Genetic and Environmental Contributions to Human Longevity

lnsan ömrünün en kompleks fenotipler gibi, hem çevresel (yaşam tarzı, nerede yaşadığın gibi) hem de genetik faktörlerin kompleks etkileşimlerinin yansıması olduğunu düşündürür. Bu faktörler muhtemelen yaşlanmanın temel mekanizmalarını ve büyük ölçüde yaşla ilişkili hastalıkları etkiler. Hastalıklara direnç gösteren varyantların eksikliği kadar hastalıklara yatkınlığı arttıran varyantların varlığında da iyi yaşam tercihi ve tamamlayıcı çevre varlığı ileri yaşlara ulaşmada hayati önem taşıyacaktır. Uzun yaşamın bilimsel mekanizması hakkındaki bilgilerimiz hala yetersiz olmasına rağmen, çevrenin ve genlerin potansiyel katkıları da dahil yaşlanmanın biyolojik temellerini anlamak bireyin yaşam tarzı tercihlerini şekillendirmesi ve ömrünün uzaması için etkili tedavi hedefleri geliştirmek için anahtardır. Bu derleme, insan uzun ömrünün genetik ve çevresel temellerinin entegre edildiği farklı stratejilere farklı bir bakış açısı sağlayacaktır.

Genetik ve Çevrenin Insan Omrüne Katkıları

lnsan ömrünün en kompleks fenotipler gibi, hem çevresel (yaşam tarzı, nerede yaşadığın gibi) hem de genetik faktörlerin kompleks etkileşimlerinin yansıması olduğunu düşündürür. Bu faktörler muhtemelen yaşlanmanın temel mekanizmalarını ve büyük ölçüde yaşla ilişkili hastalıkları etkiler. Hastalıklara direnç gösteren varyantların eksikliği kadar hastalıklara yatkınlığı arttıran varyantların varlığında da iyi yaşam tercihi ve tamamlayıcı çevre varlığı ileri yaşlara ulaşmada hayati önem taşıyacaktır. Uzun yaşamın bilimsel mekanizması hakkındaki bilgilerimiz hala yetersiz olmasına rağmen, çevrenin ve genlerin potansiyel katkıları da dahil yaşlanmanın biyolojik temellerini anlamak bireyin yaşam tarzı tercihlerini şekillendirmesi ve ömrünün uzaması için etkili tedavi hedefleri geliştirmek için anahtardır. Bu derleme, insan uzun ömrünün genetik ve çevresel temellerinin entegre edildiği farklı stratejilere farklı bir bakış açısı sağlayacaktır.

___

  • 1. Hjelmborg J, Iachine I, Skytthe A, Vaupel JW, McGue M, Koskenvuo M et al. Genetic influence on  human lifespan and longevity. Hum Genet. 2006;119:312­21.
  • 2. Tan Q, De Benedictis G, Yashin AI, Bathum L, Christiansen L, Dahlgaard J et al. Assessing genetic  association with human survival at multi­allelic loci. Biogerontology. 2004;5:89­97.
  • 3. Terry  DF, Wilcox M, McCormick MA,  Lawler  E,  Perls  TT.  Cardiovascular  advantages  among the  offspring of centenarians.  J Gerontol A Biol Sci Med Sci. 2003; 58:M425­31
  • 4. Terry DF, Wilcox MA, McCormick MA, Pennington JY, Schoenhofen EA, Andersen SL et al. Lower  all­cause,  cardiovascular,  and  cancer  mortality  in  centenarians'  offspring. J  Am  Geriatr  Soc.  2004;52:2074­6.
  • 5. Mariani F, Pérez­Barahona A, Raffin N. Life expectancy and the environment. J Econ Dyn Control.  2010;34:798­815
  • 6. Vagero D. Health inequalities across the globe demand new global policies. Scand J Public Healt.  2007;35:113­5.
  • 7. Breyer F, Lorenz N, Niebel T. Health care expenditures and longevity: is there a Eubie Blake effect? Eur J Health Econ. 2005;16:95­112.
  • 8. Finch CE, Tanzi RE. Genetics of ageing. Science. 1997;278: 407­11.
  • 9. Herskind AM, McGue M, Holm NV, Sørensen TI, Harvald B, Vaupel JW. The heritability of human  longevity:  a  population­based  study  of  2872  Danish  twin  pairs  born  1870­1900.  Hum  Genet.  1996;97:319­23.
