پیری و طول عمر بین پیشینه ژنتیکی و مداخله شیوه زندگی

زیست شناسی پیری و نقش آنتی اکسیدان های رژیم غذایی

خلاصه

علاقه به رابطه بین رژیم و پیری رو به افزایش است. تحقیقات نشان داده است که محدودیت کالری رژیم غذایی و برخی از آنتی اکسیدان ها طول عمر را در مدلهای مختلف پیری گسترش می دهند. از یک طرف ، اکسیژن برای ارگانیسم های هوازی ضروری است زیرا این یک گیرنده نهایی الکترونی در میتوکندری است. از طرف دیگر ، اکسیژن مضر است زیرا می تواند به طور مداوم گونه های اکسیژن واکنش پذیر (ROS) ایجاد کند ، که اعتقاد بر این است که عواملی که باعث پیری یک ارگانیسم می شوند. برای از بین بردن این ROS در سلول ها ، ارگانیسم های هوازی دارای یک سیستم دفاعی آنتی اکسیدانی هستند که از یک سری آنزیم ها ، یعنی سوپراکسید دیسموتاز (SOD) ، کاتالاز (CAT) ، گلوتاتیون پراکسیداز (GPX) و گلوتاتیون ردوکتاز (GR) تشکیل شده است. علاوه بر این ، آنتی اکسیدان های رژیم غذایی از جمله اسید آسکوربیک ، ویتامین A ، ویتامین C ، α- توکوفرول و فلاونوئیدهای گیاهی نیز قادر به چسباندن ROS در سلول ها هستند و بنابراین از نظر تئوری می توانند طول عمر ارگانیسم ها را افزایش دهند. در این ارتباط ، آنتی اکسیدان های مختلفی از جمله کاتچین های چای ، تله فلاوین ها ، پلی فنول های سیب ، آنتوسیانین های برنج سیاه و پلی فنول های زغال اخته نشان داده شده است که قادر به گسترش طول عمر مگس های میوه هستند. هدف از این بررسی ، خلاصه ادبیات در مورد تئوری های بیولوژیکی مدرن پیری و نقش آنتی اکسیدان های رژیم غذایی در پیری و همچنین مکانیسم های اساسی است که توسط آن آنتی اکسیدان ها می توانند طول عمر را با تمرکز بر مگس های میوه به عنوان یک مدل طولانی کنند.

1. معرفی

درک ما در مورد پیری هنوز کاملاً محدود است. به عنوان یک فرایند بیولوژیکی پیچیده ، پیری شامل عوامل مختلفی است. از یک طرف ، اعتقاد بر این است که تغییر طول عمر متوسط از مناطق مختلف به دلیل تفاوت در نه تنها ژن ها بلکه شرایط محیطی و عادت های غذایی است. از طرف دیگر ، بیشتر ارگانیسم ها در واقع به جای پیر شدن خود در اثر بیماری های مرتبط با سن می میرند. در جامعه مدرن ، بیماریهای عصبی مرتبط با پیری یک تهدید کشنده در حال افزایش برای انسان بوده است. که با هدف افزایش نسبت سالم به طول عمر کل ، مفهوم "طول عمر سالم" را ارتقا داده است.

اولین مطالعه مستند در مورد پیری در سال 1532 توسط محمد در کتاب خود "آینول حیات" انجام شد. تقریباً 5 قرن گذشته است و مکانیسم و علت پیری هنوز مشخص نیست. به منظور افزایش هر دو میانگین و حداکثر طول عمر و همچنین کاهش بروز بیماری های مرتبط با سن ، مکانیسم پیری باید در سطح مولکولی مورد بررسی قرار گیرد. به تازگی ، تحقیقات گسترده سعی در شناسایی مکانیسم های اساسی پیوندهای بین رژیم های غذایی و سلامت دارد. این بررسی تئوری های بیولوژیکی پیری را خلاصه می کند و تحقیق در مورد نقش آنتی اکسیدان های رژیم غذایی در تأخیر در پیری را مرور می کند.

