Alterung ist nur Schadensansammlung
Alterung ist die Anhäufung von Schäden und nichts mehr. Wenn das Schadensniveau ansteigt, funktionieren Zellen und das daraus hergestellte Gewebe schlecht, was wiederum ein erhöhtes Risiko für Krankheit und Tod verursacht. Das ist die Müllkatastrophe des Alterns.
Was verursacht dieses steigende Schadensniveau? Wenn wir das beantworten können, wissen wir, was das Altern verursacht.
Beachten Sie, dass dies eine andere Frage ist zu fragen, ob das Altern durch Evolution programmiert wird oder nicht.
Wenn wir oder irgendwelche Organismen jung sind, können unsere Zellen Schäden reparieren, aber wenn wir älter werden, ist der Schadensreparaturmechanismus selbst beschädigt. Dies führt zu steigenden Schäden und einer Unfähigkeit, es zu beheben.
Der Hauptmechanismus für Schadensreparatur ist Autophagie , vom Griechischen für „Selbst-Essen“. Autophagie ist der zelluläre Selbstreinigungsprozess, bei dem zelluläre Organellen wie Mitochondrien und Proteine innerhalb der Zelle abgebaut werden und ihre Komponenten zur Herstellung neuer Organellen und Proteine recycelt werden.
Autophagie ist ein tägliches Auftreten – oder sollte – mit Gipfeln und Tischen der Aktivität. Die Abwesenheit von Nahrung erhöht stark die Autophagie, so dass bei jungen Organismen zumindest ihre Rate über Nacht dramatisch ansteigt. Fasten sogar länger als über Nacht weiter erhöht die Rate der Autophagie.
Andere Interventionen neben Fasten erhöhen auch Autophagie, zum Beispiel Übung und bestimmte Medikamente und Ergänzungen.
Aber bei älteren Organismen nimmt die Fähigkeit zur Erhöhung der Autophagie als Reaktion auf das Fasten oder andere Reize ab. Dies führt zu einem steigenden Schaden, der die Zellfunktion beeinträchtigt und für das Altern charakteristisch ist.
Autophagie ist entscheidend für den Organismus. Behandlungen, die die Lebensdauer verlängern, z. B. Kalorienrestriktion, Fasten oder sogar die genetische Manipulation der Insulinsignalisierung, erfordern den Organismus, einen intakten Autophagiemechanismus zu besitzen. Keine autophagie, keine lebensdauerverlängerung. Was führt zu einer ablehnenden Autophagie und einem steigenden Schaden?
Der anfallende Schaden selbst führt zu einer abnehmenden Autophagie
Wenn zelluläre Organellen und Proteine, die an ihrem Verfallsdatum vorbei sind, abgebaut und während der Autophagie recycelt werden, stellt sich heraus, dass ein Teil des Materials nicht vollständig entsorgt werden kann. Ein Großteil dieses Materials besteht aus Lipofuszin, dem giftigen Abfall des Alterns.
Lipofuscin ist alles andere als nicht abbaubar, und es sammelt sich mit dem Alter an.
Autophagie findet in zellulären Vesikel, genannt Lysosomen, die für diesen spezifischen Zweck gebildet werden. Das Innere des Lysosoms wird bei einem sauren pH-Wert gehalten, so dass die autophagischen Enzyme optimal funktionieren. Diese Enzyme werden in das Lysosom eingefügt, zusammen mit dem Material, das abgebaut werden soll, und Autophagie geht weiter.
Ein Teil des Materials ist jedoch für den Durchschlag unempfindlich, und das bildet Lipofuszin.
Als Lipofuscin in den Lysosomen aufbaut, behindert es den Prozess der Autophagie. Die Zelle fährt fort, autophagische Enzyme in das Lysosom zu gießen, aber diese sind zunehmend wirkungslos, da Lipofuszin sie aufnimmt und sie nutzlos macht. Der ganze Prozess der Autophagie wird schwächer.
Warum Autophagie ist notwendig
Die meisten Menschen verstehen, dass die Bestandteile unseres Körpers regelmäßig umkehren, abgebaut und auf konstanter Basis wieder aufgebaut werden. Die meisten Zellen und Material in unserem Körper sind nicht die gleichen wie früher, so dass es wahrheitsgemäß gesagt werden kann, dass wir buchstäblich nicht die gleiche Person sind, die wir vor ein paar Jahren waren.
Zum Beispiel haben rote Blutzellen eine Lebensdauer von etwa 120 Tagen. Wenn Sie eine Blutprobe von einer Person nehmen und das Alter jeder roten Blutzelle bestimmen würden, würden Sie nur wenige finden, die älter waren als das.
Alle roten Blutkörperchen in Ihrem Körper wurden innerhalb der letzten vier Monate erstellt.
Warum passiert das und warum ist es notwendig? Die Bestandteile – Zellen, ihre Organellen und Strukturproteine und Lipide – unterliegen dem Verschleiß. Die wichtigste Quelle des Verschleißes ist der Stoffwechsel, d.h. das Leben selbst.
