Johtaako vanhenemisen hidastaminen aina ongelmiin?

Vanhenemisen hidastaminen on yksi biogerontologian kiehtovimmista tutkimusaiheista. Vaikka lupaavia keinoja toisinaan löydetään, harvoin pysähdytään miettimään sitä, mihin ikääntymisen hidastaminen tai estäminen oikeastaan perustuu. Johtaako ikääntymisen hidastaminen väistämättä ongelmiin?

Ikääntymisen hidastamisen tarjoiluehdotus. Kuva: Pixabay.

Vastauksia pitkän iän salaisuudeksi on varmasti yhtä monta kuin on vastaajaakin. Oikea ruokavalio ja riittävä liikunta tuntuvat pitävän pintansa, samoin omien vanhempien valitseminen viisaasti.  Kun puolestaan puhutaan vanhenemisen hidastamisesta tai estämisestä, riippuu vastaus todennäköisesti vastaajan näkemyksestä. Näkemyksestä riippuen vanhenemiseen ei joko voida puuttua lainkaan, sitä voidaan hidastaa tai se voidaan jopa kokonaan estää. Mihin koulukuntaan itse kuulut? 

Vanhenemisen estäminen johtaa vakaviin sivuvaikutuksiin

Yks evolutiivisista ikääntymisteorioista esittää, että vanheneminen kulkee perimässä, ja on luonnonvalinnan ulottumattomissa. Tällä viitataan siihen, että evoluutio ei suosi pitkään eläviä yksilöitä, sillä eläimet ehtivät menehtyä luonnon muihin haasteisiin ennen varttunutta ikää.

Näin ollen perimässä rikastuvat nimenomaan nuorelle yksilölle olennaiset geenit, ja samalla on rikastunut geenejä/mutaatioita, jotka johtavat kuolemaan vanhemmalla iällä.

Jos vanhanemisen ajatellaan olevan seurausta perimästä, joka suosii nuoressa iässä hyödyllisiä geenejä, ei ikääntymiseen kannata puuttua. Vanhenemisen kajoaminen tarkoittaisi nimittäin myös kajoamista niihin geeneihin, jotka ovat nuorelle yksilölle välttämättömiä. Tästä saattaisi seurata jopa kuolemaan johtavia sivuvaikutuksia nuorella iällä. Näin ollen ikääntymisen estäminen nähdään mahdottomana, ja ikääntymisen tutkimus täyttää vain tutkijoiden tiedonnälkää.

Vanhenemista voidaan hidastaa kääntämällä kelloa taaksepäin

Ohjelmoidun ikääntymisen teoriat perustuvat ajatukseen, että ikääntyminen on väistämätön prosessi, joka on ohjelmoitu meihin. Tämän teorian alle voidaan katsoa kuuluvaksi esimerkiksi telomeerien pituuteen keskittyvä ikääntymisteoria. Telomeerit suojaavat kromosomien päitä ja niiden kulumisen ajatellaan johtavan solujen kuolemaan ja sitä kautta kehon vanhenemiseen.

Ohjelmoituun ikääntymiseen luottavat tutkijat uskovat siihen, että jos ikääntyminen kerran on ohjelmoitu prosessi, voidaan kelloja myös kääntää siten, että ikääntymistä saadaan ainakin hidastettua. Siksipä katseet ovat kääntyneet biologisen iän mittareihin, epigeneettisiin kelloihin, jotka ovat osoittautuneet varsin tarkoiksi ikääntymisen mittareiksi. Toistaiseksi biologista ikää on saatu nuorennettua muutamalla vuodella aavistuksen kyseenalaisella usean lääkkeen yhdistelmällä, joten yhä etsitään luotettavia ja turvallisia tapoja kääntää kelloa taaksepäin.

Vanhenemisen mekanismeihin voidaan puuttua ja jopa estää vanheneminen

Virheiden karttumisteorioiden kannattajat ovat sikäli onnellisessa asemassa, että heidän mielestään ikääntymiseen voidaan todellakin puuttua. He uskovat, että ikääntyminen on seurausta kehossa tapahtuvista virheistä, jolloin nuo virheet korjaamalla saadaan parhaassa tapauksessa ikuinen ja toimiva keho.

Yksittäisten ikääntymismekanismien muokkaamisesta on viljalti tutkimuksia ja lähestymistapoja on monia. Tutkimuksissa on muun muassa tehostettu puolustusmekanismien toimintaa happiradikaaleja vastaan tai vaikkapa poistettu ikääntyneitä (senesenssejä) soluja jättäen tilalle vain tuliterät, hyvässä iskussa olevat solut. Positiivinen tulos eliniän kannalta voidaan saada aikaan monin keinoin.