2. تئوری های پیری

2. 1نظریه های تصادفی پیری (STA)

STA پیشنهاد می کند که پیری نتیجه تغییرات تصادفی کوچک اجتناب ناپذیر است که با زمان و عدم ترمیم خسارت های تصادفی در سلول ها جمع می شوند. پیشرو این مفهوم نظریه سایش و اشک است که در ابتدا توسط آگوست ویسمانن پیشنهاد شده است ، که معتقد بود پیری به دلیل دائماً در معرض زخم ها ، عفونت ها و صدمات قرار دارد و همچنین هر از گاهی ، مصرف چربی ، شکر و دریافت بیش از حدچراغ های UV یا استرس های خارج از کشور. خسارات انباشته شده باعث خسارت جزئی به سلول ها و بافت ها می شود و این امر به کاهش سن کارآیی عملکرد اندام کمک می کند. مشخص شده است که حیواناتی که در محیط حفاظت شده پرورش می یابند و از آن توهین های جزئی اگزوژن رنج نمی برند ، هنوز هم سن دارند. بعداً ، این تئوری با ترکیب عدم موفقیت فرضیه ترمیم اصلاح می شود. به عنوان مثال ، جهش سوماتیک فرض می کند که پیری به دلیل تغییر تعداد کروموزوم یا تشکیل ضایعات در کروموزوم های موجود ، ناشی از تجمع جهش های ژنتیکی تصادفی است. شواهد جمع آوری شده توسط هارت و ستلو [1] به توسعه تئوری آسیب و ترمیم DNA کمک می کند. ادعا می شود که آسیب DNA به روند پیری کمک می کند زیرا بین ظرفیت ترمیم DNA و طول عمر ارتباط مثبت وجود دارد. با این حال ، امروزه STA دیگر به عنوان تنها نامزدهای بالقوه برای توضیح پیری شناخته نمی شود. به عنوان یک جانشین اصلاح شده امیدوار ، نظریه رادیکال آزاد به یکی از فرضیه های مکانیسم پیری پذیرفته شده تبدیل شده است.

2. 2تئوری رادیکال آزاد پیری (FRTA)

FRTA برای اولین بار توسط هارمن [2] پیشنهاد شد ، با بیان اینکه پیری به دلیل تجمع خسارات اکسیداتیو به بافت ها و اندام های ناشی از رادیکال های آزاد است. به عنوان یکی از تئوری های اصلی که مکانیسم بیولوژیکی قابل آزمایش برای فرآیند پیری را فراهم می کند ، در نظر گرفته شده است. رادیکال های آزاد هر ماده ای با الکترونهای بدون زوج هستند و به راحتی با مولکول های سالم به روش مخرب واکنش نشان می دهند. آنها می توانند در مقادیر زیادی در سلول ها توسط مکانیسم های مختلف مانند قرار گرفتن در معرض اکسیژن ، پرتودرمانی یا سموم محیطی ، به عنوان مثال ، سموم دفع آفات و علف کش تولید شوند. سه مرحله اصلی واکنش های رادیکال آزاد شروع ، انتشار و خاتمه است. مهم نیست که چگونه آغاز می شود ، پس از شکل گیری ، رادیکال های آزاد می توانند خود را به طور نامحدود در حضور اکسیژن پخش کنند تا اینکه آن رادیکال ها به غلظت بالایی برسند تا با یکدیگر واکنش نشان دهند و یک گونه غیرروی تولید کنند [3].

گونه های اکسیژن فعال (ROS) ، فراوان ترین رادیکال های آزاد در سلول ها ، دامنه وسیع تری را پوشش می دهند. به طور کلی ، هر مولکول بسیار واکنش پذیر حاوی اکسیژن می تواند در این گروه طبقه بندی شود. ROS در طی متابولیسم داخل سلولی طبیعی محصولات غیرقابل اجتناب است. آنها در واقع نقش مهمی در تمایز سلول ، تکثیر و پاسخ دفاعی میزبان دارند [4]. با این حال ، اعتبار بد آنها قطعاً بسیار زیاد است. اعتقاد بر این است که اجزای مختلف سلولی در اثر رادیکال های آزاد مشتق از اکسیژن آسیب دیده اند ، که از آن پراکسیداسیون لیپیدها ، آسیب DNA و اکسیداسیون پروتئین احتمالاً بسیار مهم است.

ROS می تواند باعث اکسیداسیون لیپید در سلول ها شود. اسیدهای چرب اشباع نشده اشباع شده ، جزء اصلی غشای سلولی ، در برابر حمله رادیکال آزاد آسیب پذیر هستند زیرا حاوی چنین پیوندهای مضاعف چندگانه هستند که دارای اتم های هیدروژن بسیار واکنشی هستند. در نتیجه ، ساختار مستعد حمله توسط رادیکال های آزاد ، به ویژه رادیکال های هیدروکسیل است که منجر به تخریب نفوذپذیری غشای سلولی و در نهایت اختلال عملکرد سلولی خواهد شد [5].

