Verlängerung der Lebensdauers-Frühlings-Räumungsverkauf

Verlängerung der Lebensdauers-Zeitschrift

LE Magazine Juni 1995
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Sind Veränderungen im mitochondrialen DNA eine Ursache des Alterns in den Menschen?

In den sechziger Jahren hielten Kernphysiker wie Leo Szilard (wer, half die Atombombe zu entwickeln) und Radiobiologen wie Howard Curtis von Brookhaven-nationalem Laboratorium die Theorie, dass das Altern durch gelegentliche Veränderungen in Kern-DNA verursacht wird. Diese Theorie war wegen der Aufregung populär, die durch Watson- und Halsentdeckung der Struktur von DNA, wegen der Realisierung verursacht wurde, dass DNA der Plan für das Leben ist, und weil Strahlung zerstörende Veränderungen in DNA produziert.

Folgende Forschung hat gezeigt, dass DNA-Reparatursysteme in Kern-DNA in hohem Grade leistungsfähig sind und dass infolgedessen es schwierig ist, genügende altersbedingten Veränderungen in Kern-DNA zu finden, um die Theorie zu stützen, dass solche Veränderungen eine Hauptursache des Alterns sind.

Theorie Denham Harmans des Alterns

Jedoch prüft möglicherweise eine andere Theorie des Alterns vorgeschlagen in den sechziger Jahren von Dr. Denham Harman der Universität von Nebraska, das zu der Zeit ignoriert wurde, größere Gültigkeit zu haben. Dr. Harman behauptete, dass der Grund die Antioxydantien, die er den Labormäusen einzog, die maximale Lebensdauer verlängern nicht gekonnt wurden, war, weil sie die Mitochondrien eindringen nicht konnten--die Kraftwerke innerhalb der Zellen--wo Sauerstoff mit Nährstoffen kombiniert, um die Energie zu erzeugen, die erfordert wird instandzuhalten, arbeitet unser Leben.

Dr. Harman glaubt, dass das, Antioxydantien in Mitochondrien zu kommen wegen der hohen Anzahl von den Reaktionen des freien Radikals kritisch ist, die in diesen Organellen produziert werden, die buchstäblich mit der Art der chemischen Tätigkeit des dynamischen Ketteknisterns explodieren, der Harman ist eine Hauptursache des Alterns glaubt.

Die DNA in den Mitochondrien

Mitochondrien sind unter intrazellulären Organellen in den Säugetier- Zellen einzigartig, weil sie ihre eigene DNA enthalten, die die Proteine bildet, die in oxydierende Phosphorylierung mit einbezogen werden--der chemische Prozess, durch den Energie erzeugt wird. Mitochondriales DNA (mtDNA) bindet nicht an Histonproteine tut (wie Kern-DNA) und wird schnell durch DNA-Polymerasegamma ohne Beweislesung oder ein leistungsfähiges Reparatursystem wiederholt. Da jeder Mitochondrion zwei oder drei Kopien seines mtDNA hat, gibt es einiges tausend solche Kopien in jeder Zelle.

Das menschliche mitochondrische Genom ist sehr klein und verschlüsselt im Wesentlichen die nur Gene, die in Energieerzeugung mit einbezogen werden. Es enthält die strukturellen Gene für sieben Proteine von Komplex I der Atmungskette, von einzelnen Untereinheitsprotein von Komplex III, von drei Untereinheiten des Komplexes IV und zwei Untereinheiten Atp-Synthase (Komplex V). Der Rest der mtDNA Codes für die Übertragung RNAs mit einbezogen in mitochondrische Proteinsynthese. Das kleine des mitochondrischen Genoms gegeben, ist eine Veränderung des menschlichen mtDNA fast sicher, eine funktionell wichtige Region des Genoms mit einzubeziehen.

Es ist jetzt allgemein anerkannt, dass mtDNA ununterbrochen schwerer Tätigkeit des freien Radikals einschließlich semiquinone Radikale und reagierende Sauerstoffspezies ausgesetzt wird. Es auch wird gewusst, dass die Rate der Veränderung im mtDNA viel höher als im Kern-nNA ist, dass mtDNA Veränderungen während des gesamten Lebens der Einzelperson ansammeln und dass die Rate von mtDNA Veränderungen mit voranbringendem Alter sich erhöht.

