatu gen mungkin ada tetapi bisa dihidupkan atau dimatikan. Kita tahu bahwa ada beberapa gen dalam tubuh yang dihidupkan hanya untuk periode 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 dari Penuaan

Seperti disebutkan di atas, ada sejumlah besar bukti yang melihat pentingnya gen dalam kelangsungan hidup yang diharapkan. Ketika melihat teori genetika, ini dipecah menjadi tiga aliran pemikiran utama.

• Teori pertama mengklaim bahwa penuaan terkait dengan mutasi yang terkait dengan kelangsungan hidup jangka panjang dan penuaan yang terkait dengan akumulasi mutasi genetik yang tidak diperbaiki.
• Teori lain adalah bahwa penuaan berhubungan dengan efek akhir dari gen tertentu, dan disebut sebagai antagonisme pleiotropik.
• Namun teori lain, yang disarankan berdasarkan kelangsungan hidup dalam opossum, adalah bahwa lingkungan yang memiliki sedikit bahaya untuk mengganggu harapan hidup akan menghasilkan peningkatan anggota yang memiliki mutasi yang memperlambat proses penuaan.

Bukti di Balik Teori

Ada beberapa jalan bukti yang mendukung teori genetika penuaan, setidaknya sebagian.

Mungkin bukti terkuat yang mendukung teori genetik adalah perbedaan spesifik spesies-spesifik dalam kelangsungan hidup maksimal, dengan beberapa spesies (seperti kupu-kupu) memiliki rentang hidup yang sangat pendek, dan yang lain, seperti gajah dan paus, mirip dengan kita. Dalam satu spesies, kelangsungan hidup serupa, tetapi kelangsungan hidup bisa sangat berbeda antara dua spesies yang ukurannya serupa.

Studi kembar juga mendukung komponen genetik, karena kembar identik (kembar monozigot) jauh lebih mirip dalam hal harapan hidup dibandingkan dengan kembar tidak identik atau kembar dizigotik. Mengevaluasi kembar identik yang telah dibesarkan bersama dan membandingkannya dengan kembar identik yang dibesarkan dapat membantu memisahkan faktor perilaku seperti diet dan kebiasaan gaya hidup lainnya sebagai penyebab tren keluarga dalam umur panjang.

Bukti lebih lanjut pada skala luas telah ditemukan dengan melihat efek mutasi genetik pada hewan lain. Pada beberapa cacing dan juga tikus, mutasi gen tunggal dapat memperpanjang kelangsungan hidup hingga lebih dari 50 persen.

Selain itu, kami menemukan bukti untuk beberapa mekanisme spesifik yang terlibat dalam teori genetik. Pengukuran langsung panjang telomer menunjukkan bahwa telomer rentan terhadap faktor genetik yang dapat mempercepat laju penuaan.

Bukti Melawan Teori Genetik dari Penuaan

Salah satu argumen kuat melawan teori genetika tentang penuaan atau "umur terprogram" berasal dari perspektif evolusi. Mengapa ada jangka waktu tertentu di luar reproduksi? Dengan kata lain, "tujuan" apa yang ada untuk kehidupan setelah seseorang bereproduksi dan hidup cukup lama untuk meningkatkan keturunan mereka hingga dewasa?

Juga jelas dari apa yang kita ketahui tentang gaya hidup dan penyakit bahwa 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 maksimal 35 persen umur, tetapi masih banyak yang tidak kita pahami tentang penuaan daripada yang kita pahami. Secara keseluruhan, kemungkinan penuaan adalah proses multifaktorial, artinya penuaan mungkin merupakan kombinasi dari beberapa teori. Penting juga untuk dicatat bahwa teori-teori yang dibahas di sini tidak saling eksklusif. Konsep epigenetika, atau apakah gen yang ada atau tidak "diekspresikan" dapat semakin memperkeruh pemahaman kita.

Selain genetika, ada faktor penentu lain dari penuaan seperti perilaku kita, paparan, dan keberuntungan. Anda tidak akan dikutuk 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-faktor gaya hidup ini mungkin sama pentingnya tidak peduli berapa banyak genetika kita terlibat dalam penuaan. Praktik yang sama yang tampaknya menjaga organ dan jaringan tubuh kita tetap sehat juga dapat menjaga gen dan kromosom tetap sehat.

Terlepas dari penyebab penuaan tertentu, itu dapat membuat perbedaan untuk:

• Latihan - Penelitian telah menemukan bahwa aktivitas fisik tidak hanya membantu jantung dan paru-paru Anda berfungsi dengan baik, tetapi olahraga juga memperpanjang telomer.
• Makan makanan yang sehat - Diet tinggi buah-buahan dan sayuran dikaitkan dengan aktivitas telomerase yang lebih besar (efeknya, mengurangi pemendekan telomer di dalam sel Anda). Diet tinggi asam lemak omega-3 dikaitkan dengan telomer yang lebih lama tetapi diet tinggi asam lemak omega-6 adalah sebaliknya dan berhubungan dengan telomer yang lebih pendek. Selain itu, asupan soda pop dikaitkan dengan telomer yang lebih pendek.Reservatrol, bahan yang bertanggung jawab untuk kegembiraan saat minum anggur merah (tetapi juga ditemukan dalam jus anggur merah non-alkohol) tampaknya mengaktifkan protein umur panjang SIRT
• Mengurangi stres
• Hindari karsinogen
• Pertahankan berat badan yang sehat - Tidak hanya obesitas dikaitkan dengan beberapa mekanisme genetik yang terkait dengan penuaan yang disebutkan di atas (seperti peningkatan pemendekan telomer), tetapi penelitian berulang telah menemukan manfaat umur panjang terkait dengan pembatasan kalori. Prinsip pertama dalam gaya hidup pencegahan kanker yang dikemukakan oleh American Institute for Research on Cancer - sedapat mungkin ramping tanpa kekurangan berat badan - mungkin memainkan peran dalam umur panjang serta pencegahan kanker dan pencegahan kekambuhan kanker.