Podczas gdy niektórzy ludzie mogą być starsi w wieku chronologicznym, ich wiek biologiczny może być znacznie młodszy. FangXiaNuo/E+ za pośrednictwem Getty Images

Prawdopodobnie znasz kogoś, kto wydaje się starzeć się powoli, wyglądając na młodszych o lata, niż sugeruje ich data urodzenia. I prawdopodobnie widziałeś coś przeciwnego – kogoś, kogo ciało i umysł wydają się znacznie bardziej zniszczone przez czas niż inni. Dlaczego niektórzy ludzie wydają się szybować przez swoje złote lata, a inni fizjologicznie walczą w wieku średnim?

Mam pracował w dziedzinie starzenia się przez całą moją karierę naukową i wykładam biologię komórkową i molekularną starzenia się na Uniwersytecie Michigan. Badania nad starzeniem się zwykle nie polegają na znalezieniu jedynego lekarstwa, które naprawia wszystko, co może ci dokuczać na starość. Zamiast tego, ostatnia dekada lub dwie wskazują na starzenie się jako proces wieloczynnikowy – i żadna pojedyncza interwencja nie może tego wszystkiego zatrzymać.

Co to jest starzenie się?

Istnieje wiele różnych definicji starzenia się, ale naukowcy na ogół są zgodni niektóre wspólne cechy: Starzenie się jest procesem zależnym od czasu, którego skutkiem jest zwiększona podatność na choroby, urazy i śmierć. Ten proces jest zarówno wewnętrzny, gdy twoje własne ciało powoduje nowe problemy, jak i zewnętrzny, gdy urazy środowiskowe uszkadzają twoje tkanki.

Twoje ciało składa się z biliony komórek, a każdy z nich jest nie tylko odpowiedzialny za jedną lub więcej funkcji specyficznych dla tkanki, w której się znajduje, ale musi również wykonać całą pracę, aby utrzymać się przy życiu. Obejmuje to metabolizowanie składników odżywczych, pozbywanie się odpadów, wymianę sygnałów z innymi komórkami i przystosowanie się do stresu.

Starzenie się wynika z wielu czynników fizjologicznych.

Problem polega na tym, że każdy proces i komponent w każdej z twoich komórek może zostać przerwany lub uszkodzony. Twoje komórki każdego dnia zużywają dużo energii na zapobieganie, rozpoznawanie i naprawianie tych problemów.

Starzenie się można postrzegać jako stopniową utratę zdolności utrzymać homeostazę – stan równowagi między układami ciała – albo przez brak możliwości zapobiegania lub rozpoznawania uszkodzeń i złego funkcjonowania, albo przez niewystarczające lub szybkie rozwiązywanie pojawiających się problemów. Starzenie się wynika z połączenia tych problemów. Dziesięciolecia badań wykazały, że prawie każdy proces komórkowy staje się coraz bardziej upośledzony z wiekiem.

Naprawa DNA i recykling białek

Większość badań nad starzeniem się komórek koncentruje się na badaniu zmian DNA i białek wraz z wiekiem. Naukowcy zaczynają również zajmować się potencjalnymi rolami wielu innych ważnych biomolekuł w komórce, które również odgrywają w procesie starzenia.

Jednym z głównych zadań komórki jest utrzymanie jej DNA – instrukcja obsługi, którą czyta maszyneria komórkowa, aby wytwarzać określone białka. Konserwacja DNA polega na ochronie i dokładnej naprawie uszkodzeń materiału genetycznego i cząsteczek, które się z nim wiążą.

Białka są pracownikami komórki. Przeprowadzają reakcje chemiczne, zapewniają wsparcie strukturalne, wysyłają i odbierają wiadomości, utrzymują i uwalniają energię i wiele więcej. Jeśli białko jest uszkodzone, komórka używa mechanizmy angażujące specjalne białka które albo próbują naprawić zepsute białko, albo wysłać je do recyklingu. Podobne mechanizmy usuwają białka z drogi lub niszczą je, gdy nie są już potrzebne. W ten sposób jego składniki można później wykorzystać do budowy nowego białka.

Starzenie się zakłóca delikatną sieć biologiczną

Przenikanie się między składnikami wewnątrz komórek, komórkami jako całością, narządami i środowiskiem to złożona i ciągle zmieniająca się sieć informacji.

Kiedy wszystkie procesy zaangażowane w tworzenie i utrzymywanie funkcji DNA i białek działają normalnie, różne przedziały w komórce pełnią wyspecjalizowane role – zwane organellami – może utrzymać zdrowie i funkcję komórki. Aby narząd działał dobrze, większość komórek, które go tworzą, musi dobrze funkcjonować. Aby cały organizm mógł przetrwać i prosperować, wszystkie narządy w jego ciele muszą dobrze funkcjonować.

