[論文レビュー] Traditional aging theories: which ones are useful?

Jicun Wang-Michelitsch, Thomas M. Michelitsch|arXiv (Cornell University)|Mar 24, 2015

Genetics, Aging, and Longevity in Model Organisms参考文献 53被引用数 6

ひとこと要約

この論文は、損傷蓄積と発達過程を無視しているため、多くの伝統的 ageing理論が不完全であると批判的に評価する。発達理論と損傷（故障）蓄積理論が最も有用であると特定する一方で、エントロピーと複雑性の喪失といった物理的原則が老化に広く適用可能であることも強調し、これらの知見を統合する新しい理論の構築を提唱する。

ABSTRACT

Many theories have been proposed to answer two questions on aging: "Why do we age?" and "How do we age?" Among them, evolutionary theories are proposed to interpret the evolutionary advantage of aging, and "saving resources for group benefit" is thought to be the purpose of aging. However for saving resources, a more economic strategy should be to make a rapid death to the individuals who are over the reproduction age rather than to make them aging. Biological theories are proposed to identify the causes and the biological processes of aging. However, some theories including cell senescence/telomere theory, gene-controlling theory, and developmental theory, have unfortunately ignored the influence of damage on aging. Free-radical theory suggests that free radicals by causing intrinsic damage are the main cause of aging. However, even if intracellular free radicals cause injuries, they could be only associated with some but not all of the aging changes. Damage (fault)-accumulation theory predicts that faults as intrinsic damage can accumulate and lead to aging. However, in fact an unrepaired fault could not possibly remain in a living organism, since it can destroy the integrity of tissue structure and cause rapid failure of the organism. These traditional theories are all incomplete on interpreting aging phenomena. Nevertheless, developmental theory and damage (fault)-accumulation theory are more useful, because they have recognized the importance of damage and development process in aging. Some physical theories are useful, because they point out the common characteristics of aging changes, including loss of complexity, consequence of increase of entropy, and failure of information-transmission. An advanced theory, which can include all of these useful ideas in traditional theories, is needed.

研究の動機と目的

• 既存の ageing理論が老化のメカニズムと進化的根拠を説明する有用性を評価すること。
• フリーラジカル理論、トロモア理論、遺伝子制御理論などの主流理論に見られる限界を特定すること。
• 損傷蓄積と発達過程が老化を理解する上で中心的であると主張すること。
• エントロピーの増加や複雑性の喪失といった物理的原則が老化現象に普遍的に関連することを強調すること。
• 既存モデルから最も有用な要素を統合した、包括的な新しい ageing 理論の構築を提唱すること。

提案手法

• 進化的・生物学的・物理的理論を含む主要な伝統的 ageing 理論の体系的レビューと批判的分析。
• 各理論が「なぜ老化するか」と「どのように老化するか」を、生物学的妥当性と実証的根拠に基づいて説明できるかを評価すること。
• 内在的損傷（故障）の役割の評価。修理されない故障は、生物体の機能不全を引き起こすため、持続できないことを強調すること。
• エントロピー、複雑性の喪失、情報伝達障害といった物理的原則を、老化の共通枠組みとして用いること。
• 理論が発達過程と損傷蓄積をどの程度認識しているかを比較すること。
• 既存理論から最も有用な要素を統合し、新しい包括的 ageing 理論の概念的基盤を構築すること。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 どの伝統的 ageing 理論が老化プロセスを理解する上で科学的に有用なフレームワークを提供するか？
• RQ2 なぜ進化的 ageing 理論は、老化をリソース節約のメカニズムとして説明できないのか？
• RQ3 主要な生物学的理論が損傷蓄積を無視することで、説明力がどの程度制限されるのか？
• RQ4 エントロピーの増加や複雑性の喪失といった物理的原則が、生物学的システム全体に普遍的に適用可能である程度はどの程度か？
• RQ5 新しい包括的 ageing 理論に統合すべき、既存理論の核心的要素は何か？

主な発見

• フリーラジカル理論は不十分である。フリーラジカルは老化の一部の変化を説明できるが、すべての変化を説明できない。
• 細胞老化とトロモア理論は、老化における内在的損傷蓄積の重要な役割を無視している。
• 遺伝子制御理論と発達理論は、損傷関連メカニズムを十分に説明できていないため、制限がある。
• 損傷（故障）蓄積理論は有用である。故障は、生物体の機能不全を引き起こすため、修理されなければ持続できないことを認識しているからである。
• 発達理論は価値がある。老化における発達過程の役割を組み込んでいるからである。
• エントロピーの増加、複雑性の喪失、情報伝達障害に焦点を当てた物理的理論は、老化現象に広く普遍的な洞察を提供する。