장수의 유전학
수명에 대한 유전 적 영향에 대한 가장 설득력있는 논의는 종의 다른 수명입니다. 이 절대 및 정적 수명에 대한 가장 좋은 설명은 세포를 죽이는 유전자 프로그램 인 헤이 플릭 한계 (Hayflick Limit)의 개념입니다. 1961 년, 시간 생물학자인 Leonard Hayflick과 Paul Moorhead의 생각에 반대하여, 세포 배양 물이 특정 횟수만큼 복제 (유사 분열) 후 죽어 가고 있음을 발견했습니다. 그러나이 기간 동안 노벨 의학상 수상자 인 알렉스 캐럴 (Alex Carrel)은 세포가 자연적으로 불멸의 존재라고 생각했다. 우리는 그들에게 나쁜 일을합니다. 아담과 이브의 성서 이야기에서 직접적인 잎을 취하여, 우리는 우리 자신의 사망에 대한 책임이 있습니다. 대조적으로, Hayflick은 정상 인간 섬유 아세포 세포가 복제를 중지하기 전에 인간 내부 조건과 동일한 3 % 산소로 약 70 배를 나눕니다. 이 복제 중지는 Hayflick 한도가되었습니다. 정상적인 세포가 불멸하다는 생각을 환기시키고 수명을위한 생물학적 기초를 확립 한 Hayflick Limit는 인간 수명을 결정하는 주요 이론으로 자리 매김했습니다.
그 메커니즘은이 관찰 당시 아직 알려지지 않았다. 그러나 1971 년 러시아의 과학자 Alexey Olovnikov는이 헤이 플릭 한도를 통제 한 DNA의 끝단 (end cap)에 대한 가설을 세웠다. 엘리자베스 블랙번 (Elizabeth Blackburn)과 캐롤 그리 이더 (Carol Greider)는 1984 년 노벨 생화학 상을 수상한 바있다. 그들은 DNA의 말단에 텔로미어라고 불리는 단백질의 증거를 발견했다. 더 많은 복제를 허용합니다. 이 텔로미 이론은 Hayflick 한도가 어떻게 존재하는지의 메커니즘을 확인합니다.
이것은 설득력있는 이론이지만, 노화와 수명의 상관 관계에있어 텔로미어 길이의 상관 관계에 큰 차이가 있습니다. 첫째, 텔로미어는 수명에 비례하지 않습니다. 수명의 유일한 설명으로 텔로미어 사용에 대한 세 가지 주요 논쟁이 있습니다. Texas University Southwestern Medical Center의 Nuno Gomez와 그의 동료들은 60 종이 넘는 포유류 종을 대상으로 한 가장 큰 비교 연구를 수행했으며 텔로미어 길이가 수명과 반비례 관계가 있다고보고했다. 그들은 또한 telomerase의 재 성장을 촉진시키는 효소 인 telomerase가 종의 크기와 관련이 있음을 발견했다. 종의 크기가 클수록 텔로 머라 아제가 많아지고 텔로미어가 더 많이 유지됩니다. 또한, 텔로미어는 수명에 대한 완전한 이해를 제공하지 못하는 것 같습니다. 텔로미어 수명 이론에 대한 두 번째 논쟁은 1998 년 이탈리아 생물학자인 Giuseppina Tesco와 그녀의 동료들이 초기 연구를 반박함으로써 100 세에서 추출한 섬유 아세포가 젊은 기증자의 세포와 비교하여 복제 횟수에 차이가 없음을 발견했다. 신체 내에서 세포가 단순히 새롭게되는 것이 아니라 새로운 것으로 대체 될 수 있습니다.
성체 줄기 세포는 뇌, 골수, 말초 혈액, 치아, 심장, 내장, 간, 혈관, 골격근, 피부, 난소 상피 및 고환을 포함하는 노인의 많은 장기 및 조직에서 동정되었습니다. 그들은 각 조직 내의 특정 영역 인 "줄기 세포 틈새"에 상주한다고 생각됩니다. 우리 모두는 이러한 것들을 가지고 있지만 우리 중 일부는 더 빨리 사용하는 것처럼 보입니다. 아마 줄기 세포를 줄이거 나 우리가 살고있는 환경이 더 빨리 저하 될 것입니다. 고령자는 줄기 세포 공급을 줄이거 나 줄기 세포를 손상시킨 더 많은 스트레스 요인을 경험할 가능성이 더 큽니다. 줄기 세포가 없어지거나 무력 해지면 신체로 대체 될 수 없습니다. 따라서 우리가 부여한 줄기 세포의 유용성에는 한계가 있습니다. 세 번째 논점은 인간 섬유 아세포가 70 개의 분열을 견뎌야한다고 생각한 Leonard Hayflick 자신으로부터 비롯된다. 여러 생존을위한 충분한 세포가있다. 따라서 Hayflick Limit는 수명이 있어야한다는 것을 예측하지만 (수명의 상한선 임), 그 한계는 아직 달성되지 않았 음을 암시합니다.
