ikääntymisteoria – IkäKRIISI

Teksti on kirjoitettu yhdessä Saara Marttilan (FT, molekyylibiologi, gerontologi) kanssa.

Yksi yleisimmistä harhaluuloista vanhenemiseen liittyen on, että vanhenemme ja lopulta kuolemme, jotta nuoremmalle ja hyväkuntoisemmalle sukupolvelle tulisi tilaa. Tämä ei pidä paikkaansa, vaan on ilmeinen kehäpäätelmä. Jos vanhenemista ei tapahtuisi, edellinen sukupolvi ei olisi sen huonommassa kunnossa kuin seuraavakaan, eikä siis olisi mitään erityistä syytä tehdä sille tilaa. Miksi siis olemme luonnonvalintaan perustuvan evoluution tuoksinassa päätyneet olemaan eliölaji, joka vanhenee?

Vanhenemisen suureen miksi-kysymykseen voidaan vastata usean eri teorian kautta. Kuva: Pixabay

Vanhenemisteorioiden on tarkoitus vastata kysymykseen ”Miksi vanhenemme?” tai hiukan monisanaisemmin muotoiltuna ”Miten olemme päätyneet olemaan eliölaji, joka vanhenee, vaikka vanheneminen heikentääkin yksilön elinkelpoisuutta?”. Rinnakkainen kysymys tälle on ”Millä mekanismeilla vanhenemme?” eli ”Mitkä asiat soluissamme ja kehossamme menee ajan kuluessa rikki?”. Toisinaan nämä kaksi kysymystä menevät sekaisin, vaikka ensimmäiseen onkin haettava selitystä evoluutiobiologiasta ja toiseen solu- ja molekyylibiologiasta. Tässä tekstissä esitellään neljä tällä hetkellä vallalla olevaa vanhenemisen teoriaa.

Nuoren etu voi olla vanhan taakka, erityisesti valintavarjossa

Luonnonvalinta suosii yksilöitä, jotka ovat parhaiten sopeutuneet vallitseviin oloihin ja tuottavat näin suurimman määrän jälkeläisiä. Valintavarjolla tarkoitetaan iän myötä heikkenevää luonnonvalinnan valintapainetta, joka ei riitä poistamaan myöhään ilmeneviä haitallisia ominaisuuksia. Näin ollen ne ominaisuudet, jotka tulevat esiin vasta sen jälkeen, kun yksilö on jo tuottanut suurimman osan jälkikasvustaan säilyvät populaatiossa.

Vanhenemiseen liittyvät muutokset ovat tällaisia valintavarjoon jääviä ominaisuuksia. Valintavarjo selittää vanhenemisen ilmiön säilymisen evoluutiossa – omaisuus säilyy, koska siihen ei kohdistu valintapainetta.

Antagonistinen pleiotropia on melkoinen sanahirviö, mutta ilmiönä toivottavasti helpompi ymmärtää. Pleiotropialla tarkoitetaan tilannetta, jossa sama geeni (tai joukko geenejä) säätelee useaa eri ominaisuutta. Esimerkkinä tästä on geenijoukko, joka säätelee sekä juoksukykyä että elinikää.

Antagonistinen puolestaan tarkoittaa vastavaikutteista tai päinvastaista. Kun nämä kaksi termiä yhdistetään, puhutaan ilmiöstä, jossa samalla geenillä on sekä positiivisia että negatiivisia vaikutuksia yksilössä. Vanhenemisen kohdalla antagonistisella pleiotropialla viitataan tilanteeseen, jossa tietty geeni (tai ominaisuus) on hyödyllinen varhain, mutta haitallinen myöhemmin elämässä. Antagonistinen pleiotropia on myös sidoksissa valintavarjoon, voi ajatella, että myöhemmin elämässä ilmi tuleva ominaisuus jää nimenomaan valintavarjoon.

Vaikka yleisimmin hyväksytyt vanhenemisteoriat ovat alla esitetyt kertakäyttöisen kehon teoria sekä vanhenemisen kehitysteoria, ne molemmat noudattavat valintavarjon ja antagonistisen pleiotropian periaatteita.

Tasapainottelua lisääntymisen ja oman kehon korjaamisen välillä

Kertakäyttöisen kehon teoria lähtee ajatuksesta, että luonnossa energia on aina rajallinen resurssi, ja sen käyttö on optimoitava. Vaakakupeissa ovat lisääntyminen ja oman kehon kunnossapito.