ROS همچنین می تواند به DNA آسیب برساند. آسیب DNA ناشی از ROS به طور عمده شامل شکستن رشته ، اتصال متقابل ، هیدروکسیلاسیون پایه و برداشتن پایه است. القای آن خسارت DNA منجر به جهش زایی و در نتیجه تحول خواهد شد ، به خصوص اگر با یک مسیر آپوپتوز کمبود ترکیب شود [6 ، 7].

ROS همچنین می تواند منجر به اکسیداسیون پروتئین ها در داخل بدن شود. همچنین اعتقاد بر این است که پروتئین های موجود در سلول ها اهداف اصلی رادیکال های آزاد هستند. اسیدهای آمینه معطر ، سیستئین و پیوندهای دی سولفید مستعد حمله رادیکال های آزاد هستند که منجر به دناتوراسیون پروتئین و غیرفعال شدن آنزیم می شود [5]. علاوه بر این ، مشتقات پروتئین واکنشی تولید شده ممکن است به عنوان واسطه ها برای القاء انتشار خسارات اکسیداتیو به سایر اجزای سلولی عمل کنند [8].

دو سیستم اصلی آنتی اکسیدانی ، یعنی آنتی اکسیدان های آنزیمی و سیستم های غیرنزیماتیک ، به طور سیستماتیک عمل می کنند تا از رادیکال های آزاد استفاده کنند [9]. سیستم آنتی اکسیدانی آنزیمی شامل سوپراکسید دیسموتاز (SOD) ، کاتالاز (CAT) ، گلوتاتیون پراکسیداز (GPX) و ردوکتاز گلوتاتیون (GR) است (شکل 1). این سیستم سیستم دفاعی اصلی در برابر ROS در داخل بدن است. دو نوع اصلی SOD وجود دارد. یکی Cuznsod (SOD1) است که عمدتاً در سیتوپلاسم وجود دارد و مس و روی در سایت فعال وجود دارد. مورد دیگر MNSOD (SOD2) است که در ماتریس میتوکندری قرار دارد و منگنز در سایت فعال وجود دارد. آنها می توانند واکنش را برای تجزیه رادیکال های آنیون سوپراکسید به H کاتالیز کنند₂O₂، که پس از آن توسط CAT یا GPX به آب و اکسیژن تبدیل می شود. CAT یکی از کارآمدترین آنزیم های ردوکس است که آهن در سایت فعال آن وجود دارد که عمدتاً در پراکسیزوم یافت می شود [10]. این می تواند تبدیل H را کاتالیز کند₂O₂به آب و اکسیژن. در غیر این صورت ، ساعت₂O₂به رادیکال هیدروکسیل ، یکی از فعال ترین و مضر ترین رادیکال های سلولهای زنده تبدیل می شود. GPX یک آنزیم حاوی سلنیوم است ، از سلول ها و بافت ها از آسیب اکسیداتیو با از بین بردن H محافظت می کند₂O₂با اکسیداسیون گلوتاتیون. از طرف دیگر ، GR می تواند گلوتاتیون اکسیده شده را به فرم کاهش یافته خود تبدیل کند. با این حال ، سهم GPX در حشرات از جمله مگس های میوه نسبتاً کم است [11].

سیستم آنتی اکسیدان های غیرزیمی به عنوان دومین سیستم دفاعی در برابر رادیکال های آزاد عمل می کند. آنتی اکسیدان های غیرنزیماتیک نه تنها می توانند محافظت مستقیم در برابر خسارت اکسیداتیو ارائه دهند بلکه از همه مهمتر عملکرد آنتی اکسیدان های آنزیمی درون زا را با استفاده از هم افزایی رادیکال های آزاد واکنشی تقویت می کنند [12]. ویتامین های C و E مشهورترین آنتی اکسیدان های این گروه هستند. با این حال ، مطالعه اخیر نشان داد که در شرایط خاص ، آنها ممکن است به عنوان پروکسیساکدها عمل کنند [13]. علاوه بر ویتامین ها ، بسیاری از مولکول های کوچک وجود دارند که به عنوان آنتی اکسیدان های غیرنزیمی مانند فنلی ، فلاونوئیدها و کاروتنوئیدها به طور طبیعی در مواد غذایی موجود هستند. آنها را می توان از رژیم های غذایی روزانه ، متعلق به گروهی از فیتوشیمیایی های مشتق از مواد غذایی به نام مواد مغذی دریافت کرد [14 ، 15].