수명에 대한 유전 적 설명 외에 인구 통계학의 관찰 가능한 현실, 즉 인구의 변화와 패턴을 연구합니다. 영국의 보험 계리사 인 Benjamin Gompertz가 1825 년에 발표 한 초기의 이론적 관찰 결과는 1825 년에 발표되었습니다. 우리는 나이가 들면서 사망률에 기하학적으로 진행되는 법칙을 보았습니다. 통찰력은 사춘기 이후 7 ~ 8 년마다 두 배가 죽을 확률이있는 수학적 공식이었습니다. 이것은 곰페르츠 곡선 (Gompertz curve)으로 알려져 있으며, 인간 (및 대부분의 다른 종)의 사망률에 대한 모든 관찰에서 일정합니다. 이 곡선에 대한 유일한 수정은 죽음으로 사망에 이르는 사망률을 허용하는 방향으로 바뀌고 있다는 것입니다. 이것은이 곡선의 직사각형을 통해 예측되었습니다. 삶의 끝에서의 쇠퇴는 생명표에서 엔트로피로 불려지는 동안. 이 이론은 Gompertz 곡선이 밀어 올려 지지만 수명은 사실상 변하지 않고 사각형 경로를 유지한다고 주장합니다. 이러한 시나리오에서 대부분의 사람들은 최대 수명까지 살고 죽을 것입니다. 그때까지 평균 수명은 연장 될 것이나 사망 연령은 사실상 고정되어 있으며 항상 122 세 이하로 유지 될 것입니다.
일부 유전 학자들은 우리가 이론적 수명을 달성하지 못했다고 주장한다. 결과적으로이 과학자들은 우리가 수명을 늘릴 수 있다고 주장합니다. 이 분야에 대한 많은 연구가 있지만 세 가지 유형의 작업에 대한 독창적 인 전형으로 작용합니다.
첫 번째 유형은 초파리 만의 수명을 조작하기 시작한 Michael Rose의 고전적 실험입니다. 이로 인해 연구원들은 중년기를 통해 파리의 생존과 번식력에주의를 기울 이도록했습니다. 이후 파리의 자손은 다음 12 세대에 걸쳐 수명이 연장되고 재생산이 더 진화되었습니다.
두 번째 유형의 실험은 자연의 사례를 사용하며 실험실에서 에뮬레이션 한 다음 성장 호르몬을 사용합니다. 샌프란시스코 UC 샌프란시스코에서 신시아 케년 (Cynthia Kenyon)은 플랫 웜 (flatworms)에서 인슐린과 IGF-1이라는 성장 호르몬 인 두 개의 호르몬에 민감한 수용체를 부분적으로 차단하는 유전자 daf-2를 화학적으로 파괴했다. 이 돌연변이는 본질적으로 자연에서 관찰 된 후 실험실에서 복제 된 것으로 flatworms의 수명이 거의 두 배가되었습니다. 이 수명이 긴 벌레는 자신의 통제 그룹보다 젊어 보였으며 수명이 길어지면 건강한 삶을 누릴 수 있음을 암시합니다.
