Walaupun sesetengah orang mungkin lebih tua dalam usia kronologi, umur biologi mereka mungkin jauh lebih muda. FangXiaNuo/E+ melalui Getty Images

Anda mungkin mengenali seseorang yang nampaknya begitu umur perlahan-lahan, kelihatan tahun lebih muda daripada tarikh lahir mereka mencadangkan. Dan anda mungkin telah melihat sebaliknya - seseorang yang badan dan mindanya kelihatan lebih dimusnahkan oleh masa daripada yang lain. Mengapa sesetengah orang kelihatan meluncur walaupun tahun emas mereka dan yang lain secara fisiologi berjuang di pertengahan umur?

Saya mempunyai bekerja dalam bidang penuaan untuk semua kerjaya saintifik saya, dan saya mengajar biologi selular dan molekul penuaan di Universiti Michigan. Penyelidikan penuaan tidak cenderung untuk mencari satu penawar yang membetulkan semua yang mungkin sakit anda pada usia tua. Sebaliknya, satu atau dua dekad terakhir kerja menunjukkan penuaan sebagai proses pelbagai faktor - dan tiada campur tangan tunggal dapat menghentikan semuanya.

Apa itu penuaan?

Terdapat banyak definisi penuaan yang berbeza, tetapi para saintis secara amnya bersetuju beberapa ciri biasa: Penuaan adalah proses bergantung pada masa yang mengakibatkan peningkatan kerentanan kepada penyakit, kecederaan dan kematian. Proses ini adalah intrinsik, apabila badan anda sendiri menyebabkan masalah baru, dan ekstrinsik, apabila penghinaan alam sekitar merosakkan tisu anda.

Tubuh anda terdiri daripada trilion sel, dan setiap satunya bukan sahaja bertanggungjawab untuk satu atau lebih fungsi khusus untuk tisu yang didiaminya, tetapi juga mesti melakukan semua kerja untuk memastikan dirinya hidup. Ini termasuk memetabolismekan nutrien, menyingkirkan bahan buangan, bertukar isyarat dengan sel lain dan menyesuaikan diri dengan tekanan.

Penuaan disebabkan oleh beberapa faktor fisiologi.

Masalahnya ialah setiap proses dan komponen dalam setiap sel anda boleh terganggu atau rosak. Jadi sel-sel anda menghabiskan banyak tenaga setiap hari untuk mencegah, mengenali dan membetulkan masalah tersebut.

Penuaan boleh dianggap sebagai kehilangan secara beransur-ansur keupayaan untuk mengekalkan homeostasis – keadaan keseimbangan antara sistem badan – sama ada dengan tidak dapat mencegah atau mengenali kerosakan dan fungsi yang lemah, atau dengan tidak menyelesaikan masalah dengan secukupnya atau cepat apabila ia berlaku. Penuaan terhasil daripada gabungan isu-isu ini. Dekad penyelidikan telah menunjukkan bahawa hampir setiap proses selular menjadi lebih terjejas dengan usia.

Membaiki DNA dan mengitar semula protein

Kebanyakan penyelidikan mengenai penuaan selular tertumpu kepada mengkaji bagaimana DNA dan protein berubah mengikut usia. Para saintis juga mula menangani potensi peranan yang dimainkan oleh banyak biomolekul penting lain dalam sel dalam penuaan juga.

Salah satu tugas utama sel ialah mengekalkan DNAnya – manual arahan yang dibaca oleh mesin sel untuk menghasilkan protein tertentu. Penyelenggaraan DNA melibatkan melindungi daripada, dan membaiki dengan tepat, kerosakan pada bahan genetik dan molekul yang mengikatnya.

Protein adalah pekerja sel. Mereka melakukan tindak balas kimia, menyediakan sokongan struktur, menghantar dan menerima mesej, menahan dan melepaskan tenaga, dan banyak lagi. Jika protein rosak, sel menggunakan mekanisme yang melibatkan protein khas sama ada cuba membetulkan protein yang rosak atau menghantarnya untuk dikitar semula. Mekanisme serupa menghalang protein atau memusnahkannya apabila ia tidak diperlukan lagi. Dengan cara itu, komponennya boleh digunakan kemudian untuk membina protein baharu.

Penuaan mengganggu rangkaian biologi yang halus

Perbincangan silang antara komponen di dalam sel, sel secara keseluruhan, organ dan persekitaran adalah rangkaian maklumat yang kompleks dan sentiasa berubah.

Apabila semua proses yang terlibat dalam mencipta dan mengekalkan fungsi DNA dan protein berfungsi secara normal, petak-petak yang berbeza dalam sel menjalankan peranan khusus - dipanggil organel – boleh mengekalkan kesihatan dan fungsi sel. Untuk organ berfungsi dengan baik, majoriti sel yang membentuknya perlu berfungsi dengan baik. Dan untuk keseluruhan organisma untuk terus hidup dan berkembang maju, semua organ dalam badannya perlu berfungsi dengan baik.

