در حالی که برخی از افراد ممکن است در سن تقویمی مسن تر باشند، سن بیولوژیکی آنها ممکن است بسیار جوان تر باشد. FangXiaNuo/E+ از طریق Getty Images

احتمالاً کسی را می شناسید که به نظر می رسد آرام آرام پیر می شود، سالها جوانتر از آنچه تاریخ تولد آنها نشان می دهد ظاهر می شوند. و احتمالاً عکس آن را دیده‌اید - کسی که بدن و ذهنش در زمان بسیار بیشتر از دیگران ویران شده است. چرا به نظر می رسد برخی از افراد با وجود سال های طلایی خود سرگردان هستند و برخی دیگر از نظر فیزیولوژیکی در میانسالی دچار مشکل می شوند؟

من باید در زمینه پیری کار کرده است برای تمام دوران علمی ام، و زیست شناسی سلولی و مولکولی پیری را در دانشگاه میشیگان تدریس می کنم. تحقیقات مربوط به سالمندی به دنبال یافتن درمانی نیست که همه چیزهایی را که ممکن است در دوران پیری شما را آزار دهد برطرف کند. در عوض، یکی دو دهه اخیر کار به پیری به عنوان یک فرآیند چند عاملی اشاره می کند - و هیچ مداخله ای نمی تواند همه آن را متوقف کند.

پیری چیست؟

تعاریف مختلفی از پیری وجود دارد، اما دانشمندان عموماً بر آن اتفاق نظر دارند برخی از ویژگی های مشترک: پیری فرآیندی وابسته به زمان است که منجر به افزایش آسیب پذیری در برابر بیماری، آسیب و مرگ می شود. این فرآیند هم ذاتی است، زمانی که بدن شما مشکلات جدیدی ایجاد می کند و هم زمانی که توهین های محیطی به بافت های شما آسیب می زند، بیرونی است.

بدن شما از تریلیون سلولو هر یک نه تنها مسئول یک یا چند عملکرد خاص بافتی است که در آن ساکن است، بلکه باید تمام کارهای زنده نگه داشتن خود را نیز انجام دهد. این شامل متابولیسم مواد مغذی، خلاص شدن از شر مواد زائد، تبادل سیگنال با سلول های دیگر و سازگاری با استرس است.

پیری ناشی از تعدادی از عوامل فیزیولوژیکی است.

مشکل این است که تک تک فرآیندها و اجزای موجود در هر سلول شما می تواند قطع شود یا آسیب ببیند. بنابراین سلول های شما هر روز انرژی زیادی را صرف پیشگیری، تشخیص و رفع این مشکلات می کنند.

پیری را می توان به عنوان از دست دادن تدریجی توانایی در نظر گرفت حفظ هموستاز - حالت تعادل در بین سیستم های بدن - یا به دلیل عدم توانایی در پیشگیری یا تشخیص آسیب و عملکرد ضعیف، یا با عدم رفع کافی یا سریع مشکلات در زمان وقوع. پیری ناشی از ترکیبی از این مسائل است. دهه‌ها تحقیق نشان داده است که تقریباً هر فرآیند سلولی با افزایش سن آسیب بیشتری می‌گیرد.

ترمیم DNA و بازیافت پروتئین ها

بیشتر تحقیقات در مورد پیری سلولی بر مطالعه چگونگی تغییر DNA و پروتئین ها با افزایش سن متمرکز است. دانشمندان همچنین شروع به پرداختن به نقش بالقوه بسیاری از مولکول های زیستی مهم دیگر در سلول در پیری می کنند.

یکی از وظایف اصلی سلول حفظ DNA آن است – دستورالعملی که ماشین سلول برای تولید پروتئین های خاص می خواند. نگهداری DNA شامل محافظت در برابر آسیب و ترمیم دقیق آن به مواد ژنتیکی و مولکول های متصل به آن است.

پروتئین ها کارگران سلول هستند. آنها واکنش های شیمیایی را انجام می دهند، پشتیبانی ساختاری را ارائه می دهند، پیام ها را ارسال و دریافت می کنند، انرژی را نگه می دارند و آزاد می کنند و خیلی چیزهای دیگر. اگر پروتئین آسیب دیده باشد، سلول استفاده می کند مکانیسم های مربوط به پروتئین های خاص که یا سعی می کنند پروتئین شکسته را تعمیر کنند یا آن را برای بازیافت بفرستند. مکانیسم‌های مشابهی پروتئین‌ها را از مسیر خارج می‌کند یا زمانی که دیگر به آن‌ها نیاز نیست، آنها را از بین می‌برد. به این ترتیب، می توان از اجزای آن بعدا برای ساخت یک پروتئین جدید استفاده کرد.

پیری یک شبکه زیستی ظریف را مختل می کند

گفتگوی متقابل بین اجزای داخل سلول ها، سلول ها به عنوان یک کل، اندام ها و محیط، شبکه ای پیچیده و همیشه در حال تغییر از اطلاعات است.

هنگامی که تمام فرآیندهای درگیر در ایجاد و حفظ عملکرد DNA و پروتئین به طور عادی کار می کنند، بخش های مختلف در یک سلول نقش های تخصصی را ایفا می کنند - اندامک نامیده می شود - می تواند سلامت و عملکرد سلول را حفظ کند. برای اینکه یک اندام به خوبی کار کند، اکثر سلول های تشکیل دهنده آن باید به خوبی کار کنند. و برای زنده ماندن و رشد یک ارگانیسم، همه اندام های بدن آن باید به خوبی کار کنند.