2. 3تئوری کاهش میتوکندری پیری (MDTA)

MDTA مدتهاست که برای توضیح روند پیری پیشنهاد شده است [16 ، 17]. ظرفیت تنفسی میتوکندری با پیری کاهش می یابد. سیتوکروم C اکسیداز (CCO) ، اکسیدوروکتاز ترمینال زنجیره حمل و نقل الکترونی میتوکندری (ETC) ، به طور مداوم گزارش می شود که در هر دو مهرگان و مهره ها کاهش می یابد [18 ، 19]. به خصوص ، زیر واحد های آن III و VIB در مگس های پیری به طور قابل توجهی کاهش می یابد [20]. گزارش شده است که کمبود CCO به دلیل افزایش تولید رادیکال های آنیون سوپراکسید یا پراکسید هیدروژن در میتوکندری منجر به کاهش فعالیت و غیره می شود. بنابراین ، اتصالات محکم بین MDTA و FRTA وجود دارد. از نظر تئوریکی ، تقویت سیستم دفاعی آنتی اکسیدانی نه تنها منجر به کاهش میزان رادیکال های آزاد می شود بلکه باعث کاهش عملکرد میتوکندری می شود.

2. 4نظریه کاهش سیستم پروتئازومال ubiquitin (UPS)

سوء استفاده از پروتئین و تجمع عوامل اساسی است که به طور قابل توجهی در روند پیری و به ویژه در شکل گیری و ایجاد بیماریهای عصبی مانند بیماری پارکینسون (PD) و بیماری آلزایمر (AD) نقش دارد [21]. آنها می توانند عمدتاً توسط UPS پاک شوند [22 ، 23]. گزارش شده است که کاهش مربوط به سن با فعالیت پایین پروتئازوم 26S همراه است. بنابراین ، حفظ فعالیت پروتئازوم 26S با افزایش سن برای ارتقاء طول عمر بسیار مهم است. پروتئازوم 26S مجموعه ای از محفظه هسته 20S است که در هر انتها به دو کلاه 19S متصل است. پروتئازوم 20S به خودی خود نمی تواند پروتئین های چند منظوره شده را تخریب کند زیرا منافذ منتهی به محفظه کاتالیزوری بسته می شوند. باز شدن دروازه ها توسط 19s متصل به انتهای محفظه هسته 20S انجام می شود [24 ، 25].

RPN11 یکی از اجزای درب زیر واحد های مختلف است که 19S را تشکیل می دهد ، که می تواند به دو زیر مجموعه تقسیم شود ، یعنی پایه و درب. گزارش شده است که ضرب و شتم RPN11 فعالیت پروتئازوم 26S را کاهش می دهد و منجر به افزایش تجمع مرتبط با سن پروتئین های همه جا و طول عمر کوتاه تر می شود. در مقابل ، بیان بیش از حد RPN11 می تواند تجمع مرتبط با سن پروتئین های همه جا را کاهش داده و در نتیجه طول عمر را گسترش دهد [26].

2. 5نظریه ژنتیکی پیری

نظریه ژنتیکی پیری بیان می کند که طول عمر تا حد زیادی توسط ژن ها تعیین می شود. به عنوان یکی از پیچیده ترین فرآیندهای بیولوژیکی ، پیری شامل عواملی است که دامنه گسترده ای از ژنتیکی تا محیط زیست را پوشش می دهد. به نظر می رسد که جهش ژن منفرد یکی از مفیدترین تکنیک ها برای درک مکانیسم های پیری در سطح مولکولی است. مطالعات قبلی در C. elegans ، Drosophila و جوندگان ده ها ژن را نشان داده اند که جهش آنها منجر به طول عمر می شود. آن ژنهای منتخب به عنوان ژنهای تعیین شده طول عمر نامگذاری شده اند [27 ، 28] (جدول 1).

ژنهای تعیین شده طول عمر منتخب که اخیراً در مگسهای میوه شناخته شده اند ، که تغییرات آللی با گسترش در طول عمر همراه است.