Penuaan boleh menyebabkan disfungsi pada mana-mana peringkat ini, daripada sub-selular kepada organisma. Mungkin a pengekodan gen protein penting untuk pembaikan DNA telah rosak, dan kini semua gen lain dalam sel lebih cenderung untuk dibaiki secara tidak betul. Atau mungkin sel itu sistem kitar semula tidak dapat merendahkan komponen yang tidak berfungsi lagi. Malahan sistem komunikasi antara sel, tisu dan organ boleh menjadi terjejas, menyebabkan organisma kurang mampu bertindak balas terhadap perubahan dalam badan.

Peluang rawak boleh membawa kepada beban kerosakan molekul dan selular yang semakin meningkat yang semakin berkurangan dibaiki dengan baik dari semasa ke semasa. Apabila kerosakan ini terkumpul, sistem yang bertujuan untuk memperbaikinya juga mengalami kerosakan. Ini membawa kepada a kitaran peningkatan haus dan lusuh apabila sel semakin tua.

Intervensi anti-penuaan

Saling kebergantungan proses selular kehidupan adalah pedang bermata dua: Merosakkan satu proses secukupnya, dan semua proses lain yang berinteraksi atau bergantung padanya menjadi terjejas. Walau bagaimanapun, kesalinghubungan ini juga bermakna bahawa mengukuhkan satu proses yang sangat saling berkaitan boleh meningkatkan fungsi yang berkaitan juga. Sebenarnya, inilah cara intervensi anti-penuaan yang paling berjaya berfungsi.

Tiada peluru perak untuk menghentikan penuaan, tetapi campur tangan tertentu nampaknya melambatkan penuaan di makmal. Walaupun terdapat ujian klinikal berterusan yang menyiasat pendekatan yang berbeza pada manusia, kebanyakan data sedia ada datang daripada haiwan seperti nematod, lalat, tikus dan primata bukan manusia.

Salah satu intervensi terbaik yang dikaji ialah sekatan kalori, yang melibatkan pengurangan jumlah kalori yang biasanya dimakan oleh haiwan tanpa kehilangan nutrien yang diperlukan. Ubat yang diluluskan oleh FDA yang digunakan dalam pemindahan organ dan beberapa rawatan kanser dipanggil rapamycin nampaknya berfungsi dengan menggunakan sekurang-kurangnya a subset daripada laluan yang sama bahawa sekatan kalori diaktifkan dalam sel. Kedua-duanya menjejaskan hab isyarat yang mengarahkan sel untuk mengekalkan biomolekul yang dimilikinya daripada membesar dan membina biomolekul baharu. Dari masa ke masa, versi selular "kurangkan, guna semula, kitar semula" ini mengalih keluar komponen yang rosak dan meninggalkan bahagian komponen berfungsi yang lebih tinggi.

Kesan sekatan kalori terhadap penuaan masih dalam kajian.

Intervensi lain termasuk menukar tahap metabolit tertentu, secara selektif memusnahkan sel tua yang telah berhenti membahagikan, menukar mikrobiotik usus and pengubahsuaian tingkah laku.

Persamaan semua campur tangan ini ialah ia mempengaruhi proses teras yang penting untuk homeostasis selular, sering menjadi tidak terkawal atau tidak berfungsi dengan usia dan disambungkan kepada sistem penyelenggaraan selular yang lain. Selalunya, proses ini adalah pemacu utama untuk mekanisme yang melindungi DNA dan protein dalam badan.

Tiada punca tunggal penuaan. Tiada dua orang berumur dengan cara yang sama, dan sememangnya, tiada dua sel juga. Terdapat banyak cara untuk biologi asas anda menjadi salah dari semasa ke semasa, dan ini menambah untuk mewujudkan rangkaian unik faktor berkaitan penuaan untuk setiap orang yang membuat pencarian satu-saiz-cocok-semua rawatan anti-penuaan amat mencabar.

Walau bagaimanapun, menyelidik campur tangan yang menyasarkan pelbagai proses selular yang penting secara serentak boleh membantu meningkatkan dan mengekalkan kesihatan untuk sebahagian besar kehidupan. Kemajuan ini boleh membantu orang hidup lebih lama dalam proses itu.

Tentang Pengarang

Ellen Quarles, Penolong Profesor dalam Biologi Molekul, Selular dan Perkembangan, Universiti Michigan

Artikel ini diterbitkan semula daripada Perbualan di bawah lesen Creative Commons. Membaca artikel asal.