Lupaavimman elinikää pidentävät yhdisteet kuitenkin vaikuttavat useaan eri ikääntymisen mekanismiin yhtäaikaisesti, esimerkkinä nuoruudenlähteeksi tituleerattu resveratroli. Resveratroli on muun muassa marjoissa esiintyvä fenoliyhdiste, jonka on todettu hidastavan ikääntymistä useilla eliöillä. Ikääntymisen lisäksi resveratroli vaikuttaisi estävän myös lihomista ja syövän kehittymistä, tarjoten näin suojaa usealta eri elinikää lyhentävältä ilmiöltä. Haasteena kuitenkin on juuri resveratrolin moniulotteisuus, jolloin sen kokonaisvaltaisia vaikutuksia elimistössä on hankala arvioida.

Oma ikääntymisteoriani – onko sitä?

Biogerentologin on ennemmin tai myöhemmin pohdittava omaa näkemystään vanhenemisteorioihin liittyen. Teorioiden tuntemus auttaa paitsi muodostamaan oman näkemyksen tutkimuksensa taustaksi, myös ymmärtämään ja kunnioittamaan muiden näkemyksiä.

Oma näkemykseni varmasti kypsyy vielä. Tällä hetkellä siinä on piirteitä kaikista kolmesta teoriapohjasta. Geeniperimä on tutkimusten perusteella vahva eliniän määrittäjä, ja tarkoituksenmukainen geeninsäätely on olennaista niin kasvun, kehityksen kuin vanhenemisenkin kannalta. On totta, että tiettyjen geenien toiminnan estäminen vääräaikaisesti varmasti johtaa ongelmiin. Nykyisin kuitenkin geeninsäätelyn tutkimus on edennyt harppauksittain, ja pystymme säätämään geenejä kohdennetusti ja tiettyyn aikaan. Siksi en näe tilannetta niin mustavalkoisena, kuin evolutiivinen teoria antaa ymmärtää.

Myös ikääntymisen hidastaminen, mikäli sitä mitataan eliniän pituutena, vaikuttaisi onnistuvan esimerkiksi kalorirajoitteisella ruokavaliolla. Tiettyjä ikääntymisen mekanismeja on myös onnistuneesti hiljennetty. Mikään yksittäinen teoria ei kuitenkaan ole minulle ylitse muiden. Ikääntyminen on niin monimutkainen ja monella tasolla esiintyvä ilmiö, että se vaatii useita teorioita kuvaamaan erilaisia tapahtumaketjuja. Tämä on biogerontologiassa sekä uhka että mahdollisuus – saatat tehdä oletuksia toisen teorian pohjalta, ja päätyä tuloksissasi tukemaan aivan toista. Kaikille teorioille on siis annettava mahdollisuus!

Johtaako vanhenemisen hidastaminen siis aina ongelmiin? Toistaiseksi ymmärrys ja kyky muokata kehon toimintoja on vielä siinä pisteessä, että terveeseen kehoon kajoaminen on enemmän riski kuin mahdollisuus. Sen sijaan oman terveyden huolto ja ylläpito terveellisellä ravinnolla ja riittävällä liikunnalla on kaikille saatavilla olevaa, luonnonmukaista vanhenemisen hidastamista.

Lähteet:

  • Williams GC (1957). Pleiotropy, natural selection and the evolution of senescence. Evolution 11: 398-411.
  • Rose, M. & B. Charlesworth. (1980). A test of evolutionary theories of senescence. Nature 287, 141-142.
  • Jin K: Modern Biological Theories of Aging. Aging Dis 2010, 1(2):72-74.
  • Varela E & Blasco MA (2009). Nobel Prize in Physiology or Medicine: telomeres and telomerase Oncogene. 2010 Mar 18;29(11):1561-5.
  • Horvath S: DNA methylation age of human tissues and cell types. Genome Biol 2013, 14(10):R115-2013-14-10-r115.
  • Fahy, G.M., R.T. Brooke, J.P. Watson, Z. Good, S.S. Vasanawala, H. Maecker, M.D. Leipold, et al. (2019). Reversal of epigenetic aging and immunosenescent trends in humans. Aging Cell 18, e13028.
  • Fairfield KM, Fletcher RH: Vitamins for chronic disease prevention in adults: scientific review. JAMA 2002, 287(23):3116-3126.
  • van Deursen, J.M. (2019). Senolytic therapies for healthy longevity. Science (New York, N.Y.) 364, 636-637.

Vanhenemisen perimmäinen syy – miksi ihmiset kuolevat, mutta hydrat eivät?

