Wat is de genetische theorie van veroudering?

Je DNA voorspelt mogelijk meer over je dan alleen je uiterlijk. Volgens de genetische theorie van veroudering zijn je genen (en mutaties in die genen) verantwoordelijk voor hoe lang je zult leven. Dit is wat je moet weten over genen en levensduur, en waar genetica past in de verschillende theorieën over veroudering.

Genetische theorie van veroudering

De genetische theorie van veroudering stelt dat de levensduur grotendeels wordt bepaald door de genen die we erven. Volgens de theorie wordt onze levensduur voornamelijk bepaald op het moment van de conceptie en is grotendeels afhankelijk van onze ouders en hun genen. 

De basis achter deze theorie is dat DNA-segmenten die aan het einde van chromosomen voorkomen, telomeren genoemd , de maximale levensduur van een cel bepalen. Telomeren zijn stukjes “junk”-DNA aan het einde van chromosomen die korter worden telkens wanneer een cel zich deelt. Deze telomeren worden steeds korter en uiteindelijk kunnen de cellen zich niet delen zonder belangrijke stukjes DNA te verliezen. 

Voordat we ingaan op de principes van hoe genetica veroudering beïnvloedt, en de argumenten voor en tegen deze theorie, is het nuttig om kort de primaire categorieën van verouderingstheorieën en enkele van de specifieke theorieën in deze categorieën te bespreken. Op dit moment is er niet één theorie of zelfs één categorie van theorieën die alles kan verklaren wat we waarnemen in het verouderingsproces.

Theorieën over veroudering

Er zijn twee primaire categorieën van verouderingstheorieën die fundamenteel verschillen in wat kan worden aangeduid als het “doel” van veroudering. In de eerste categorie is veroudering in wezen een ongeluk; een opeenhoping van schade en slijtage aan het lichaam die uiteindelijk leidt tot de dood. Daarentegen zien geprogrammeerde verouderingstheorieën veroudering als een opzettelijk proces, gecontroleerd op een manier die kan worden vergeleken met andere fasen van het leven, zoals de puberteit.

Foutentheorieën omvatten verschillende afzonderlijke theorieën, waaronder:

• Slijtagetheorie van veroudering 
• Theorie over de levensverwachting van veroudering
• Theorie van veroudering door middel van eiwitverknoping 
• Vrije radicalen theorie van veroudering
• Somatische mutatietheorie van veroudering 

Geprogrammeerde theorieën over veroudering worden ook onderverdeeld in verschillende categorieën, gebaseerd op de manier waarop ons lichaam geprogrammeerd is om te verouderen en te sterven.

• Geprogrammeerde levensduur – Geprogrammeerde levensduur beweert dat het leven wordt bepaald door een opeenvolgende in- en uitschakeling van genen. 
• Endocriene theorie van veroudering
• Immunologische theorie van veroudering 

Er is een aanzienlijke overlap tussen deze theorieën en zelfs categorieën van verouderingstheorieën.

Genen en lichaamsfuncties

Voordat we de belangrijkste concepten met betrekking tot veroudering en genetica bespreken, kijken we eerst wat ons DNA is en op welke basis manieren genen onze levensduur beïnvloeden.

Onze genen zitten in ons DNA , dat zich bevindt in de kern (binnenste gedeelte) van elke cel in ons lichaam. (Er is ook mitochondriaal DNA aanwezig in de organellen die mitochondriën worden genoemd en die zich in het cytoplasma van de cel bevinden.) We hebben elk 46 chromosomen die ons DNA vormen, waarvan er 23 afkomstig zijn van onze moeders en 23 van onze vaders. Hiervan zijn er 44 autosomen en twee zijn de geslachtschromosomen, die bepalen of we man of vrouw worden. (Mitochondriaal DNA draagt ​​daarentegen veel minder genetische informatie en wordt alleen van onze moeders ontvangen.)

In deze chromosomen liggen onze genen, onze genetische blauwdruk die verantwoordelijk is voor het dragen van de informatie voor elk proces dat in onze cellen zal plaatsvinden. Onze genen kunnen worden voorgesteld als een reeks letters die woorden en zinnen met instructies vormen. Deze woorden en zinnen coderen voor de productie van eiwitten die elk cellulair proces controleren.

