Влезте с вашето потребителско име и парола

  • Най-новото съдържание
  • Текущ брой
  • Архив
  • Автори
  • Подкасти
  • относно

Главно меню

  • Най-новото съдържание
  • Текущ брой
  • Архив
  • Автори
  • Подкасти
  • относно

Влезте с вашето потребителско име и парола

Ти си тук

  • У дома
  • Архив
  • Том 77, брой 3
  • Определя ли се продължителността на живота вътреутробно?
  • Член
    Текст
  • Член
    информация
  • Цитат
    Инструменти
  • Дял
  • Отговори
  • Член
    метрика
  • Сигнали
  1. Aihie Sayer,
  2. C Купър,
  3. D J P Баркър
  1. MRC Отдел за епидемиология на околната среда, Университет в Саутхемптън, Обща болница в Саутхемптън, Саутхемптън SO16 6YD
  1. Д-р Aran Aihie Sayer. Имейл: aasmrc.soton.ac.uk

Статистика от Altmetric.com

Понастоящем е известно, че ниските темпове на растеж в ранния живот са свързани с увеличаване на свързаните с възрастта заболявания в по-късен живот.1 Смята се, че това отразява програмирането, процеса, при който стимул или обида действа в критичен период от развитието в ранния живот, има дългосрочно или за цял живот значение.2 В експерименти с животни, които са изследвали механизмите, отговорни за програмирането, вниманието е насочено към пренаталното недохранване и влиянието му върху генната експресия, клетъчното делене и диференциация и тъканната структура.

fetal

Растеж на плода и болест при възрастни

Проучвания след отбиване и ограничаване на диетата

Известно е, че храненето влияе върху стареенето. Удължаването на продължителността на живота чрез ограничаване на диетата след отбиване е показано за пръв път при гризачи през 1917 г.17 18 и резултатите са възпроизведени при много видове, най-скоро примати.19 Няколко диетични манипулации с различно намаляване на приема на калории и протеини се оказаха ефективни.20 Едно проучване разгледа расовите различия в бъбречното и чернодробното стареене между японците и кавказците. Повишени промени се наблюдават в японските хистологични проби. Предполага се, че относително нископротеиновата диета, ядена от японците, е отговорна за забавено развитие и ускорено стареене.20 Има само едно проучване за ограничено хранене при хора.21 Здрави субекти на възраст над 65 години, живеещи в религиозна институция за възрастните хора получават обичайната си диета, съдържаща 2300 калории в нечетни дни и 1000 калории от мляко и плодове в четни дни. Контролните субекти продължават с обичайната диета всеки ден. Експерименталните субекти са прекарали значително по-малко време в лазарет от контролите и шест от тях са починали в сравнение с 13 контроли за три години наблюдение, въпреки че тази разлика не е била значителна.

В допълнение към удължаването на средната и максималната продължителност на живота, хранителните интервенции при животните забавят процесите и нарушенията на стареенето и поддържат функцията. Механизмите остават неизвестни. 22 23 Първоначалните предположения, че ефектите са били медиирани чрез намален растеж след отбиване, са били преразгледани, когато е доказано, че ограничаването на диетата има подобни ефекти, дори когато е започнато в живота на възрастните. Други предложени механизми включват промяна в скоростта на метаболизма, производството на свободни радикали и оборота на протеини, но има малко доказателства в подкрепа на някой от тях.

Подхранване и стареене

Обширното разследване на ограничаването на диетата след отбиване не е придружено от еквивалентна работа, определяща ефекта от същата намеса върху живота на плода и кърмачеството.24 Малкото геронтологични проучвания по този въпрос при животни предполагат обратен ефект. Ранно проучване при мишки показа, че промяна в диетата малко след раждането, достатъчна за забавяне на растежа, води до намалена продължителност на живота.25 Проучвания при плъхове показват, че намаляването на майчината диета по време на бременност е породило потомство с по-ранен спад, свързан с възрастта на хемоглобина26 и по-кратък живот.27 Намаленото хранене в пренаталния и ранния постнатален живот е довело до повишени серумни концентрации на свързаните с възрастта чернодробни и бъбречни ензими, 28 и през 70-те години за първи път се предлага, че много ранното ограничаване на диетата може да бъде свързано с ускорено стареене в по-късния живот. 29 Тази концепция обаче не е широко приета в геронтологичните изследвания по онова време.

Последните проучвания са изследвали ефектите от недохранването на майката върху редица физиологични променливи в потомството. Ниското съдържание на протеини в диетата на бременни плъхове води до потомство с постоянно повишено кръвно налягане.30 Освен това намалява β клетъчната маса на панкреаса и намалява значително васкуларизацията на островчетата.31 Подобна диета, давана само три седмици след отбиването, трайно уврежда инсулиновия отговор на глюкозата. 32 Доказателствата от проучвания върху животни следователно сочат, че храненето има дълбоки ефекти върху продължителността на живота и свързаните с възрастта структурни и функционални промени. Изглежда, че ограничаването на диетата има противоположни ефекти, когато се работи или във феталния, и в ранния постнатален живот, или в по-късния живот. Недохранването преди отбиването е свързано с по-бързо стареене и намалена продължителност на живота, докато ограничаването на диетата в живота на възрастните е от полза.