در Drosophila ، خطوط جهش درج P-Element به راحتی می توان تولید کرد [29] و مکان تازه درج شده را می توان با توالی پهلو از ترانسپوزون درج شده شناسایی کرد [30]. لین و همکاران.[31] گزارش داد که یک درج P-Element با طول عمر 35 ٪ طولانی تر ، در مقایسه با مگس های نوع وحشی مشخص شده است (جدول 1). در عین حال ، آنها دریافتند که این مگس های جهش یافته متیوسله (MTH) مقاومت بیشتری در برابر فشارهای مختلف مانند درجه حرارت بالا ، گرسنگی و پاراکوات نشان می دهند [31]. پروتئین MTH متعلق به کلاس B گیرنده های پروتئین همراه G (GPCR) ، یک خانواده پروتئین با دامنه های خارج سلولی N- ترمینال نمادین ، لیگاند بزرگ ، نقش مهمی در انتقال سیگنال داخل سلولی دارند [32 ، 33]. تا به امروز ، عملکرد خاص MTH هنوز ناشناخته است. نشان داده شده است که مگس هایی که یک پپتید آنتاگونیست MTH را بیان می کنند به طور قابل توجهی طولانی تر زندگی می کنند [34]. انسانها دارای ژن همولوگ به MTH (APG1) هستند که می تواند کاندیدای امیدوار کننده ای برای تولید داروهای ضد بارداری باشد [32].

بسیاری از ژنهای دیگر ممکن است در روند پیری نقش داشته باشند. در این ارتباط ، نشان داده شده است که کاهش بیان ژن ایندی در پرواز و کرم طول عمر را گسترش می دهد [35]. ژن ایندی یک انتقال دهنده واسطه های چرخه KREBS با بالاترین میزان جذب سیترات را رمزگذاری می کند. مشخص شده است که سیترات سیتوزولی با تأثیرگذاری بر سنتز اسید چرب و گلیکولیز در تنظیم انرژی نقش دارد [35]. همچنین مشخص شده است که ژن چیکو ، رمزگذاری یک بستر گیرنده انسولین که در یک مسیر سیگنالینگ فاکتور رشد انسولین/انسولین (IGF) کار می کند ، در پیری نقش دارد زیرا جهش چیکو طول عمر مگس میوه را تا 48 ٪ گسترش می دهددر هموزیگوت ها و 36 ٪ در هتروزیگوت ها [36]. برخی از شواهد نشان می دهد که بدن چربی در دروسوفیلا به عنوان یک سنسور مواد مغذی عمل می کند ، که از سیگنالینگ TOR برای تولید سیگنال هومورال استفاده می کند که سیگنالینگ انسولین و رشد در بافتهای محیطی را تعدیل می کند. مدولاسیون فعالیت آن از ژن در مسیر TOR منجر به طول عمر طولانی تر می شود [37]. کار اخیر نشان می دهد که سیرتین ها ، رمزگذاری یک خانواده محافظت شده از نیکوتین آمید آدنینین دینوکلئوتید (NAD+)-دیاستایلازهای وابسته به پروتئین ، همچنین نشان داده شده است که با تعدیل سطح ROS به طور کلی در طی یک محدودیت کالری ، طول عمر را در بسیاری از ارگانیسم های مدل از جمله مخمر تنظیم می کند [38].

3. Drosophila و سایر مدل ها در تحقیقات پیری

انجام یک مطالعه در مورد مدلهای مناسب به منظور روشن تر شدن مکانیسم های پیری بسیار مهم است. مطالعات در مورد انسان ساده ترین است. با این حال ، مدت زمان پیری انسان یک عامل محدود کننده است زیرا خود محققان نیز ، در عین حال ، همان روند را طی می کنند. در همین حال ، موضوعات اخلاقی همچنین بسیاری از آزمایشات تحقیقاتی را در مورد انسان مسدود می کند. بنابراین ، آن را به سیستم های مدل آزمایشگاهی تبدیل می کند و سپس سعی می کند داده های آزمایشگاهی را به ارزش بالینی منتقل کند. انتخاب مدل ها متنوع و مورد بحث است [39 ، 40]. به طور کلی ، سیستم های مدل اصلی برای انجام مطالعه پیری شامل سلول ها ، مخمر (Saccharomyces cerevisiae) ، کرم های گرد (caenorhabditis elegans) ، مگس های میوه ای (Drosophila melanogaster) ، موش ها (عضله mus) و موش (Rattus norvegicus) است.