Wenn Zellen Energiequellen verbrennen, um die Prozesse des Lebens zu versorgen, gibt diese Verbrennung Nebenprodukte, die als freie Radikale bezeichnet werden, und diese können und beschädigen die umgebenden Zellkomponenten. Denken Sie daran, wie die Auspuff aus einem Kraftwerk, deren Verschmutzung kann Schäden an der Umgebung verursachen.
Die Zellen haben Wege entwickelt, um mit den Nebenprodukten des brennenden Zellbrennstoffs umzugehen. Ein Weg ist, sie mit internen Antioxidantien wie Glutathion, Katalase und Superoxid-Dismutase zu enthalten und zu kontrollieren. Diese können mit den Wäschern in den Abgasstapfen eines Kraftwerks verglichen werden.
Der andere Weg, den die Zellen entwickelt haben, um mit dem unvermeidlichen Schaden zurechtzukommen, der durch Brennstoffverbrennung verursacht wird, besteht darin, die beschädigten Komponenten periodisch zu ersetzen. Daher der Prozess der Autophagie.
Mitochondrien und Alterung
Mitochondrien sind die zellulären Organellen, die gemeinhin als „die Kraftwerke der Zelle“ bezeichnet werden, weil der Großteil der Brennstoffverbrennung in ihnen stattfindet.Als solche werden Mitochondrien einer größeren Schädigung durch Oxidation – Brennstoffverbrennung unterworfen – als andere Zellkomponenten.
Mitochondrien sind kritisch beim Altern. Ältere Organismen haben größere und schlecht funktionierende Mitochondrien, die größere Mengen an oxidierenden freien Radikalen ausgießen und mehr und mehr Schaden verursachen.
Da die Mitochondrien dem Schaden ausgesetzt sind, verschleißen sie, und die Zellen benutzen Autophagie, um beschädigte Mitochondrien zu beseitigen, die dann durch neue ersetzt werden. Dieser Prozess muss effizient für die Zelle gehen, um seine volle jugendliche Funktion beizubehalten. Die Qualitätskontrolle von Mitochondrien ist wichtig.
So, wie die Organismen Alter und Autophagie sinkt, werden ältere und schlecht funktionierende Mitochondrien weit verbreitet. Um jugendliche, voll funktionsfähige und effiziente Mitochondrien zu erhalten, muss Autophagie richtig funktionieren. Doch wie wir gesehen haben, geht Autophagie mit dem Alter ab.
Alterung als Müllkatastrophe
Der ineffiziente und unvollständige Zusammenbruch von zellulären Organellen und anderen Komponenten führt zu steigenden Mengen an Abfällen in Lysosomen, und es geht nie weg. Das ist die Müllkatastrophe des Alterns.
Aus dieser Perspektive könnte man voraussagen, dass:
- die Unterdrückung von oxidativem Schaden würde die Langlebigkeit erhöhen;
- die Akkumulation von unvollständig verdautem Material (z. B. Lipofuszin-Pigment) würde zelluläre Funktionen beeinträchtigen und die Todeswahrscheinlichkeit erhöhen;
- die Verjüngung während der Reproduktion wird hauptsächlich durch die Verdünnung von unverdautem Material, das mit einem intensiven Wachstum des sich entwickelnden Organismus verbunden ist, bereitgestellt; und
- altersbedingte Schäden beginnen sich bei der Entwicklung vollständig zu akkumulieren und beeinflussen vor allem postmitotische Zellen und extrazelluläre Matrix, nicht proliferierende Zellen.
Es gibt reichlich Unterstützung für all diese Vorhersagen.
Die Verhinderung der Bildung von Lipofuszin, dh zellulärer Müll, und / oder Entfernung von ihr, wenn es existiert, ist entscheidend für die Verlangsamung oder das Stoppen des Alterns. Zu diesem Zweck darf es nicht nur notwendig, sondern ausreichend sein.
Betrachten Sie, dass, wenn eine Zelle teilt, jedes Abfallmaterial innerhalb dieser Zelle jetzt in der Hälfte geschnitten wird. Dies kann der Mechanismus sein, durch den Stammzellen, die sich über die gesamte Lebensdauer eines Organismus teilen können, die ewige Jugend beibehalten.
Die Verdünnung des Abfallmaterials durch die Zellteilung kann auch der Grund dafür sein, warum auch ältere Organismen immer junge Nachkommen hervorbringen. Durch die Verdünnung der Abfälle Inhalt von Gameten (Spermien und Eier) kontinuierlich, werden sie in einem jugendlichen Zustand gehalten, ohne Alterung Schäden.
Auch wenn Autophagie gehemmt wird, werden kontinuierlich teilende Zellen vor Schadensansammlungen geschützt. Dies bietet eine starke Unterstützung für die Müllkatastrophenidee und für die Anti-Aging-Effekte der kontinuierlichen Zellteilung.
Leider für uns, die meisten unserer Zellen nicht teilen sich ständig. Herz-Zellen und Neuronen, zum Beispiel. So stecken wir mit Zellen, die Schäden ansammeln, weil sie es nicht verdünnen können, indem sie es an zahlreiche Tochterzellen weitergeben.