Растеж и стареене на плода

Предишни проучвания в Хартфордшир установиха, че намаленият растеж в утробата и по време на ранна детска възраст е свързан с увеличаване на свързаните с възрастта заболявания, 7 но ние знаем малко за връзките с нормалните процеси на стареене. Неотдавнашно проучване в Северен Хертфордшир се занимава с това.33 Маркери на стареенето в редица различни телесни системи, включително окото, ухото, мускулите и кожата, са измерени при извадка от мъже и жени на възраст от 64 до 74 години. По-ниското тегло на 1 година се свързва с повишена непрозрачност на лещите, по-лош слух, намалена сила на сцепление и по-тънка кожа. Тези корелации са независими от социалната класа. Това проучване предоставя предварителни доказателства, че недохранването и намаленият растеж в утробата и по време на раждането водят до по-бързо стареене в определени системи.

Теории за стареенето

Теориите за остаряване могат да бъдат разделени на две основни групи според това дали стареенето се разглежда като генетично предопределено или като кумулативен отговор на събитията във времето. Доказателство за ролята на гените в стареенето идва от съществуването на специфични за видовете продължителност на живота, 34 ограничена наследственост на живота35 и човешки прогероидни синдроми, при които прост генен дефект е свързан с фенотипни промени, подобни на стареенето, които се случват много по-рано в живота. може да се определи дали стареенето се счита за еволюирало като самостоятелен полезен процес (адаптивни теории) или като страничен продукт от други процеси (неадаптивни теории). Една от най-старите адаптивни теории за стареенето предполага, че еволюционният натиск за застаряващите гени би дошъл от застаряването, допринасяйки за годността на вида, като премахва репродуктивно неактивни възрастни индивиди. Подобен аргумент обаче е кръгов. Ако не настъпи стареене, няма да има нужда да се отстраняват стари индивиди.

Неадаптивните теории предполагат, че естественият подбор на засегнатите гени е възникнал по причини, различни от причините за стареенето. Теорията за сома за еднократна употреба37 предполага, че стареенето е резултат от натрупването на дефекти в макромолекулите и че те се появяват поради ограничен капацитет за соматична поддръжка и ремонт. Математическо моделиране може да се използва за определяне на оптималното разпределение на хранителните ресурси между размножаването и възстановяването, за да се увеличи максимално оцеляването на вида. Това ще бъде повлияно от степента на опасност за околната среда, на която е изложен видът. Например, видовете, които изпитват високи нива на опасност за околната среда, като хищничество, се обслужват по-добре чрез ранно и бързо възпроизвеждане. Оптималното разпределение, определено по този начин, води до по-малко инвестиции в ремонт, отколкото е необходимо за перфектна поддръжка, а резултатът е стареенето. Тази теория предполага, че ремонтът е от основно значение за стареенето.

Сега има експериментални доказателства в подкрепа на ролята за възстановяване на ДНК в процеса на стареене. Съществува връзка между продължителността на живота и ефективността на цялостните геномни ДНК системи за възстановяване.38 ДНК възстановяването също е по-малко ефективно в клетки от застаряващи индивиди или възрастни култури.39 Това изследване доведе до наскоро идентифициране на дефектния ген при синдрома на Вернер, преждевременно състояние на стареене. Генният продукт прилича на хеликаза, която е необходима за възстановяване на ДНК

Възстановяването на други дълголетни молекули също може да бъде важно. Предполага се, че стареенето е резултат от придобити увреждания на всички дълготрайни макромолекули. Например, натрупаните кръстосани връзки могат да причинят структурна стабилизация и променени действия в междуклетъчните структурни протеини и колаген, както и в ДНК.41-43

Програмиране на ремонтни процеси

Неуспехът на възстановяването на тъканно ниво може да бъде програмиран. Отношенията на маркерите за ранен растеж и стареене в лещата, кохлеята, мускулите и кожата, открити в Хартфордшир, може да са възникнали, защото всички тези органи съдържат големи пропорции на дългогодишни молекули или клетки. Лещата съдържа кристали, които веднъж образувани, никога не се преобръщат.44 Те се синтезират във външната кора на лещата и постепенно се придвижват към центъра, тъй като нови кристали се образуват около външната страна на лещата през целия живот. Следователно центърът на лещата за възрастни съдържа молекули, образувани вътреутробно. Кохлеята има дългогодишни молекули на колаген41 и космени клетки, които не са заменени.45 46 Мускулите и кожата съдържат колаген и еластин, които също имат много бавен оборот.41 Тъканите, съдържащи висок дял на дългоживеещите молекули или клетки, вероятно ще изискват особено добро ремонтни системи, тъй като оборотът е ограничен или не съществува. Ние постулираме, че ранното недохранване води до нарушено развитие на молекулярни и клетъчни възстановителни механизми, които могат да засегнат всички тъкани, но които са най-важни в по-късния живот при тези, съдържащи висок дял на дълготрайни компоненти.

Сега има добри доказателства, че растежът на плода и стареенето са свързани. Това може да се дължи на хранително програмиране на стареенето и възможен механизъм е нарушеното развитие на ремонтните системи. Тази работа сега трябва да се продължи напред. Планират се молекулярни изследвания на способността за възстановяване на ДНК, като се използват маркери като скорости на мутация на специфични гени, дължина на теломерите и разкъсвания на веригите на ДНК. Това ще позволи да се изследва постулираната връзка между ранния растеж и възстановяването на ДНК. Ефектите от ограничаването на диетата преди отбиване върху растежа, стареенето и продължителността на живота могат да бъдат изследвани по-пълно в по-нататъшни проучвания върху животни, където е възможна експериментална манипулация на ранната диета. И накрая, проследяването на кохортата в Северен Хартфордшир ще позволи да се определи скоростта на стареене и връзката му с ранния растеж.