  • 10. Ljungquist  B,  Berg  S,  Lanke  J,  McClearn  GE,  Pedersen  NL.  The  effect  of  genetic  factors  for  longevity: a comparison of identical and fraternal twins in the Swedish Twin Registry. J Gerontol  A Biol Sci Med Sci. 1998;53:M441­6.
  • 11. Puca AA, Daly MJ, Brewster SJ, Matise  TC, Barrett J,  Shea­Drinkwater M  et  al. A genome­wide  scan for linkage to human exceptional longevity identifies a locus on  chromosome 4. Proc Natl  Acad Sci USA. 2001;98:10505­8.
  • 12. Beekman M, Blanche H, Perola M, Hervonen A, Bezrukov V, Sikora E et al. Genome­wide linkage  analysis for human longevity: genetics of healthy aging study. Aging Cell. 2013;12:184­93.
  • 13. Bush  WS,  Moore  JH.  Chapter  11:Genome­wide  association  studies.  PLoS  Comput  Biol.  2012;8:e1002822.
  • 14. Segura V, Vilhjálmsson BJ, Platt A, Korte  A, Seren Ü, Long Q et al. An efficient multi­locus mixedmodel approach  for  genome­wide  association  studies  in structured  populations.  Nat  Genet.  2012;44:825­30.
  • 15. Amos  CI.  Successful  design  and  conduct  of  genome­wide  association studies. Hum Mol Genet.  2007;16:220­5.
  • 16. The  International  HapMap  Consortium.    A  haplotype  map  of  the  human  genome.  Nature.  2005;437:1299­320.
  • 17. The International HapMap Consortium. A second generation human haplotype map of over 3.1  million SNPs. Nature. 2007;449:851­61.
  • 18. Manolio  TA,  Collins  FS.  The  HapMap  and  genome­wide  association  studies  in  diagnosis  and  therapy. Annu Rev Med. 2009;60:443­56.
  • 19. Spencer CCA, Su Z, Donnelly P, Marchini J. Designing genome­wide association studies: sample  size, power, imputation, and the choice of genotyping chip. PLoS Genet. 2009;5:e1000477.
  • 20. Montesanto A, Dato  S, Bellizzi D, Rose G, Passarino G.  Epidemiological, genetic  and  epigenetic  aspects of the research on healthy ageing and longevity. Immun Ageing. 2012;9:6..
  • 21. Awofala  AA.  Genetic  approaches  to  alcohol  addiction:  gene  expression  studies  and  recent  candidates from Drosophila. Invert Neurosci. 2011;11:1­7.
  • 22. Awofala  AA,  Davies  JA,  Jones  S.  Functional  roles  for  redox  genes  in  ethanol  sensitivity  in  Drosophila. Funct Integr Genomics. 2012;12:305­15.
  • 23. Browner WS,  Kahn  AJ,  Ziv  E,  Reiner  AP,  Oshima J,  Cawthon  RM  et  al. The  genetics  of  human  longevity. Am J Med. 2004;117:851.
  • 24. Kenyon CJ. The genetics of ageing. Nature. 2010;464:504­12.
  • 25. Fontana  L,  Partridge  L,  Longo VD. Extending  healthy  life span­from  yeast to  humans. Science.  2010;328:321­6.
  • 26. de la  Monte  SM.  Brain  insulin resistance  and  deficiency  as  therapeutic  targets  in  Alzheimer's  disease. Curr Alzheimer Res. 2012;9:35­66.
  • 27. Corbo  RM,  Pinto  A,  Scacchi  R.  Gender­specific  association  between  FSHR  and  PPARG  common  variants and human longevity. Rejuvenation Res. 2013;16:21­7.
  • 28. Anselmi  CV,  Malovini  A,  Roncarati  R,  Novelli  V,  Villa  F,  Condorelli  G  et  al.  Association  of  the  FOXO3A locus with extreme longevity in a southern Italian centenarian study. Rejuvenation Res.  2009;12:95­104.
  • 29. Fraga  MF,  Esteller  M.  Epigenetics  and  ageing:  the  targets  and  the  marks.  Trends  Genet.  2007;23:413­8.