سلولهای انسانی یکی از سیستم های اصلی مدل در مطالعه مکانیسم های پیری هستند. محققان می توانند هنگام انجام آزمایشات روی سلولهای انسانی به راحتی روی زیست شناسی انسان تمرکز کنند. با این وجود ، داده های آزمایشگاهی ممکن است همیشه با داخل بدن سازگار نباشند. در همین حال ، بیشترین پارامترهای برای مدلهای سلولی در مطالعه پیری ، تکثیر سلولی و مقاومت به استرس است. با این حال ، همبستگی این عوامل با پیری ارگانیسم هنوز مورد بحث جدی است [41 ، 42].

سیستم های مدل غیر اماملی ، مانند مخمر ، کرم های گرد و مگس های میوه ای ، تعداد زیادی از مسیرهای بیولوژیکی کلیدی را با انسان به اشتراک می گذارند [43] ، اگرچه فیزیولوژی و فنوتیپ های آنها از راه های مشابه با پستانداران است. در همین حال ، تحقیقات پیری همیشه بر اساس تجزیه و تحلیل آماری و مقایسه در سطح جمعیت است. مدل های غیر آماملی نسبتاً آسان تر و ارزان تر برای دستکاری در تعداد زیادی هستند. از طرف دیگر ، پیری یک فرایند بیولوژیکی پیچیده است که در عین حال عوامل زیادی را نیز در بر می گیرد. با این وجود ، انجام سنجش در سیستم های نسبتاً ساده تر ابتدا برای مشاهده پاسخ مستقیم و فوری پس از درمان خاص ، منطقی و عملی است. در واقع ، بسیاری از ژن ها و مسیرهای سیگنال که فرایند پیری را تعدیل می کنند در مخمر [44] ، کرم ها [45] و مگس های میوه ای [46] مشخص شده اند که به عنوان پایه ای برای درک بیشتر مکانیسم های پیری انسان هستند.

در مورد سیستم های پستانداران ، مانند موش ها و موش ها ، فیزیولوژی و فعالیت های روزانه آنها در مقایسه با مدل های غیر آمامیایی موازی با انسان است. در عین حال ، به عنوان حیوانات اصلی که برای ده ها سال در آزمایشگاه به کار می روند ، پروتکل های آزمایش مربوطه کاملاً بالغ و پایدار هستند. با این حال ، هنوز هیچ مدرک محکمی وجود ندارد که نشان می دهد این جوندگان به همان دلایل و مکانیسم های انسان سن سن دارند [39]. بنابراین ، اگر یک مکانیسم خاص مربوط به سن مورد بررسی قرار گیرد ، ممکن است مدل های غیر آمامیایی ساده تر و آسان تر انتخاب تر باشند.

نکته آخر ، نخبگان غیر انسانی اخیراً به عنوان یک جایگزین بالقوه برای مطالعات پیری انسان در نظر گرفته می شوند [47]. ادعا می شود که میمون های رزس (Macaca Mulatta) حدود 90 ٪ از ژنوم خود را با انسانها به اشتراک می گذارند [48]. علاوه بر این ، تغییرات مربوط به سن در ساختار عصبی و عملکرد میمون ها نیز شباهت زیادی با انسانها دارند [49 ، 50]. با این وجود ، اشتغال واقعی این مدل غیرانتفاعی در مطالعه پیری هنوز به دلایل زیر بسیار نادر است. اول از همه ، این نخبگان عمر نسبتاً طولانی دارند که این یک مشکل عملی برای دستکاری آزمایشگاهی است. ثانیا ، هزینه های انجام آزمایشات روی آن حیوانات نسبتاً زیاد است [47]. سوم ، مسئله جدی نگرانی اخلاقی گروه های حقوق حیوانات است.

مدل Drosophila به طور گسترده ای برای تحقیقات بیولوژیکی ، به ویژه در زمینه ژنتیک و زیست شناسی رشد استفاده شده است. با توجه به مطالعه ژنتیک طول عمر در مگس های میوه ، ژنهای خاص تنظیم طول عمر در دهه های گذشته آشکار شده اند ، که در پاسخ به استرس ، سیستم آنتی اکسیدانی ، مسیر سیگنالینگ انسولین و مسیر TOR نقش دارند. گزارش شده است که مگس های جهش یافته SOD یا گربه (تا حدی ژن های SOD یا CAT را خراب می کنند) به همراه حساسیت بیشتری به استرس اکسیداتیو منجر به طول عمر بسیار کوتاه تر می شوند [51 ، 52]. در مقابل ، مگس های تراریخته با نسخه های اضافی CAT و SOD نشان می دهد که طول عمر متوسط از 6 ٪ تا 33 ٪ ، بیان بیش از حد SOD میانگین طول عمر تا 40 ٪ را افزایش می دهد [53-55].