Miksi vanheneminen tapahtuu, on ikääntymisteorioiden keskeisimpiä kysymyksiä. Nykyisin tunnetaan jo paljon ikääntymisen prosesseja, mutta missä lymyilee ikääntymisen perimmäinen syy? Ikääntymisen miksi-kysymystä selvitetään evolutiivisten ikääntymisteorioiden kautta. Perimmäinen miksi-kysymys johtaa sen äärelle, onko meidän lajimme edun kannalta kuoltava.

Miksi me vanhenemme ja lopulta kuolemme, on yksi elämän perimmäisistä kysymyksistä. Kuva: Pixabay.

Vanhenemiseen liittyvät suuret kysymykset voidaan jakaa karkeasti kahteen luokkaan: MIKSI me vanhenemme ja MITEN me vanhenemme. Vaikka IkäKRIISI-blogin aiemmat aiheet liikkuvat kielen puolesta miksi-linjalla, luokitellaan ne ikääntymisteorioiden valossa miten-kysymyksen alle. Miksi-kysymys johtaa meidät evolutiivisten ikääntymisteorioiden äärelle.

Miksi -kysymykseen vastataan evoluution kautta

Kuten sana evolutiivinen antaa ymmärtää, viitataan näillä teorioilla sukupolvien myötä tapahtuviin, periytyviin muutoksiin. Oppi-isänä teorioiden taustalla on luonnontieteiden suurmies Darwin. Evolutiivisia ikääntymisteorioita nimitetäänkin myös geneettisiksi ikääntymisteorioiksi. Näiden teorioiden nojalla ikääntymisen ajatellaan ohjautuvan geeneissä kulkevien ominaisuuksien kautta. Tätä ilmiötä puolestaan ajaa luonnonvalinta, jossa elinympäristön kannalta hyödylliset perinnölliset ominaisuudet yleistyvät ja haitalliset harvinaistuvat.

Ajaako perimä ikääntymistä?

Yksi varhaisista evolutiivisia ikääntymisen teorioita perusteli ikääntymistä sillä, että meidät on ohjelmoitu vanhenemaan ja kuolemaan. Näin varmistetaan, että ihmisen määrä ei kasva rajattomasti, ja toisaalta myös se, että tulevat sukupolvet pystyvät paremmin mukautumaan muuttuvaan ympäristöön. Tämän teorian nojalla vanhat sukupolvet siis tekevät tilaa uusille, ympäristöön paremmin soveltuville yksilöille.

Vai onko vanheneminen luonnonvalinnan ulottumattomissa?

Edellistä teoriaa on kuitenkin kritisoitu siitä, että luonnonvalinta ei luonnossa elävien eläinten kohdalla ulotu koskemaan vanhenemista, koska eläimet ehtivät menehtyä sairauksiin, petojen kynsiin tai luonnon muihin haasteisiin ennen kuin vanheneminen kunnolla pääsee alkuun. Vaikka eläin pääsisi elämään vanhaksikin, ei ikääntymistä kiihdyttävistä geeneistä olisi sille etua.

Toisen teorian mukaan ajatellaankin, että yksilön kannalta olennaisinta on kasvaa sukukypsäksi ja jatkaa sukua mahdollisimman tehokkaasti. Tämän jälkeen yksilö on täyttänyt tehtävänsä oman geenistönsä jatkumisen kannalta, ja on yhdentekevää, mitä yksilölle tämän jälkeen tapahtuu. Näin ollen perimässä on rikastunut suvun jatkumiselle (ja nuorelle yksilölle) olennaiset geenit, mutta toisaalta samalla on voinut myös rikastua geenejä/mutaatioita, jotka johtavat kuolemaan vanhemmalla iällä. Tämän nojalla luonnon valinnalla ei ole ollut keinoja ehkäistä esimerkiksi vanhenemiseen liittyvien sairauksien, kuten sydän- ja verisuonitautien ja syöpien, esiintymistä.

Ikääntymisen estäminen vaatii energiaa

Kolmas teoria puolestaan perustuu aineenvaihdunnasta saatavan energian optimaaliseen jakamiseen kehon ylläpidon ja lisääntymisen välillä. Solujen/kehon ylläpito on järkevää vain niin kauan kuin yksilöllä on mahdollisuus lisääntyä ja selvitä elinympäristössään. Kaikki elimistön keinot estää ikääntymiseen liittyviä ilmiöitä (kuten DNA:n korjausmekanismit) vaativat energiaa, joten on mietittävä tarkkaan, mihin kaikkeen energiaa käytetään. Valoa ei voi niin sanotusti pitää päällä joka ikkunassa, vaan vain siinä huoneessa, missä kulloinkin ollaan.