  • 30. van Vliet J, Oates NA. Epigenetic mechanisms in the context of complex diseases.Cell Mol Life Sci.  2007;64:1531­8.
  • 31. Wolffe AP, Matzke MA. Epigenetics: regulation through repression. Science. 1999;286:481­6.
  • 32. Gonzalo S. Epigenetic alterations in ageing. J Appl Physiol. 2010;109:586­97.
  • 33. Awofala  AA.  Molecular  and  genetic  determinants  of  alcohol  dependence.  J  Addict  Dis.  2013;32:293­309.
  • 34. Fraga MF. Genetic and epigenetic regulation of ageing. Curr Opin Immunol. 2009;21:446­53.
  • 35. Yan  MSC  Matouk  CC,  Marsden  PA.  Epigenetics  of  the  vascular  endothelium.  J  Appl  Physiol.  2010;109:916­26.
  • 36. Tan  Q,  Christiansen  L,  Bathum  L,  Zhao  JH,  Yashin  AI,  Vaupel  JW  et  al. Estimating  haplotype  relative  risks  on  human  survival  in  population­based  association  studies.  Hum  Hered.  2005;59:88­97.
  • 37. Bollati  V,  Schwartz J, Wright  R,  Litonjua  A,  Tarantini  L,  Suh  H  et  al.  Decline  in  genomic  DNA  methylation through ageing in a cohort of elderly subjects. Mech Ageing Dev. 2009;130:234­9.
  • 38. Freund A, Orjalo AV, Desprez PY, Campisi J. Inflammatory networks during cellular senescence:  causes and consequences. Trends Mol Med. 2010;16:238­46.
  • 39. Gravina S, Vijg J. Epigenetic factors in ageing and longevity. Pflüg Arch Eur J Phy. 2010;459:247­ 58
  • 40. Gentilini D, Mari D, Castaldi D, Remondini D, Ogliari G, Bucci L et al. Role of epigenetics in human  ageing and longevity: genome­wide DNA methylation profile in centenarians and centenarians’  offspring. Age. 2012;1­13.
  • 41. Mathers JC. Nutritional modulation of ageing: genomic and epigenetic approaches. Mech Ageing  Dev. 2006;127:584­9.
  • 42. Sedivy JM, Banumathy G, Adams PD. Aging by epigenetics–a consequence of chromatin damage?  Exp Cell Res. 2008;314:1909­17.
  • 43. Niculescu MD, Lupu DS. Nutritional influence on epigenetics and effects on longevity. Curr Opin  Clin Nutr Metab Care. 2011;14:35­40.
  • 44. Barker  DJ,  Osmond  C.  Infant  mortality  childhood  nutrition,  and  ischaemic  heart  disease  in  England and Wales. Lancet. 1986;1:1077­81.
  • 45. Gluckman PD, Hanson MA, Cooper C, Thornburg KL. Effect of in utero and early­life conditions on  adult health and disease.  N Engl J Med. 2008;359:61­73.
  • 46. O'Donnell MJ, Xavier D, Liu L, Zhang H, Chin S L, Rao­Melacini P et al. Risk factors for ischaemic  and intracerebral haemorrhagic stroke in 22  countries (the INTERSTROKE study): a  case­control  study.Lancet. 2010;376:112­23.
  • 47. Yusuf S, Hawken S, Ôunpuu S, Bautista L, Franzosi MG, Commerford P et al. Obesity and the risk of  myocardial  infarction  in  27  000  participants  from  52  countries:  a case­control  study. Lancet.  2005;366:1640­9.
  • 48. Spindler SR. Caloric restriction: from soup to nuts. Ageing Res Rev. 2010;9:324­53.
  • 49. Masoro EJ. Overview of caloric restriction and ageing. Mech Ageing Dev. 2005;126:913­22.
  • 50. Roth  GS,  Lane  MA,  Ingram  DK,  Mattison JA,  Elahi  D,  Tobin  JD  et  al.  Biomarkers  of  caloric  restriction may predict longevity in humans. Science. 2002;297:811.
  • 51. Soare  A,  Cangemi  R,  Omodei D,  Holloszy JO,  Fontana  L.  Long­term  calorie restriction,  but  not  endurance exercise, lowers core body temperature in humans. Aging (Albany NY). 2011;3:374­9.