Als een van deze genen beschadigd raakt, bijvoorbeeld door een mutatie die de reeks “letters en woorden” in de instructies verandert, kan er een abnormaal eiwit worden geproduceerd, dat op zijn beurt een defecte functie vervult. Als er een mutatie optreedt in eiwitten die de groei van een cel reguleren, kan kanker het gevolg zijn. Als deze genen vanaf de geboorte worden gemuteerd, kunnen er verschillende erfelijke syndromen optreden. Cystic fibrosis is bijvoorbeeld een aandoening waarbij een kind twee gemuteerde genen erft die een eiwit controleren dat kanalen reguleert die verantwoordelijk zijn voor de beweging van chloride door cellen in de zweetklieren, spijsverteringsklieren en meer. Het resultaat van deze enkele mutatie resulteert in een verdikking van slijm dat door deze klieren wordt geproduceerd, en de resulterende problemen die met deze aandoening worden geassocieerd.

Hoe genen de levensduur beïnvloeden

Er is geen uitgebreide studie nodig om te bepalen dat onze genen ten minste een rol spelen bij de levensduur. Mensen van wie de ouders en voorouders langer hebben geleefd, leven doorgaans langer en vice versa. Tegelijkertijd weten we dat genetica alleen niet de enige oorzaak is van veroudering. Studies die kijken naar eeneiige tweelingen laten zien dat er duidelijk iets anders aan de hand is; eeneiige tweelingen met identieke genen leven niet altijd even lang.

Sommige genen zijn gunstig en verlengen de levensduur. Bijvoorbeeld, het gen dat een persoon helpt cholesterol te metaboliseren, zou het risico op hartziekten van een persoon verminderen.

Sommige genmutaties worden geërfd en kunnen de levensduur verkorten. Mutaties kunnen echter ook na de geboorte optreden, omdat blootstelling aan toxines, vrije radicalen en straling genveranderingen kan veroorzaken. (Genmutaties die na de geboorte zijn verkregen, worden verworven of somatische genmutaties genoemd.) De meeste mutaties zijn niet slecht voor je, en sommige kunnen zelfs gunstig zijn. Dat komt omdat genetische mutaties genetische diversiteit creëren, wat populaties gezond houdt. Andere mutaties, stille mutaties genoemd, hebben helemaal geen effect op het lichaam.

Sommige genen zijn schadelijk als ze gemuteerd zijn, zoals genen die het risico op kanker vergroten. Veel mensen zijn bekend met de BRCA1- en BRCA2-mutaties die vatbaarder zijn voor borstkanker. Deze genen worden tumorsuppressorgenen genoemd die coderen voor eiwitten die de reparatie van beschadigd DNA regelen (of de eliminatie van de cel met beschadigd DNA als reparatie niet mogelijk is.)

Verschillende ziektes en aandoeningen die verband houden met erfelijke genmutaties kunnen een directe impact hebben op de levensduur. Hieronder vallen onder andere cystische fibrose, sikkelcelanemie, de ziekte van Tay-Sachs en de ziekte van Huntington, om er maar een paar te noemen.

Kernconcepten in de genetische theorie van veroudering

De kernbegrippen in genetica en veroudering omvatten diverse belangrijke concepten en ideeën, variërend van het verkorten van telomeren tot theorieën over de rol van stamcellen bij veroudering.

Telomeren

Aan het einde van elk van onze chromosomen ligt een stukje “junk” DNA, telomeren genaamd. Telomeren coderen niet voor eiwitten, maar lijken een beschermende functie te hebben, door te voorkomen dat de uiteinden van het DNA zich hechten aan andere stukken DNA of een cirkel vormen. Elke keer dat een cel zich deelt, wordt er een klein beetje meer van een telomeer afgeknipt. Uiteindelijk is er geen van dit junk DNA meer over en kan verder knippen de chromosomen en genen beschadigen, zodat de cel sterft.

Over het algemeen kan de gemiddelde cel 50 keer delen voordat het telomeer op is (de Hayflick-limiet). Kankercellen hebben een manier gevonden om een ​​deel van het telomeer niet te verwijderen en soms zelfs toe te voegen. Bovendien ondergaan sommige cellen, zoals witte bloedcellen, dit proces van telomeerverkorting niet. Het lijkt erop dat hoewel genen in al onze cellen het codewoord hebben voor het enzym telomerase dat telomeerverkorting remt en mogelijk zelfs resulteert in verlenging, het gen alleen “aangezet” of “uitgedrukt” wordt, zoals genetici zeggen, in cellen zoals witte bloedcellen en kankercellen. Wetenschappers hebben de theorie geopperd dat als deze telomerase op de een of andere manier in andere cellen zou kunnen worden aangezet (maar niet zozeer dat hun groei in de war zou raken als in kankercellen), onze leeftijdsgrens zou kunnen worden verlegd.