مطالعات در مورد رابطه بین مکمل های رژیم غذایی و طول عمر مگس های میوه به طور مداوم نتایج الهام بخش را تولید کرده است. آزمایشات انجام شده توسط Bonilla و همکاران.[56 ، 57] نشان داد که ملاتونین در رژیم غذایی می تواند عمر و مقاومت در برابر چالش پاراکوات در دروسوفیلا را به میزان قابل توجهی افزایش دهد. به طور مشابه ، ثابت شده است که رسوراترول در طول عمر در مگس های میوه توسط بائر و همکاران مؤثر است.[58] و وود و همکاران.[59]ما نشان داده بودیم که چای سبز و کلم بروکلی می توانند طول عمر مگس های میوه را گسترش دهند [60 ، 61].

مگس های میوه ای به عنوان یک الگوی کارآمد در تحقیقات پیری برای ده ها سال ، دارای مزایای منحصر به فردی نسبت به سایر مدل های ارگانیسم هستند. اول ، مگس های میوه و انسان بسیاری از مسیرهای فیزیولوژیکی محافظت شده ، مانند متابولیسم سوپر اکسید ، سیگنالینگ مانند انسولین را به اشتراک می گذارند ، که بسیاری از آنها به عنوان عناصر حیاتی برای تنظیم پیری پیشنهاد شده اند [43]. دوم ، بیش از 70 ٪ از ژنهای شناخته شده بیماری در انسان در مگس های میوه ای حفظ می شوند و 50 ٪ توالی پروتئین مگس دارای همولوگ پستانداران هستند [62 ، 63]. سوم ، تکنیک دستکاری ژنتیکی در دروسوفیلا اکنون کاملاً بالغ است. طیف گسترده ای از مگس های تراریخته در دسترس است که اکتشاف را برای اهداف ساده می کند [64]. در همین حال ، گزارش شده است که سویه های مگس با طول عمر طولانی تر هیچ کاهش در میزان متابولیک ندارند [65]. چهارم ، دروسوفیلا دارای سیستم عصبی پیچیده ای با سد خونی نسبتاً ضعیف است که این امر باعث می شود یک سیستم مدل مناسب برای غربالگری و ارزیابی اثرات داروها و ترکیبات عملکردی بر روی بیماریهای عصبی باشد [66 ، 67]. پنجم ، مگس های میوه ای نسبتاً آسان تر و ارزان تر برای نگهداری در تعداد زیادی هستند که برای یک مطالعه کوهورت ضروری است. چرخه زندگی کوتاه ، اندازه کوچک بدن ، باروری بالا و دنباله شناخته شده ژنوم کامل ، آن را به یک الگوی ایده آل برای پیری در سطح جمعیت تبدیل می کند [68]. علاوه بر این ، اثرات مکمل های رژیم غذایی بر پیری مگس های میوه ای مورد بررسی قرار گرفته است که در 20 سال گذشته نتایج امیدوار کننده ای را ارائه می دهد ، که نه تنها روش های نیمکت عملی را برای انجام تجزیه و تحلیل مرتبط می سازد ، بلکه پروتکل های آماری قدرتمندی را نیز برای تخمین و ارزیابی سیستماتیک بسته بندی می کند. تأثیر برخی از ترکیبات مکمل بر پیری [69]. به طور کلی ، مدل D. melanogaster بیش از ساده و معتبر است که در مطالعه مکانیسم های پیری جهانی به کار می رود.

4- محدودیت انرژی (ER) طول عمر را طولانی می کند

ER برای کاهش در دسترس بودن مواد مغذی نسبتاً بدون سوء تغذیه است. نشان داده شده است که ER طول عمر موجودات متنوع از جمله جوندگان ، مخمر ، دروسوفیلا و C. elegans را گسترش می دهد [40 ، 70-72]. مکانیسم های فعالیت حفاظت شده ER در دروسوفیلا به طور گسترده در سطح مولکولی مورد بررسی قرار گرفت. به روز ، شناخته شده ترین مکانیسم های ER مربوط به تأثیر آن بر میزان متابولیک ، انسولین سنجش مغذی/IGF-1 مانند مسیر ، مسیر TOR ، مسیر آپوپتوز ، مسیر سیرتوئین ، و سیستم بویایی و شلاق است [73]. علاوه بر این ، ER پیشنهاد شده است که با آسیب کمتری از ماکرومولکول های سلولی مانند DNA [74] ، پروتئین ها [75] و لیپیدها همراه باشد [76].