  • 52. Sinclair DA. Toward a unified theory of caloric restriction and longevity regulation. Mech Ageing  Dev. 2005;126:987­1002.
  • 53. U.S. Department of Health and Human Services. Promoting active lifestyles among older adults. A  report:  U.S.  Department  of  Health  and  Human  Services,  Centers  for  Disease  Control  and  Prevention,  National  Centrer  for  Disease  Control  and  Prevention.  Accessed  10  July  2015,  .
  • 54. Beekman  M,  Nederstigt  C,  Suchiman  HE,  Kremer  D,  van  der  Breggen  R,  Lakenberg  N  et  al.  Genomewide association study (GWAS)­identified disease risk alleles do not compromise human  longevity. Proc Natl Acad Sci USA. 2010;107:18046­9.
  • 55. Hunter DJ. Gene­environment interactions in human diseases. Nat Rev Genet. 2005;6:287­98.
  • 56. Narasimhan  SD, Yen K,  Tissenbaum HA. Converging pathways  in lifespan regulation. Curr Biol.  2009;19:R657­R666.
  • 57. Stanfel MN,  Shamieh  LS,  Kaeberlein M,  Kennedy  BK.  The  TOR pathway  comes  of  age. Biochim  Biophys Acta. 2009;1790:1067­74.
  • 58. Pollak MN, Schernhammer ES, Hankinson SE. Insulin­like growth factors and neoplasia. Nat Rev  Cancer. 2004;4:505­18.
  • 59. Cohen E, Paulsson JF, Blinder P, Burstyn­Cohen T, Du D, Estepa G et al. Reduced IGF­1 signaling  delays age­associated proteotoxicity in mice. Cell. 2009;139:1157­69.
  • 60. Smith  DL,  Jr,  Elam  CF,  Jr,  Mattison  JA,  Lane  MA,  Roth  GS,  Ingram  DK  et  al.  Metformin  supplementation and life span in Fischer­344 rats. J Gerontol A Biol Sci Med Sci. 2010;65:468­74.
  • 61. Bonkowski MS, Rocha JS, Masternak MM, Al Regaiey KA, Bartke A. Targeted disruption of growth  hormone receptor interferes with the beneficial actions of calorie restriction. Proc Natl Acad Sci  USA. 2006;103:7901­5.
  • 62. Guevara­Aguirre J,  Balasubramanian  P,  Guevara­Aguirre  M, Wei  M,  Madia  F,  Cheng  CW  et  al.  Growth hormone receptor deficiency is associated with a major reduction in pro­aging signaling,  cancer, and diabetes in humans. Sci Transl Med. 2011;3:70ra13.
  • 63. Lin SJ, Defossez PA, Guarente L. Requirement of NAD and SIR2 for life­span extension by calorie  restriction in Saccharomyces cerevisiae. Science. 2008;289:2126­8.
  • 64. Guerrero RF, García­Parrilla MC, Puertas B, Cantos­Villar E. Wine, resveratrol and health: a review.  Nat Prod Commun. 2009;4:635­58.
  • 65. Baur JA. Resveratrol, sirtuins, and the promise of a DR mimetic. Mech Ageing Dev. 2010; 31:261­ 9.
  • 66. Pacholec  M,  Bleasdale  JE,  Chrunyk  B,  Cunningham  D,  Flynn  D,  Garofalo  RS  et  al.  SRT1720,  SRT2183, SRT1460, and resveratrol are not direct activators of SIRT1. J Biol Chem. 2010;285:8340­ 51.
  • 67. Rea  IM, Mc Dowell  I, McMaster D,  Smye M,  Stout R,  Evans A  et  al. Apolipoprotein  E  alleles  in  nonagenarian subjects  in the  Belfast  Elderly  Longitudinal  Free­living Ageing  Study (BELFAST).  Mech Ageing Dev. 2001;122:1367­72.
  • 68. Hagberg  JM,  Wilund  KR,  Ferrell  RE.  Apo  E  gene  and  gene­environment  effects  on  plasma  lipoprotein­lipid levels. Physiol Genomics. 2000;4:101­8.
  • 69. Schachter  F,  Fauredelanef  L,  Guenot  F,  Rouger  H,  Froguel  P,  Lesueur­Ginot,  L  et  al.  Genetic  associations with human longevity at the Apoe and Ace loci. Nat Genet. 1994;6:29­32.