افزایش سن می تواند منجر به اختلال عملکرد در هر یک از این سطوح، از زیر سلولی گرفته تا ارگانیسمی شود. شاید یک ژن کد کننده پروتئین مهم برای ترمیم DNA آسیب دیده است، و در حال حاضر تمام ژن های دیگر در سلول به احتمال زیاد به اشتباه ترمیم می شوند. یا شاید مال سلول سیستم های بازیافت دیگر قادر به تخریب اجزای ناکارآمد نیستند. حتی سیستم های ارتباطی بین سلول‌ها، بافت‌ها و اندام‌ها ممکن است به خطر بیفتد، و ارگانیسم کمتر قادر به پاسخگویی به تغییرات درون بدن باشد.

شانس تصادفی می تواند منجر به بار فزاینده آسیب مولکولی و سلولی شود که به تدریج در طول زمان به خوبی ترمیم نمی شود. با انباشته شدن این آسیب، سیستم هایی که قرار است آن را برطرف کنند نیز آسیب می بینند. این منجر به الف می شود چرخه افزایش سایش و پارگی با پیر شدن سلول ها

مداخلات ضد پیری

وابستگی متقابل فرآیندهای سلولی زندگی یک شمشیر دولبه است: به اندازه کافی به یک فرآیند آسیب وارد کنید و همه فرآیندهای دیگری که با آن تعامل دارند یا به آن وابسته هستند دچار اختلال می شوند. با این حال، این اتصال همچنین به این معنی است که تقویت یک فرآیند بسیار به هم پیوسته می تواند عملکردهای مرتبط را نیز بهبود بخشد. در واقع موفق ترین مداخلات ضد پیری اینگونه عمل می کنند.

هیچ گلوله نقره ای برای متوقف کردن پیری وجود ندارد، اما به نظر می رسد برخی مداخلات پیری را در آزمایشگاه کند می کند. در حالی که کارآزمایی‌های بالینی در حال انجام است که رویکردهای مختلف را در افراد بررسی می‌کنند، بیشتر داده‌های موجود از حیواناتی مانند نماتدها، مگس‌ها، موش‌ها و نخستی‌های غیرانسانی می‌آیند.

یکی از بهترین مداخلات مورد مطالعه این است محدودیت کالریکه شامل کاهش مقدار کالری است که حیوان معمولاً بدون محرومیت از مواد مغذی لازم می خورد. یک داروی مورد تایید FDA که در پیوند اعضا و برخی درمان‌های سرطان استفاده می‌شود راپامایسین نامیده می شود به نظر می رسد با استفاده از حداقل a کار می کند زیر مجموعه ای از مسیرهای مشابه که محدودیت کالری در سلول فعال می شود. هر دو بر روی هاب های سیگنال دهی تأثیر می گذارند که سلول را به حفظ مولکول های زیستی خود هدایت می کند تا رشد و ساخت مولکول های زیستی جدید. با گذشت زمان، این نسخه سلولی «کاهش، استفاده مجدد، بازیافت» اجزای آسیب‌دیده را حذف می‌کند و نسبت بیشتری از اجزای عملکردی را پشت سر می‌گذارد.

اثرات محدودیت کالری بر افزایش سن هنوز تحت مطالعه است.

سایر مداخلات شامل تغییر در سطح متابولیت های خاص، به طور انتخابی از بین بردن سلول های پیر که از تقسیم، تغییر کرده اند میکروبیوم روده و اصلاحات رفتاری.

وجه مشترک همه این مداخلات این است که فرآیندهای اصلی را که برای هموستاز سلولی حیاتی هستند، تحت تأثیر قرار می دهند، اغلب با افزایش سن دچار اختلال در تنظیم یا عملکرد نادرست می شوند و به سایر سیستم های نگهداری سلولی متصل می شوند. اغلب، این فرآیندها محرک اصلی مکانیسم هایی هستند که از DNA و پروتئین ها در بدن محافظت می کنند.

هیچ دلیل واحدی برای پیری وجود ندارد. هیچ دو نفری یکسان پیر نمی شوند و در واقع، هیچ دو سلولی هم پیر نمی شوند. راه‌های بی‌شماری وجود دارد که زیست‌شناسی پایه شما در طول زمان به خطا برود، و این راه‌ها برای ایجاد یک شبکه منحصربه‌فرد از عوامل مرتبط با پیری برای هر فردی که باعث پیدا کردن یک درمان ضد پیری یک اندازه مناسب برای همه فوق العاده چالش برانگیز

با این حال، تحقیق در مورد مداخلاتی که چندین فرآیند مهم سلولی را به طور همزمان هدف قرار می دهد، می تواند به بهبود و حفظ سلامت برای بخش بیشتری از زندگی کمک کند. این پیشرفت ها می تواند به مردم کمک کند تا در این فرآیند زندگی طولانی تری داشته باشند.

درباره نویسنده

الن کوارلز، استادیار زیست شناسی مولکولی، سلولی و تکاملی، دانشگاه میشیگان

این مقاله از مجله منتشر شده است گفتگو تحت مجوز Creative Commons دفعات بازدید: مقاله.