Starzenie się może prowadzić do dysfunkcji na każdym z tych poziomów, od subkomórkowego do organizmu. Może gen kodujący ważne białko do naprawy DNA uległ uszkodzeniu i teraz istnieje większe prawdopodobieństwo, że wszystkie inne geny w komórce zostaną nieprawidłowo naprawione. A może komórki systemy recyklingu nie są już w stanie degradować dysfunkcyjnych komponentów. Nawet systemy porozumiewania się pomiędzy komórkami, tkankami i narządami może zostać naruszona, przez co organizm będzie mniej zdolny do reagowania na zmiany w organizmie.

Przypadkowy przypadek może prowadzić do rosnącego ciężaru uszkodzeń molekularnych i komórkowych, które z czasem są coraz gorzej naprawiane. W miarę kumulowania się tych szkód systemy, które mają je naprawić, również naliczają szkody. Prowadzi to do cykl rosnącego zużycia w miarę starzenia się komórek.

Interwencje przeciwstarzeniowe

Współzależność procesów komórkowych w życiu jest mieczem obosiecznym: jeśli wystarczająco uszkodzisz jeden proces, wszystkie inne procesy, które wchodzą w interakcje z nim lub od niego zależą, zostaną osłabione. Jednak to wzajemne powiązanie oznacza również, że wzmocnienie jednego wysoce powiązanego procesu może również poprawić powiązane funkcje. W rzeczywistości tak działają najskuteczniejsze interwencje przeciwstarzeniowe.

Nie ma złotego środka, który powstrzymałby starzenie się, ale pewne interwencje wydają się spowalniać starzenie w laboratorium. Chociaż trwają badania kliniczne badające różne podejścia u ludzi, większość istniejących danych pochodzi od zwierząt, takich jak nicienie, muchy, myszy i naczelne.

Jedną z najlepiej przebadanych interwencji jest ograniczenie kaloryczne, co polega na zmniejszeniu ilości kalorii, które zwierzę normalnie zjadłoby, bez pozbawiania go niezbędnych składników odżywczych. Zatwierdzony przez FDA lek stosowany w przeszczepach narządów i niektórych metodach leczenia raka zwany rapamycyną wydaje się działać przy użyciu co najmniej a podzbiór tych samych ścieżek że ograniczenie kalorii aktywuje się w komórce. Oba wpływają na ośrodki sygnalizacyjne, które kierują komórką, aby zachowała posiadane biomolekuły, zamiast rosnąć i budować nowe biomolekuły. Z biegiem czasu ta komórkowa wersja „zmniejsz, użyj ponownie, poddaj recyklingowi” usuwa uszkodzone komponenty i pozostawia większą część komponentów funkcjonalnych.

Wpływ ograniczenia kalorii na starzenie się jest nadal badany.

Inne interwencje obejmują zmianę poziom niektórych metabolitów, Selektywnie niszczenie starzejących się komórek które przestały się dzielić, zmieniając mikrobiom jelitowy i modyfikacje behawioralne.

Cechą wspólną wszystkich tych interwencji jest to, że wpływają na podstawowe procesy, które są krytyczne dla homeostazy komórkowej, często ulegają rozregulowaniu lub dysfunkcji z wiekiem i są połączone z innymi komórkowymi systemami utrzymania. Często procesy te są głównymi czynnikami napędzającymi mechanizmy chroniące DNA i białka w organizmie.

Nie ma jednej przyczyny starzenia. Nie ma dwóch osób starzejących się w ten sam sposób i rzeczywiście, nie ma też dwóch komórek. Istnieje niezliczona ilość sposobów, w jakie Twoja podstawowa biologia może się z czasem zepsuć, a te sumują się, tworząc unikalną sieć czynników związanych ze starzeniem się dla każdej osoby, które sprawiają, że znalezienie odpowiedniego uniwersalny zabieg przeciwstarzeniowy niezwykle trudne.

Jednak badanie interwencji ukierunkowanych jednocześnie na wiele ważnych procesów komórkowych może pomóc w poprawie i utrzymaniu zdrowia przez większą część życia. Postępy te mogą pomóc ludziom żyć dłużej w tym procesie.

O autorze

Ellen Quarles, adiunkt w dziedzinie biologii molekularnej, komórkowej i rozwojowej, University of Michigan

Artykuł został opublikowany ponownie Konwersacje na licencji Creative Commons. Przeczytać oryginalny artykuł.