  • 70. Evans WE, McLeod HL.  Pharmacogenomics:  drug  disposition,  drug targets,  and side  effects.  N  Engl J Med. 2003;348:538­49
  • 71. Jack CR, Knopman DS, Jagust WJ, Shaw LM, Aisen PS, Weiner MW et al. Hypothetical model of  dynamic biomarkers of the Alzheimer's pathological cascade. Lancet Neurol. 2010;9:119­28.
  • 72. Wirth  M,  Madison  CM,  Rabinovici  GD,  Oh  H,  Landau  SM,  Jagust  WJ.  Alzheimer’s  disease  neurodegenerative  biomarkers  are  associated  with  decreased  cognitive function  but  not  betaamyloid in cognitively normal older individuals. J Neurosci. 2013;33:5553­63.
  • 73. Drenos  F, Kirkwood TBL. Selection on Alleles Affecting Human Longevity and Late­Life Disease:  The Example of Apolipoprotein E. PLoS ONE. 2010;5:e10022.
  • 74. Feng J, Xiang L, Wan G, Qi K, Sun L, Huang Z et al. Is APOE epsilon3 a favourable factor for the  longevity: an association study in Chinese population. J Genet. 2011;90:343­7.
  • 75. Blanche H, Cabanne L, Sahbatou M, Thomas GA. Study of French centenarians: are ACE and APOE  associated with longevity? Comptes Rendus De L Academie Des Sciences Serie III­Sciences De La  Vie­Life Sciences. 2001;324:129­35.
  • 76. Frisoni GB, Louhija J, Geroldi C, Trabucchi M. Longevity and the epsilon 2 allele of apolipoprotein  E: The Finnish Centenarians Study. J Gerontol A Biol Sci Med Sci. 2001;56:M75­M78.
  • 77. Kenyon C, Chang J, Gensch E, Rudner A, Tabtiang RA.  C. elegans mutant that lives twice as long  as wild type. Nature. 1993;366:461­4.
  • 78. Murphy  CT,  McCarroll  A,  Bargmann  I,  Fraser  A,  Kamath  R,  Ahringer  J  et  al.  Genes  that  act  downstream  of  DAF­16  to  influence  the  life  span  of  Caenorhabditis  elegans.  Nature.  2003;424:277­83.
  • 79. Willcox BJ, Timothy AD, Qimei He, Randi C, John SG et al. FOXO3A genotype is strongly associated  with human longevity. Proc Natl Acad Sci USA. 2008;105:13987­92.
  • 80. Imae M, Fu Z, Yoshida A, Noguchi T, Kato H. Nutritional and hormonal factors control the gene  expression of FoxOs, the mammalian homologues of DAF­16. J Mol Endocrinol. 2003;30:253­62.
  • 81. Clare  MJ,  Luckinbill  LS. The  effects  of  gene­environment  interaction  on  the  expression  of  longevity. Heredity. 1985;55:19­26.
  • 82. Keith CT, Borisy AA, Stockwell BR. Multicomponent therapeutics for networked systems. Nat Rev  Drug Discov. 2005;4:71–8.
  • 83. Hopkins  AL. Network  pharmacology:  the  next  paradigm  in  drug  discovery.  Nat  Chem  Biol.  2008;4:682­90.
  • 84. Csermely  P,  Agoston  V,  Pongor  S. The  efficiency  of  multi­target  drugs:  the  network  approach  might help drug design. Trends Pharmacol Sci. 2005;26:178­82.
  • 85. Hong  SE,  Heo  HS,  Kim  DH,  Kim  MS,  Kim  CH,  Lee  J  et  al. Revealing system­level  correlations  between aging and calorie restriction using a mouse transcriptome. Age (Dordr). 2010;32:15­30.
  • 86. Goldberg AD, Allis CD, Bernstein E.Epigenetics: a landscape takes shape. Cell. 2007;128:635­8.
  • 87. Spindler  SR. Use  of  microarray  biomarkers  to  identify  longevity  therapeutics.  Aging  Cell.  2006;5:39­50.
  • 88. Simkó GI, Gyurkó D, Veres DV, Nánási T, Csermely P. Network strategies to understand the aging  process and help age­related drug design. Genome Med. 2009;1:90.