ما بیان ژن SOD1 ، SOD2 ، CAT ، RPN11 و MTH را در مگس های میوه ای که یکی از سه رژیم غذایی تغذیه می شود ، یعنی رژیم غذایی محدود کننده انرژی (ER ، 0. 39 کیلو کالری در میلی لیتر) ، رژیم غذایی استاندارد انرژی (SE ، 0. 78 کیلو کالری ، مطالعه کرده ایم. رژیم غذایی/میلی لیتر) و رژیم غذایی با انرژی بالا (HE ، 2. 35 کیلو کالری در میلی لیتر رژیم). نتایج نشان داد که ER میانگین طول عمر 16 ٪ را در مقایسه با مگس های شاهد افزایش داده است. نشان داده شد که گروه ER فعالیت بیشتری و بیان ژن SOD1 و SOD2 نسبت به دو گروه دیگر مگس دارد. بیان بالایی از RPN11 ناشی از ER در برخی از نقاط زمانی مشاهده شد ، نشان می دهد که تعامل ER با RPN11 همچنین ممکن است در طول عمر فعالیت-پرولنگ کننده ER واسطه باشد. با این حال ، ER هیچ تاثیری در بیان ژن CAT و MTH نداشت. فعالیت طولانی مدت ER حداقل تا حدی با تأثیر آن بر بیان ژن SOD و RPN11 ممکن است اما در بیان ژن CAT و MTH بعید است. همچنین ممکن است که فعالیت طولانی مدت ER به دلیل تأثیر آن بر روی یک ژن واحد به جای یک خوشه از ژن های درگیر در استرس اکسیداتیو ، مسیر IIS ، مسیر آپوپتوز ، اتوفاژی برنامه ریزی شده و سیستم بویایی باشد.

5- مواد مغذی و غذاهای کاربردی

اصطلاح "مواد مغذی" در واقع نوعی ترکیبی از "تغذیه" و "دارویی" است. تعریف عموماً پذیرفته شده "یک غذا یا بخشی از مواد غذایی است که فواید سلامتی از جمله پیشگیری و یا درمان یک بیماری را فراهم می کند."بیشتر مواد مغذی مکمل های غذایی هستند. مطالعات هم در شرایط آزمایشگاهی و هم در داخل بدن نشان می دهد که مصرف مواد مغذی ، به ویژه مواردی که ظرفیت آنتی اکسیدانی بالا دارند ، با بیماری های قلبی عروقی ، سرطانهای مختلف و دیابت رابطه معکوس دارد. با این حال ، هنوز فعالیت ضد تبخیر آنها اثبات نشده است. بر اساس FRTA ، فرض بر این است که هر ماده ای با ظرفیت آنتی اکسیدانی عالی می تواند یک نامزد بالقوه برای تأخیر در پیری باشد.

5. 1Catechins چای و Theaflavins

چای ، در کنار آب ، دومین نوشیدنی محبوب است که توسط انسان در جهان مصرف می شود. چای سیاه در کشورهای غربی به طور گسترده ای مصرف می شود در حالی که چای سبز در جهان شرقی ترجیح داده می شود. عصاره های چای سیاه عمدتاً حاوی کاتچین ها و فلاوین ها هستند (شکل 2). شواهد آزمایشات بالینی نشان می دهد که مصرف چای دارای مزایای بهداشتی مختلفی است. لین و همکاران.[77] نشان داد كه نوشیدن یا چای سبز یا چای سیاه باعث افزایش قابل توجهی در پتانسیل آنتی اکسیدانی پلاسما با استفاده از روش آنتی اکسیدانی کاهش دهنده آهن (FRAP) می شود. علاوه بر این ، در مطالعات مختلف جمعیت گزارش شده است که مصرف چای سبز یا چای سیاه می تواند اکسیداسیون DNA و پراکسیداسیون لیپیدها را به میزان قابل توجهی کاهش دهد [78 ، 79].