Luonnossa kuolema korjaa todennäköisesti jonkin ulkoisen syyn, siis saaliiksi joutumisen, nälkiintymisen tai onnettomuuden seurauksena. Pitkäikäisyys ei siis ole erityisen todennäköistä, vaikka suurimman osan energiastaan käyttäisikin kehoon kertyvien vaurioiden, esimerkiksi DNA:n mutaatioiden korjaamiseen. Kehoa kannattaa korjata vain sen verran, että se pysyy kunnossa sen aikaa kuin on muutenkin todennäköistä säilyä hengissä. Kaikki muu energia kannattaa suunnata lisääntymiseen.

Kertakäyttöisen kehon teorian mukaan vanheneminen on siis seurausta erilaisista kehoon ja soluihin kertyvistä, sattumanvaraisista virheistä ja vaurioista, joiden annetaan tapahtua, koska korjausmekanismit ovat vain riittävän hyviä, eivät täydellisiä. Me nykyihmiset olemme pääaisassa turvassa nälkäkuolemalta ja saaliiksi joutumiselta, joten me pysymme elossa niin kauan, että nämä sattumanvariaset vauriot ja virheet alkavat näkyä erilaisina vaivoina ja sairauksina. Toisin sanoen elämme niin turvattua elämää, että ehdimme tulla vanhoiksi.

Vanheneminen käynnistyy, kun kasvu ja kehitys eivät pysähdy

Uusimpana teorioiden joukkoon on tullut vanhenemisen kehitysteoria, jonka mukaan vanheneminen on kasvun ja kehityksen solutason tapahtumien tarkoituksetonta jatkumista. Tämän teorian lähtökohta on, että kasvun ja kehityksen tapahtuminen on yksilön elämässä ensisijaista, onhan se ehdoton edellytys sille, että yksilö voi saada omia jälkeläisiä ja siirtää geeninsä eteenpäin. Koska tämä on niin tärkeää, valintapaine tämän prosessin hidastamiseksi tai pysäyttämiseksi on erittäin heikko. Niinpä nämä kasvun ja kehityksen prosessit jatkuvat vielä senkin jälkeen, kun varsinainen kehitys on valmis, eli yksilöstä on tullut lisääntymiskykyinen aikuinen. Erinomainen esimerkki tästä on silmän linssin jatkuvasta kasvusta seuraava, ikään liittyvä likinäkö. Kehossa olevat prosessit siis jatkuvat aiheuttaen ongelmia vasta varttuneella iällä.

Mikään teorioista ei ole ylitse muiden

Mitä vanhenemisen teorioista sitten on paras ja eniten oikeassa? Tähän tuskin saadaan yksiselitteistä vastausta. Jos vanheneminen esimerkiksi olisi tulos pelkästään sattumanvaraisten virheiden karttumisesta, miksi se olisi niin samanlaista eliölajista toiseen? Toisaalta, jos vanheneminen se olisi seurausta pelkästään kasvun ja kehityksen tarkoituksettomasta jatkumisesta, miksi yksilöiden välillä havaitaan niin valtavia eroja? Vanhenemisen teoriat selittävät tiettyjä piirteitä vanhenemisesta, mutta yksikään ei kata niistä kaikkia.

Lähteet:

Gerontologia (Duodecim, 2022), Luku 15, ”Biologisen vanhenemisen teoriat”
Kirkwood, T. B., & Austad, S. N. (2000). Why do we age? Nature, 408(6809), 233–238.

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

Yksi 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 vanhenemiseen 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 vanhenemisen estäminen nähdään mahdottomana, ja vanhenemisen tutkimus täyttää vain tutkijoiden tiedonnälkää.

Vanhenemista voidaan hidastaa kääntämällä kelloa taaksepäin

Ohjelmoidun ikääntymisen teoriat perustuvat ajatukseen, että vanheneminen 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 vanheneminen kerran on ohjelmoitu prosessi, voidaan kelloja myös kääntää siten, että vanhenemista saadaan ainakin hidastettua. Siksipä katseet ovat kääntyneet biologisen iän mittareihin, epigeneettisiin kelloihin, jotka ovat osoittautuneet varsin tarkoiksi vanhenemisen 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 vanhenemiseen voidaan todellakin puuttua. He uskovat, että vanheneminen 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 vanhenemisen 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. Vanheneminen 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.