 Säugetier- Zelle

Veränderungen des mitochondrialen DNA und der Alterungsprozess

Neue Ergebnisse über die altersgebundene Veränderungsrate im mtDNA haben einige Wissenschaftler geführt, Theorie Dr. Harmans des Alterns ausführlich zu behandeln. Eins von ihnen ist Biochemiker Anthony W. Linnane von Monash-Universität in Australien, das das vorgeschlagen hat:

„Gelegentliche Veränderungen treten im Pool von mtDNA Molekülen auf, die in einer Zelle während des Lebens vorhanden sind. Darüber hinaus ergibt Abtrennung von mtDNA Molekülen von diesem Pool Gewebebioenergiemosaiken. Progressive Entleerung der Energieerzeugung durch mitochondrische oxydierende Phosphorylierung ist mit der allmählichen Abnahme der physiologischen und biochemischen Leistung der Organe verbunden und erheblich trägt zum Alterungsprozess und schließlich zum Tod bei. "
Ein nother Theoretiker, der die Rolle von mtDNA Veränderungen in den Krankheiten des Energiestoffwechsels studiert hat, ist molekularer Genetiker Douglas C. Wallace von Emory University School von Medizin in Atlanta, das seine Aufmerksamkeit auf oxydierende Phosphorylierung (OXPHOS) gerichtet hat, die energieerzeugende hauptsächlichbahn in den Mitochondrien. Dr. Wallace schlägt den vor:
„Wirkt geerbter das OXPHOS-Genotypus einer Einzelperson auf lebenslange erworbene körperliche mtDNA Veränderungen ein, um die Energiekapazität von Geweben und von Organen zu definieren. Das geerbte genetype definiert die Anfangsenergiefähigkeit der Einzelperson, während die angesammelten körperlichen Veränderungen diese Kapazität während des Lebens abfressen, bis der Energieertrag der Zellen unterhalb der minimalen Energieschwelle fällt, die für normale Gewebe- und Organfunktion notwendig ist. „….So werden das Altern und die allgemeinen degenerativen Erkrankungen vorgestellt, um aus dem gleichen Prozess, Energieabnahme zu resultieren. Die Art der Symptome und das Alter des Anfangs wird durch die geerbte Reihe von Energiegenallelen definiert, aber der Anfang von Symptomen und die folgende Weiterentwicklung der Krankheit werden durch die Ansammlung von körperlichen Veränderungen bestimmt. "

Gewebe-Bioenergie-Mosaiken

Diese Versionen der Rolle von mtDNA, wenn sie beide altern, fordern, dass die Hauptursache der Veränderungen im mtDNA der intensive Grad an der Tätigkeit des freien Radikals ist, die während der Energieerzeugung innerhalb der Mitochondrien erzeugt wird. Während die Veränderungen ansammeln, sinkt die Menge von Energie produziert innerhalb der Zelle bis in einigen Fällen die Zellwürfel. Dieser Prozess führt der Reihe nach zu die Verschlechterung von Organen, von Organsystemen und von gesamten Organismus.

Dr. Linnane hat sich auf die Entwicklung von Gewebe Bioenorgy-Mosaiken konzentriert, während, was, er glaubt, möglicherweise ein entscheidender Schritt im Alterungsprozess sind. Wie er es erklärt:

„Die gelegentliche Ansammlung von mtDNA Veränderungen mit Alter ergibt eine Reihe Zellen innerhalb der gegebenen Gewebe oder der Organe, die ein Gewebebioenergiemosaik… mit den Zellen produzieren, die von völlig bioenergetisch kompetentem nach streng gehindert reichen. Diese Zellen, abhängig von der Schwere der bioenergetischen Beeinträchtigung, fahren fort, ausreichend zu arbeiten oder, wenn sie unterhalb einer kritischen minimalen bioenergetischen Schwelle fallen, hören auf zu arbeiten und sterben. Die bioenergetische Schwelle schwankt von einem Gewebe oder von Organ zu anderen. Zellüberleben hängt auch nach dem Umfang eines Energiebedarfs ab, der auf es jede mögliche eine Zeit gesetzt wird. So erzeugt möglicherweise die metabolische Nachfrage, die schwere Übung, psychische Belastung, Infektion oder andere physiologische Traumen begleitet, Energiebedarf über der Kapazität der Zelle, mit katastrophalen Konsequenzen für diese Zelle hinaus. "

T-Frage Bioenergie-Mosaiken sind nachweisbar, indem sie beflecken, damit Oxydase des Zellfarbstoffs c und andere Atmungsenzyme die bioenergetische Tätigkeit innerhalb der Zellen bestimmen. Beweis des Bestehens der Bioenergiemosaiken wurde in einer Studie von menschlichen Herzen von den Themen des weit Unterscheidungsalters aufgedeckt. In einer Übersicht von 140 Herzexemplaren, wurde es gefunden, dass Herzzellen von den jungen Themen gleichmäßig und intensiv befleckt wurden, während Herzzellen von den älteren Leuten ungleich befleckt wurden--mit einigen Zellen schwach befleckt und anderen vollständig ungefärbt. Es wurde gefunden, dass das Vorkommen von schlecht befleckten und ungefärbten Herzzellen mit voranbringendem Alter sich erhöhte.

