Als er leven is dan houdt het ook een keer op – en dan is er de dood. De dood is niet alleen één van de weinige zekerheden die het leven te bieden heeft, maar ook één van de weinige dingen die al het leven gemeen heeft.
Hoe lang het duurt tot de dood komt verschilt enorm tussen soorten. Sommige soorten zijn heel snel klaar. Veelgebruikte proefdieren, zoals de fruitvlieg en het wormpje C. elegans, leven slechts enkele weken. Niet alle ongewervelde dieren leven zo kort. Sommige termieten kunnen bijvoorbeeld wel 15 jaar oud worden, en er zijn schelpdieren die meer dan tweehonderd jaar oud kunnen worden. Bij de gewervelde dieren is er ook een duizelingwekkende variatie in levensverwachtingen, met aan het ene eind van het spectrum een klein Australisch visje dat niet ouder wordt dan 59 dagen, en aan het andere eind schildpadden van meer dan 175 jaar. De absolute overlevingskampioenen vinden we overigens bij de bomen. Eiken van honderden jaren oud zijn indrukwekkend, maar niet heel bijzonder, want de ‘bristle cone pine’ kan wel 6000 jaar oud worden!
Wat bepaalt de levensverwachting bij de mens? Hoewel er genetische defecten bij mensen bekend zijn die de levensduur sterk kunnen verkorten, zijn andere factoren dan genen waarschijnlijk veel belangrijker. Dat blijkt uit genetische analyses waaruit geconcludeerd wordt dat ongeveer 15-30% van de variatie in levensverwachting een genetische oorzaak heeft. Andere factoren die van invloed zijn op de levensduur zijn bijvoorbeeld geslacht (mannen leven korter), sociaal economische status, ‘life style’ en waarschijnlijk ook de kwaliteit van de levensomstandigheden tijdens de vroege ontwikkeling. Overigens hangt het belang van de genetische variatie vaak van de omgeving af, en deze genetische analyses zijn natuurlijk uitgevoerd met gegevens van mensen die lang geleden zijn geboren, want een cohort is pas bruikbaar voor analyse wanneer iedereen gestorven is.
Het kan daarom best zo zijn dat genetische variatie nu belangrijker is dan een eeuw geleden, maar voor bijvoorbeeld mijn cohort (1963) kan dat pas na ongeveer het jaar 2063 bepaald worden. Het kan ook langer duren want de levensverwachting neemt nog steeds sterk toe. De recordhouders zijn wat dat betreft Japanse vrouwen, waar de levensverwachting elk jaar met 3 maanden toeneemt, en er is geen aanwijzing dat deze ontwikkeling afvlakt. Elk jaar die een Japanse vrouw ouder wordt verkort haar resterende levensverwachting dus slechts met 9 maanden!
Van honden, mensen en knaagdieren is bekend dat grote individuen gemiddeld minder oud worden dan kleine individuen. Bij honden en knaagdieren is deze kennis vooral gebaseerd op vergelijkingen tussen rassen, en bij mensen zowel op vergelijkingen tussen landen en als vergelijkingen binnen landen. Nederlanders zijn sinds kort de langste mensen ter wereld en dat zou dus slecht nieuws kunnen zijn. Het effect van lichaamslengte op levensduur is verbazingwekkend sterk: elke centimeter dat het lichaam langer is kost bijna een half jaar levensverwachting. Japanse vrouwen zijn nu ongeveer 1.58 m op het moment dat ze volwassen worden en leven duidelijk langer dan Nederlands vrouwen die ongeveer 1.68 m zijn op het moment dat ze volwassen worden. Japanse vrouwen die meer dan 100 jaar oud zijn hebben een lichaamslengte van slechts 1.38 m, en wegen 37 kg, maar die zijn misschien ook wel wat gekrompen. De oorzaak van het effect van lichaamsgrootte op de levensverwachting is overigens niet bekend.
Het woord ‘veroudering’ kan op meer dan één manier geïnterpreteerd worden. Meestal wordt onder veroudering verstaan dat er een achteruitgang in functioneren is. Maar iets (of iemand) kan ook ouder worden, wat letterlijk hetzelfde is als verouderen, zonder dat er sprake is van achteruitgang van het functioneren. Over het eerste deel van het leven is zelfs meestal sprake van een verbetering van het functioneren, en mens en dier zijn wat dat betreft dus net een fles goede wijn. Ouder worden betekent dus niet altijd ook veroudering. In dit stuk wordt met veroudering uitsluitend geduid op de achteruitgang in functioneren met toenemende leeftijd. In een evolutionaire context wordt dit in getallen uitgedrukt door de afname in Darwiniaanse fitness met toenemende leeftijd, dat wil zeggen de afname van een combinatie van overlevingskansen en voortplantingssucces met leeftijd. Dit wordt op zich weer veroorzaakt door de slijtage en afname in fysiologisch functioneren waar men meestal aan denkt wanneer men het over veroudering heeft.
In de evolutionaire biologie bestaat een algemene maar abstracte verklaring voor variatie in levensduur en veroudering. De basis van deze theorie is dat elk organisme in beperkte mate de beschikking heeft over energie, tijd en nutriënten. Gegeven dat vanuit evolutionair perspectief het leven uitsluitend draait om reproductie, zijn er slechts twee manieren om deze grondstoffen nuttig te besteden, namelijk aan reproductie nu, of aan overleven ten behoeve van reproductie in de toekomst.