Lipofuszin
Was ist Lipofuszin? Wenn wir seine Komposition bestimmen können, können wir in der Lage sein zu verstehen, wie man es verhindert und wie man es beseitigt.Lipofuscin ist eine „eisenkatalysierte Oxidation / Polymerisation von Protein- und Lipidresten“.
Eisenhaltige Proteine wie Ferritin unterliegen dem normalen Umsatz der Zellkomponenten und werden im Lysosom abgebaut. Wenn dies geschieht, reagiert freies Eisen mit Proteinen und Lipiden und bildet Lipofuszin.
Die Enzyme, die normalerweise Proteine und Lipide im Lysosom abbauen, sind nicht in der Lage, die bei dieser Reaktion gebildeten chemischen Bindungen zu brechen und Lipofuszin zu charakterisieren.
Eine weitere wichtige Quelle für Lipofuszin ist so genannte AGE oder fortgeschrittene Glykationsendprodukte. AGEs werden durch die nicht-enzymatische Reaktion von Zuckern mit Proteinen gebildet, und sie können von der Zelle mit Schwierigkeiten oder gar nicht abgebaut werden. Sie treten bei jedem auf, sind aber höher bei Diabetes, der durch hohen Blutzucker charakterisiert ist. Sowohl Eisen als auch Zucker sind für die Bildung von Lipofuszin notwendig.
Die Müllkatastrophe Theorie und die Beweise
Ist alles, was oben skizziert, mit anderen Beweisen über Alterung und Langlebigkeit einverstanden? Folgendes berücksichtigen.
- Kalorienrestriktion und Fasten fördern Langlebigkeit, und beide sind mit erhöhter Autophagie verbunden.
- Verminderte Insulin-Signalisierung fördert Langlebigkeit, und auch sie ist durch erhöhte Autophagie gekennzeichnet.
- Stoffe, die Langlebigkeit fördern, erhöhen auch Autophagie.
- Die Menge an Lipofuszin in einer Zelle korreliert stark mit dem Grad der dysfunktionalen Mitochondrien.
- Einige Tiere altern nicht. Das Hydra, ein nichtalterendes Tier, erneuert ständig seine Zellen, dh es hat keine post-mitotischen Zellen und verdünnt damit alle seine zellulären Schäden, was zu keiner Alterung führt.
Der Wissenschaftler Alexei Terman, der Linkoping Universität in Schweden, schreibt:
Klar, wenn alle beschädigten Strukturen mit vollkommener Genauigkeit erneuert würden, würde das Altern nicht auftreten. Aber die Unvermeidlichkeit des Alterns deutet darauf hin, dass die biologischen Mechanismen der Entfernung und Re-Synthese nicht perfekt sind. Von diesen beiden Prozessen ist die am meisten vermutende in der Progression des Alterns die der ineffizienten Entfernung.
Das volle Verständnis der Natur des Alterns erfordert daher eine Erklärung der Gründe, warum die Erneuerungsprozess ist auch unter den günstigsten Bedingungen unvollkommen . Wie hier angeführt, kann die Grundlage dieser Unvollkommenheit in der unvollständigen Entfernung von beschädigtem biologischem Material sein, was notwendig ist, um Platz für neu synthetisierte Strukturen zu schaffen. Dies wiederum kann sich aus der unglücklichen Tatsache ergeben, dass einige dieser beschädigten Produkte schwierig oder unmöglich zu verdauen sind, besonders durch das lysosomale Fach.
Wie zu verhindern und / oder langsam Alterung
Eisen
Ich habe argumentiert, dass Eisender Haupttreiber des Alterns ist und das Altern vom Standpunkt der Müllkatastrophe aus betrachtet, verleiht dieser Idee neue Unterstützung.
Warum? Weil Eisen für die Bildung von Lipofuszin erforderlich ist, ist die Zelle der giftige Abfall.
Deshalb, um die Bildung von Lipofuszin zu verlangsamen, halten Eisen Ebenen im niedrigen normalen Bereich. Ferritin ist das wichtigste Eisen-Speichermolekül des Körpers, und je mehr man davon hat, desto mehr werden Lysosomen umgedreht und je mehr Eisen wird dort belassen, Lipofuszin erzeugt und chemische Reaktionen katalysiert, die Zellstrukturen schädigen.
Intermittierende Fasten
Intermittierendes Fasten (und Kalorienrestriktion, die nur wenige Menschen bereit sind, langfristig zu tun) aktiviert autophagie potent. Das Fasten erhöht also den Schadensersatz. Bei älteren Menschen, deren Zellen mit Müll verstopft sind, die Autophagie hemmt, kann das Fasten die Autophagie auf jugendliche Niveaus zurückführen.
Autophagie-Booster
Bestimmte Substanzen / Drogen können Autophagie erhöhen.
Übung
Übung erhöht Autophagie und damit die Clearance von Zellschäden.
Normaler Blutzucker
Halten Sie Blutzucker in den niedrigen normalen Bereich wird dazu beitragen, die Bildung von fortgeschrittenen Glykosierung Endprodukte (AGE), einer der Bestandteile von nicht abbaubaren Zellmüll zu verhindern.