Welche Zellen sind gegen Bioenergie-Entleerung am anfälligsten?

Verschiedene Einzelpersonen altern mit unterschiedlicher Rate, und die Gewebe innerhalb der Einzelpersonen altern mit unterschiedlicher Rate. Die Zellen, die gegen mitochondrische Bioenergieentleerung mit voranbringendem Alter am anfälligsten sind, sind Gehirn, Skelettmuskel, und deren Herz- Muskelzellen-aII einen außergewöhnlich hohen Bedarf am Sauerstoff und haben infolgedessen, nach mitochondrischer oxydierender Phosphorylierung als Quelle des Adenosintriphosphats (Atp) in hohem Grade abhängig sind für ihre Energiebedarfe. (Andere Gewebe, die verhältnismäßig wenige Mitochondrien enthalten, hängen in größerem Maße von der Glykolyse als Quelle von Atp für Energieerzeugung ab).

Effekt des Verbrauchens mitochondrischen Atps

Atp ist die energieerzeugende Chemikalie innerhalb der Mitochondrien. Es ist für die Synthese von den Makromolekülen erforderlich, die für spezifische physiologische Funktionen innerhalb der Zellen wesentlich sind. Die progressive Ansammlung des Schadens des mitochondrischen Genoms während der Lebenszeit einer Person verursacht eine Abnahme in der gesamten Kette von den biochemischen Ereignissen, die in die Energiegewinnung mit einbezogen werden, die der Reihe nach die Vitalität des Organismus verbraucht.

Wissenschaftler haben entdeckt, dass es mehr als zehn verschiedene Arten altersgebundener mutational Schaden im mtDNA in den Geweben von gealterten Einzelpersonen, keine von gibt, litten wem unter allen ernsten Krankheiten. Dieses schlägt vor, dass diese Art des Schadens auftritt in normalerweise alterndem Gewebe, ist und dass sie eine der Ursachen des Alterungsprozesses möglicherweise.

Alters-verbundener mitochondrischer Schaden in den menschlichen Herzen

Eine neue Studie durch Wissenschaftler an der Universität von Nagoya in Japan, deren Ergebnisse in der Zeitschrift veröffentlicht wurden, die molekular sind und in der zellulären Biochemie, eine exponentiale Zunahme des Vorkommens von mutational mtDNA in den menschlichen Herzen mit voranbringendem Alter, mit einer markierten Beschleunigung dieser Veränderungen gezeigt der Herzen von Themen über dem Alter von 80.

Die japanischen Wissenschaftler stellten fest, dass Veränderungen im mtDNA in die Abnahme in der Herzfunktion in voranbringendes Alter, dass sie eine wichtige Rolle im Herzversagen in den Alternpersonen spielen und dass Herzdrogen wie Fingerhut, Benzkatechinamine und Phosphodiesterasehemmnisse, die effektiv sind, wenn sie Herzfunktion in den jungen Leuten verbessern, können nicht erwartet werden, in den älteren Personen zu arbeiten miteinbezogen werden. Ihre Schlussfolgerung ist die: „Schutz von mtDNA gegen oxydierenden Schaden ist von höchster Bedeutung, wenn er die Alter-verbundene Abnahme in der Herzleistung verhindert. "

Alters-verbundener mitochondrischer Schaden in den menschlichen Gehirnen

Wissenschaftler beim Massachusetts Institute of Technology (MIT) haben Ergebnisse (in NeuroReport) dass es „leicht quantitativ bestimmbare Niveaus“ einer spezifischen zerstörenden Veränderung (die 4977-Kb-Streichung) im mtDNA in nicht-teilenden Gehirnzellen (Neuronen) in den Einzelpersonen mehr als 60 Jahre alt gibt, aber nicht in den jüngeren Einzelpersonen oder in den Fötussen veröffentlicht. Sie fanden keine größere Rate von Veränderungen in den Gehirnen von Einzelpersonen mit Alzheimerkrankheit als in den Kontrollen. Die MIT-Wissenschaftler stellten dass fest:

„Unsere Ergebnisse und die von anderen unterstreichen die Ähnlichkeit in einem grundlegenden biochemischen Prozess der normalen Gehirn Alterns und Alzheimerkrankheit die unten Regelung von Atp-Produktion in den Neuronen und in anderen nicht-teilenden Zellen; diese Ergebnisse durch uns und andere stellen eine rationale Erklärung für den späten Anfang dieser Bedingungen zur Verfügung. "