리차드 밀러 (Richard Miller)와 그의 악명 높은 쥐인 요다 (Yoda) (지금은 사망 한)라는 마우스의 유전 관찰이있다. 다른 드워프 마우스와 마찬가지로 Yoda는 성장과 갑상선 생성을 방해하는 천연 유전자 돌연변이를 가지고있다. 호르몬. 드워프 마우스는 일반 마우스 크기의 약 1/3까지 성장하는 경향이있어 약 40 % 더 오래 살 수 있습니다. 이 장수 특성을 공유하는 세 가지 유형의 마우스가 있습니다. 스넬 (Snell)과 에임스 드워프 (Ames dwarf) 마우스는 각각 뇌하수체의 배아 발달을 방해하는 Pit-1과 Prop1 유전자에서 돌연변이를 유전하기 위해 사육되었습니다. Laron dwarf 마우스에는 성장 호르몬 수용체 (GHR-KO) 또는 성장 호르몬 결합 단백질 (GHBP-KO)의 표적 유전자 삭제가 있습니다. 따라서이 마우스가 성장 호르몬을 생산하더라도 성장 호르몬은 호르몬에 반응하지 못하기 때문에 여전히 제한적입니다. 이 쥐들의 공통 분모는 수명이 늘어난 것과 관련이있는 성장을 저해했다는 것입니다.
모든 유전 연구 (조작 또는 관찰)의 수명을 연장시키는 것은 발육 장애 또는 늦은 삶의 자손과 관련이있다. 이 지연된 성장은 우리의 유전자에 만기일을 찍는다 고 주장되어왔다. 성장에 어려움을 겪거나 부모님이 우리를 생산하는 것을 지연 시키면 우리 몸은 유전자를 전달하기 위해 더 오래 살아야한다는 것을 알고있는 것 같습니다. 이러한 관찰을 설명하는 두 가지 보충 이론이 있습니다.
Antagonistic Pleiotropy의 이론은 어떤 유전자는 다른 나이에 모순 된 효과가 있다고 주장한다. 생식 성공을 향상시킬 수있는 유전자 – 남성의 테스토스테론을 증가시키는 유전자 – 근육 질량과 남성의 2 차 성적인 특징을 유발 함 – 동시에 테스토스테론이 암 발생 위험이 높아지는 생후 생존에 악영향을 미칠 수 있습니다. 자연 선택은 생식 후 단계에서 더 높은 사망률이 자손의 증가 된 수에 비해 체력에 거의 영향을 미치지 않으므로 적합성을 최대화하기 때문에 이러한 종류의 유전자를 선호하는 경향이 있습니다. 두 번째 이론은 일회용 Soma 이론입니다. 이 이론은 세포와 기관을 유지하고 치료할 수있는 한정된 자원이 있기 때문에 몸은 균형 잡힌 행동을 취한다고 전제합니다. 신체는 우리가 유전자를 전달할 수있을만큼 충분히 오래 자신을 보호합니다. 레너드 헤이 플릭 (Leonard Hayflick)은 나이 변화와 구별되는 수명이 게놈에 의해 간접적으로 결정된다고 주장하는 수명과 연령 관련 변화를 구별하기 위해 유사한 논거를하고있다.
수명에 관한 유전자 작업을 보완하는 또 다른 연구 영역은 칼로리 제한 (CR)에 대한 급성장 연구입니다. 1935 년 생쥐에서 처음 발견 된 CR은 효모, 곤충 및 사람이 아닌 영장류의 수명을 증가시키는 것으로 나타났습니다. 인간에서 CR은 아직 테스트를 받고 있지만, 초기 결과는 수명의 연장뿐만 아니라 연령 관련 예방 가능성이 있음을 시사합니다. 이 메커니즘은 수명 연장의 유전자 작업을 모방하는 것으로 보인다. 즉, CR은 후성 전환이 유발되는 낮은 수준의 수질 악화 요인 (stressor)을 유발한다.
모든 유전자 작업과 마찬가지로 많은 혼란을 일으킬 수 있습니다. 유전자형에서 표현형까지 그리고 환경이 있습니다. 성장이 저조하면 수명이 단축 될 수 있다고 받아 들일지라도 다른 요인은 그러한 이득을 무효화 할 수 있습니다. 그리고 이것은 250 명 이상이 성장 호르몬 수용체 유전자의 돌연변이에 의해 유발 된 1 차 성장 호르몬에 Laron 증후군 -IGF-1 결핍이 있다고 생각되는 남부 에콰도르 그룹의 사례입니다. 키가 4 피트. Laron 환자는 암 발병으로부터 보호받는 것처럼 보입니다. 그러나이 명백한 보호는 외상과 알코올 중독으로 인하여 수명이 길어지는 것을 의미하지 않습니다. 수명과 이론적 인 수명 사이에는 분열이 있습니다 … 인간의 행동.
© 미국 저작권 2015 Mario D. Garrett
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