ความชราและการเสื่อมถอยของการพัฒนา

การที่พัฒนาการต่อเนื่องไปสู่การเสื่อมถอยตามวัย รวมถึงภาวะเซลล์ชรา (cellular senescence) และการสูญเสียความสามารถในการฟื้นฟู

Definition

ความชราคือการเสื่อมถอยอย่างต่อเนื่องและขึ้นอยู่กับเวลาในการทำงานและการบำรุงรักษาเซลล์และเนื้อเยื่อ; การเสื่อมถอยของการพัฒนาหมายถึงการสูญเสียความสามารถในการเจริญเติบโต การสร้างใหม่ และการฟื้นฟูที่มาพร้อมกับช่วงท้ายของวงจรชีวิตของสิ่งมีชีวิต

Scope

หัวข้อนี้ถือว่าความชราเป็นส่วนท้ายของช่วงชีวิตที่ชีววิทยาพัฒนาการช่วยอธิบาย: ภาวะเซลล์ชรา, การสูญเสียการทำงานของเนื้อเยื่อและเซลล์ต้นกำเนิดอย่างค่อยเป็นค่อยไป, และการเปลี่ยนแปลงระดับโมเลกุลที่เกี่ยวข้องกับการสูงวัย โดยเชื่อมโยงกลไกการพัฒนากับการลดลงของการบำรุงรักษาและการซ่อมแซม โดยวางกรอบชีววิทยาของความชราโดยไม่มีการให้คำแนะนำทางการแพทย์

Core questions

• โปรแกรมการพัฒนาเชื่อมโยงกับการเสื่อมถอยของความชราในภายหลังอย่างไร?
• ภาวะเซลล์ชราคืออะไร และมีบทบาทอย่างไร?
• เหตุใดความสามารถในการฟื้นฟูและเซลล์ต้นกำเนิดจึงลดลงตามอายุ?
• การเปลี่ยนแปลงของเซลล์ใดบ้างที่เป็นลักษณะเฉพาะของเนื้อเยื่อที่แก่ชรา?

Key concepts

• ภาวะเซลล์ชรา
• การสึกหรอของเทโลเมียร์
• ความอ่อนล้าของเซลล์ต้นกำเนิด
• การสูญเสียความสามารถในการฟื้นฟู
• การเปลี่ยนแปลงทางพันธุกรรมและอิพิเจเนติกส์ตามอายุ

Key theories

ลักษณะเด่นของความชรา

ความชราเกี่ยวข้องกับการเปลี่ยนแปลงของเซลล์และโมเลกุลที่เกิดขึ้นซ้ำๆ — รวมถึงความไม่เสถียรของจีโนม การสึกหรอของเทโลเมียร์ ภาวะเซลล์ชรา และความอ่อนล้าของเซลล์ต้นกำเนิด — ซึ่งรวมกันแล้วอธิบายถึงการเสื่อมถอยของการทำงานของเนื้อเยื่อเมื่อเวลาผ่านไป

Mechanisms

เนื้อเยื่อที่แก่ชราจะมีการเปลี่ยนแปลงที่เป็นลักษณะเฉพาะหลายอย่าง ภาวะเซลล์ชราคือสภาวะที่เซลล์หยุดแบ่งตัวอย่างถาวรในขณะที่ยังคงมีการเผาผลาญและหลั่งสัญญาณที่ส่งผลกระทบต่อเซลล์ข้างเคียง; สภาวะนี้สามารถจำกัดการเพิ่มจำนวนของเซลล์ที่เสียหาย แต่ก็มีส่วนทำให้เนื้อเยื่อแก่ชราลงด้วย เทโลเมียร์ (telomeres) ซึ่งเป็นส่วนปลายป้องกันของโครโมโซม จะสั้นลงเมื่อมีการแบ่งตัวและสามารถกระตุ้นให้เกิดภาวะเซลล์ชราได้ กลุ่มเซลล์ต้นกำเนิด (stem-cell pools) มีจำนวนหรือการทำงานลดลง ทำให้ความสามารถในการสร้างใหม่และซ่อมแซมลดลง การเปลี่ยนแปลงของเซลล์เหล่านี้ ร่วมกับการสะสมของการเปลี่ยนแปลงทางพันธุกรรม (genomic) และอิพิเจเนติกส์ (epigenetic) สะท้อนให้เห็นถึงการสูญเสียการบำรุงรักษาเนื้อเยื่ออย่างต่อเนื่อง ซึ่งเป็นตัวกำหนดการเสื่อมถอยของการพัฒนาในช่วงท้ายของวงจรชีวิต

Clinical relevance

ชีววิทยาของภาวะเซลล์ชราและการเสื่อมถอยของเซลล์ต้นกำเนิดเป็นพื้นฐานของการสูญเสียการทำงานของเนื้อเยื่อที่เกี่ยวข้องกับอายุ และถูกศึกษาเพื่อทำความเข้าใจโรคที่เกี่ยวข้องกับอายุและการซ่อมแซมที่บกพร่อง บทความนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อการศึกษาและไม่ได้ให้คำแนะนำทางการแพทย์

History

การสังเกตว่าเซลล์ปกติแบ่งตัวได้เพียงจำนวนจำกัดก่อนที่จะเข้าสู่ภาวะเซลล์ชรา ได้เปลี่ยนมุมมองว่าความชรามีพื้นฐานมาจากเซลล์; งานวิจัยต่อมาได้เชื่อมโยงเทโลเมียร์ การบำรุงรักษาจีโนม และการทำงานของเซลล์ต้นกำเนิดกับการเสื่อมถอยของเนื้อเยื่อตามอายุ

Key figures

• Leonard Hayflick

Seminal works

• lopezotin2013
• gilbert2016

Frequently asked questions

ภาวะเซลล์ชราคืออะไร?

เป็นสภาวะที่เซลล์หยุดแบ่งตัวอย่างถาวรแต่ยังคงมีชีวิตและทำงานอยู่; มันสะสมเพิ่มขึ้นตามอายุและส่งผลต่อเนื้อเยื่อรอบข้าง

ทำไมร่างกายจึงซ่อมแซมตัวเองได้ไม่ดีเท่าเดิมเมื่ออายุมากขึ้น?

กลุ่มเซลล์ต้นกำเนิดมีจำนวนและการทำงานลดลงเมื่อเวลาผ่านไป และเซลล์สะสมความเสียหาย ดังนั้นความสามารถในการสร้างใหม่และการฟื้นฟูจึงลดลงเมื่อสิ่งมีชีวิตมีอายุมากขึ้น