Uit onderzoek is gebleken dat sommige chronische aandoeningen, zoals hoge bloeddruk, verband houden met een lagere telomerase-activiteit, terwijl een gezond dieet en lichaamsbeweging verband houden met langere telomeren. Overgewicht wordt ook in verband gebracht met kortere telomeren.

Genen voor een lang leven

Langlevendheidsgenen zijn specifieke genen die geassocieerd worden met langer leven. Twee genen die direct geassocieerd worden met lang leven zijn SIRT1 (sirtuin 1) en SIRT2.  Wetenschappers die keken naar een groep van meer dan 800 mensen van 100 jaar of ouder, vonden drie significante verschillen in genen die geassocieerd worden met veroudering.

Celveroudering

Celveroudering verwijst naar het proces waarbij cellen in de loop van de tijd vervallen. Dit kan gerelateerd zijn aan de verkorting van de telomeren of het proces van apoptose (of celzelfmoord) waarbij oude of beschadigde cellen worden verwijderd. 

Stamcellen

Pluripotente stamcellen zijn onvolgroeide cellen die het potentieel hebben om elk type cel in het lichaam te worden. Er wordt gedacht dat veroudering gerelateerd kan zijn aan de uitputting van stamcellen of het verlies van het vermogen van stamcellen om te differentiëren of te rijpen tot verschillende soorten cellen. Het is belangrijk om op te merken dat deze theorie verwijst naar volwassen stamcellen, niet embryonale stamcellen. In tegenstelling tot embryonale stamcellen kunnen volwassen stamcellen niet rijpen tot elk type cel, maar slechts tot een bepaald aantal celtypen. De meeste cellen in ons lichaam zijn gedifferentieerd of volledig rijp, en stamcellen vormen slechts een klein aantal van de cellen die in het lichaam aanwezig zijn.

Een voorbeeld van een weefseltype waarin regeneratie mogelijk is met deze methode is de lever. Dit staat in contrast met hersenweefsel dat dit regeneratieve potentieel doorgaans mist. Er is nu bewijs dat stamcellen zelf kunnen worden beïnvloed door het verouderingsproces, maar deze theorieën lijken op de kip-en-het-ei-kwestie. Het is niet zeker of veroudering optreedt door veranderingen in stamcellen, of dat veranderingen in stamcellen juist het gevolg zijn van het verouderingsproces.

Epigenetica

Epigenetica verwijst naar de expressie van genen. Met andere woorden, een gen kan aanwezig zijn, maar kan ook aan- of uitgezet worden. We weten dat er genen in het lichaam zijn die slechts voor een bepaalde tijd aanstaan. Het vakgebied epigenetica helpt wetenschappers ook te begrijpen hoe omgevingsfactoren binnen de beperkingen van genetica kunnen werken om ziektes te beschermen of er vatbaar voor te maken. 

Drie primaire genetische theorieën over veroudering

Zoals hierboven opgemerkt, is er een aanzienlijke hoeveelheid bewijs dat kijkt naar het belang van genen in verwachte overleving. Wanneer we kijken naar genetische theorieën, worden deze opgesplitst in drie primaire denkrichtingen.

• De eerste theorie stelt dat veroudering verband houdt met mutaties die verband houden met overleving op de lange termijn en dat veroudering verband houdt met de opeenhoping van genetische mutaties die niet worden hersteld.
• Een andere theorie stelt dat veroudering samenhangt met de late effecten van bepaalde genen. Dit wordt ook wel pleiotroop antagonisme genoemd.
• Een andere theorie, gebaseerd op de overlevingskansen van buidelratten, stelt dat een omgeving waarin weinig gevaren de levensverwachting beïnvloeden, zou leiden tot een toename van exemplaren met mutaties die het verouderingsproces vertragen.

Bewijs achter de theorie

Er zijn verschillende bewijzen die een genetische theorie over veroudering ondersteunen, althans gedeeltelijk.

Het sterkste bewijs voor de genetische theorie zijn misschien wel de aanzienlijke verschillen in maximale overleving per soort. Sommige soorten (zoals vlinders) hebben een heel korte levensduur, terwijl andere, zoals olifanten en walvissen, veel op de onze lijken. Binnen één soort is de overleving vergelijkbaar, maar de overleving kan heel verschillend zijn tussen twee soorten die overigens qua grootte vergelijkbaar zijn.

Tweelingonderzoeken ondersteunen ook een genetische component, aangezien eeneiige tweelingen (monozygote tweelingen) veel meer op elkaar lijken wat betreft de levensverwachting dan twee-eiige of twee-eiige tweelingen. Door eeneiige tweelingen die samen zijn opgegroeid te evalueren en dit te vergelijken met eeneiige tweelingen die apart zijn opgegroeid, kunnen gedragsfactoren zoals dieet en andere leefgewoonten worden onderscheiden als oorzaak van familietrends in levensduur.