On siis kaksi tapaa nähdä asia geenien valossa – joko geenit aktiivisesti ajavat vanhenemista, tai sitten vanhenemiseen johtavat geenit rikastuvat tahattomasti. Kolmas näkökulma puolestaan perustuu rajalliseen energianmäärään, jolloin on tarkoin valittava, mihin sähkönsä käyttää.

Hydra on kuolematon yksinkertaisuutensa vuoksi

Helsingin Sanomat julkaisi 4/2020 jutun toistaiseksi ainoasta kuolemattomaksi tiedetystä eliöstä, hydrasta. Hydra on noin sentin mittainen makeissa vesissä elävä polyyppieläin, joka ei tutkimusten mukaan vanhene, saati kuole. Hydrojen vahvuus piilee siinä, että ne ovat riittävän yksinkertaisia – hydran solut eivät ole erilaistuneet eri kudoksiksi, mistä johtuen se kykenee uudistamaan solukkoaan. Lisäksi hydrat kykenevät lisääntymään sekä suvullisesti että suvuttomasti, eli joko pitämään perimänsä tismalleen saman, tai muuttamaan sitä ympäristön muuttuessa.

Hydrankaan tapauksessa kuolemattomuus ei tarkoita sitä, etteikö hydra voisi koskaan kuolla. Hydra elää ikuista elämää vain sille ihanteellisissa olosuhteissa, joissa sitä eivät uhkaa ympäristön vaarat. Kiinnostavaa kyllä, ihanteellisissakin oloissa hydra voi syödä itsensä hengiltä, jos sille antaa rajattomasti ravintoa. Yllättävän inhimillinen sentin mittainen olento siis kyseessä.

Kuolema on hinta monimutkaisuudesta

Kehon kehittyminen monimutkaiseksi asettaa siten myös omat haasteensa sen ylläpidolle, ja linkittyy siten evolutiivisiin ikääntymisteorioihin. Nämä teoriat antavat toisiaan täydentäviä, ja osin vastakkaisiakin, selityksiä vanhenemisen syille. Samalla niiden tulisi vastata myös kysymykseen siitä, miksi kullakin lajilla on sille tyypillinen elinikä? Tätä selitetään elinympäristön määrittämän kuolleisuuden kautta. Jos odotettavissa oleva elinikä lajille tyypillisessä elinympäristössä on lyhyt, luonnonvalinta suosii nopeasti lisääntyviä ja toisaalta nopeasti vanhenevia yksilöitä. Sama käy myös toisin päin, eli jos odotettavissa on, että yksilö selviää pitkälle aikuisuuteen, suosii luonnonvalinta niitä geenejä, jotka edesauttavat tervettä vanhenemista ja kehon ja solujen tehokasta ylläpitoa.

Vaikka nykyisin ihmisillä odotettavissa oleva elinikä pitenee, ovat luonnonvalinnan keinot terveen ikääntymisen tai pidemmän eliniän suhteen rajalliset. Nykyisin lääketieteen korkea taso auttaa myös huonommilla perimän pelikorteilla varustetut ihmiset saavuttamaan pitkän iän, mikä osaltaan estää luonnonvalintaa tapahtumasta. Lisäksi kehomme monimutkaisuus, jossa solut ovat erilaistuneita toiminnallisiski kudoksiksi, tekee mahdottomaksi korvata toimimatonta elintä (ainakaan omin avuin).
Maksamme siis hintaa elimistömme monimutkaisuudesta, ja se hinta on ikääntyminen. Toisaalta, olisitko tämän luettuasikaan mieluummin hydra?

Lähteet:

  • Kirkwood, T.B. & S.N. Austad. (2000). Why do we age? Nature 408, 233-238.
  • Kirkwood, T.B. (1977). Evolution of ageing. Nature 270, 301-304.
  • Rose, M. & B. Charlesworth. (1980). A test of evolutionary theories of senescence. Nature 287, 141-142.
  • Goldsmith, T.C. (2015). Is the evolutionary programmed/ non-programmed aging argument moot? Current Aging Science 8, 41-45.
  • Williams GC (1957). Pleiotropy, natural selection and the evolution of senescence. Evolution 11: 398-411.
  • Medawar, P. B (1952). An Unsolved Problem of Biology (Lewis, London).
  • Weismann A. (1889). Essays upon heredity and kindred biological problems. Oxford: Clarendon Press.
  • Bell, G. Evolutionary and nonevolutionary theories of senescence. Am. Nat. 124, 600–603 (1984).
  • Martinez, D.E. (1998). Mortality patterns suggest lack of senescence in hydra. Experimental
  • Gerontology 33, 217-225.
  • https://dynamic.hs.fi/a/2020/hydra/
  • https://www.demographic-research.org/volumes/vol4/1/4-1.pdf