Er is nog meer bewijs op grote schaal gevonden door te kijken naar het effect van genetische mutaties bij andere dieren. Bij sommige wormen en muizen kan één enkele genmutatie de overlevingskans met meer dan 50 procent verlengen.

Bovendien vinden we bewijs voor enkele specifieke mechanismen die betrokken zijn bij de genetische theorie. Directe metingen van de telomeerlengte hebben aangetoond dat telomeren kwetsbaar zijn voor genetische factoren die de snelheid van veroudering kunnen versnellen.

Bewijs tegen genetische theorieën over veroudering

Een van de sterkere argumenten tegen een genetische theorie van veroudering of een “geprogrammeerde levensduur” komt uit een evolutionair perspectief. Waarom zou er een specifieke levensduur zijn na de voortplanting? Met andere woorden, wat is het “doel” van het leven nadat een persoon zich heeft voortgeplant en lang genoeg heeft geleefd om zijn nakomelingen tot volwassenheid te verheffen?

Het is ook duidelijk uit wat we weten over levensstijl en ziekte dat er veel andere factoren zijn bij veroudering. Identieke tweelingen kunnen een heel verschillende levensduur hebben, afhankelijk van hun blootstelling, hun levensstijlfactoren (zoals roken) en fysieke activiteitenpatronen.

De kern van de zaak

Er wordt geschat dat genen maximaal 35 procent van de levensduur kunnen verklaren, maar er is nog steeds meer dat we niet begrijpen over veroudering dan wat we wel begrijpen.  Over het algemeen is het waarschijnlijk dat veroudering een multifactorieel proces is, wat betekent dat het waarschijnlijk een combinatie is van verschillende theorieën. Het is ook belangrijk om op te merken dat de hier besproken theorieën elkaar niet uitsluiten. Het concept van epigenetica, of of een aanwezig gen al dan niet “tot uiting komt”, kan ons begrip verder vertroebelen.

Naast genetica zijn er andere factoren die veroudering bepalen, zoals ons gedrag, blootstelling en gewoon geluk. Je bent niet gedoemd als je familieleden de neiging hebben om jong te sterven, en je kunt je gezondheid niet negeren, zelfs als je familieleden de neiging hebben om lang te leven.

Wat kunt u doen om de ‘genetische’ veroudering van uw cellen te verminderen?

We worden geleerd om gezond te eten en actief te zijn en deze leefstijlfactoren zijn waarschijnlijk net zo belangrijk, ongeacht hoezeer onze genen betrokken zijn bij veroudering. Dezelfde praktijken die de organen en weefsels van ons lichaam gezond lijken te houden, houden mogelijk ook onze genen en chromosomen gezond.

Ongeacht de specifieke oorzaken van veroudering, kan het een verschil maken voor:

• Oefening – Uit onderzoek is gebleken dat fysieke activiteit niet alleen goed is voor de werking van uw hart en longen, maar dat lichaamsbeweging ook de telomeren verlengt. 
• Eet gezond – Een dieet met veel fruit en groenten wordt geassocieerd met een hogere telomerase-activiteit (in feite minder verkorting van de telomeren in uw cellen). Een dieet met veel omega-3-vetzuren wordt geassocieerd met langere telomeren, maar een dieet met veel omega-6-vetzuren is het tegenovergestelde en wordt geassocieerd met kortere telomeren. Bovendien wordt de inname van frisdrank in verband gebracht met kortere telomeren. Reservatrol, het ingrediënt dat verantwoordelijk is voor de opwinding bij het drinken van rode wijn (maar ook te vinden is in alcoholvrij rood druivensap), lijkt het eiwit SIRT te activeren, dat de levensduur verbetert.
• Stress verminderen 
• Vermijd kankerverwekkende stoffen
• Handhaaf een gezond gewicht – Obesitas is niet alleen gekoppeld aan enkele van de genetische mechanismen die verband houden met veroudering die hierboven zijn genoemd (zoals een verhoogde verkorting van telomeren), maar herhaalde onderzoeken hebben ook voordelen voor de levensduur gevonden die verband houden met caloriebeperking.  Het eerste principe in de levensstijl voor kankerpreventie die is opgesteld door het American Institute for Research on Cancer – wees zo slank mogelijk zonder ondergewicht te hebben – kan een rol spelen bij de levensduur, evenals bij kankerpreventie en het voorkomen van terugkeer van kanker.