Het besteden van grondstoffen aan overleving kan bijvoorbeeld door te investeren in reparatie van DNA, waarvoor meer dan honderd verschillende mechanismen bekend zijn. Volgens dit principe gaat de besteding van grondstoffen aan reproductie ten koste van de grondstoffen die besteed kunnen worden aan ‘overleving’. Volgens dit idee, waar veel bewijs voor is, gaat veroudering dus sneller naarmate er minder grondstoffen aan onderhoud wordt besteed (en meer aan voortplanting).
De optimale grondstoffen allocatie hangt af van de kans dat individuen sterven door externe factoren waar ze zelf geen invloed op kunnen uitoefenen. Naarmate de kans groter is dat je door externe oorzaken sterft is het optimaal om meer aan reproductie te spenderen, waardoor de veroudering sneller gaat. Dit is makkelijk te begrijpen wanneer de vergelijking gemaakt wordt met het investeren in een pensioen, wat weinig zin heeft wanneer de kans klein is om de 65 te halen. Soorten die een lage levensverwachting hebben verouderen gemiddeld dan ook sneller.
Waar mensen aan dood gaan hangt af van de leeftijd de zij bereikt hebben. Bij mensen die 15-19 jaar zijn wanneer zij sterven is een verkeersongeluk in bijna de helft van de gevallen de doodsoorzaak, maar dit daalt al snel tot onder de 5% voor mensen ouder dan 40. Hart en vaatziekten worden als doodsoorzaak steeds belangrijker tot ongeveer 65 jaar, en vanaf die leeftijd veroorzaken hart en vaatziekten blijven ongeveer 40% van de sterfgevallen. Kanker geeft een ander beeld. Naarmate men ouder sterft wordt een hoger percentage van de sterfgevallen door kanker veroorzaakt, met een piek van ongeveer 40% bij mensen die bij een leeftijd van 60-64 jaar gestorven zijn. Daarna neemt het relatieve belang van kanker als doodsoorzaak af tot ongeveer 10% van de sterfgevallen bij mensen van 95 jaar en ouder.
De absolute kans om te sterven aan de meest algemene doodsoorzaken neemt sterk toe met toenemende leeftijd, en blijkbaar resulteert veroudering in een afname van de weerstand tegen lichaamsbedreigende processen. Leonard Hayflick, een bekende verouderingsbioloog, stelde op basis hiervan dat de doodsoorzaak in de meeste gevallen verkeerd wordt gediagnosticeerd: de echte doodsoorzaak is meestal veroudering, en toenemende kans op overlijden door verscheidene ziektes is niet meer dan een symptoom van de verouderingsziekte. Wat zou de oorzaak kunnen zijn van de ziekte die veroudering heet?
Het effect van lichaamsgrootte op de levensverwachting is tussen soorten anders dan binnen soorten. Een groot dier, zoals een olifant, leeft gemiddeld langer dan een klein dier, zoals een muis. Dit biedt wetenschappelijke detectives een aanknopingspunt om de oorzaak van veroudering te identificeren. Grote soorten verbruiken meer energie dan kleine soorten, maar die toename is niet proportioneel. Dat wil zeggen, een soort die twee maal zo zwaar is als een andere soort gebruikt weliswaar meer energie, maar niet twee maal zo veel. Rubner vergeleek in 1908 het energieverbruik per gram lichaamsgewicht tussen verschillende (gedomesticeerde) zoogdiersoorten. Die hoeveelheid was voor deze soorten ongeveer gelijk, en de suggestie dat dit een algemeen patroon was werd de basis van wat later bekend werd als de rate of living theory’. Hier valt bijvoorbeeld ook het idee onder dat het aantal hartslagen per leven gelijk is voor kort en lang levende soorten.
Rubner had in zijn vergelijking ook de mens opgenomen, maar de in het leven verbruikte energie (per gram lichaamsgewicht) was bij de mens ruim drie maal hoger dan bij de andere soorten. Rubner poneerde daarom dat intelligentie ook een effect had op de levensduur. Ondertussen weten we dat er meer uitzonderingen zijn. Vogels hebben bijvoorbeeld een veel hoger energieverbruik dan zoogdieren met hetzelfde gewicht, maar leven toch veel langer dan zoogdieren. Het verlagen van de omgevingstemperatuur maakt dat het energieverbruik van muizen sterk omhoog gaat, maar heeft geen effect op de levensduur.
Ondanks dat de rate of living theory intuïtief aanspreekt, en veel waarnemingen de theorie ondersteunen, is er ondertussen overeenstemming dat de ‘rate of living’ theorie in deze simpele vorm geen verklaring biedt voor de variatie in levensduur.
De theorie over de fysiologische oorzaak van veroudering met de meeste aanhangers is wel sterk aan energieverbruik gerelateerd. De energievoorziening van cellen wordt verzorgd door mitochondriën, kleine energiecentrales waarvan cellen er talloze bezitten. In mitochondriën wordt brandstof met behulp van zuurstof verbrand. Hierbij ontstaan als onvermijdelijk bijproduct zuurstof atomen met een vrij elektron, zogenaamde ‘vrije radicalen’. Deze atomen zijn door dit vrije electron zeer reactief, en vrije radicalen en hun reactieproducten beschadigen DNA, eiwitten en celmembranen door er mee te reageren. De free radical theory of aging stelt dat veroudering veroorzaakt wordt door de accumulerende schade aangebracht door vrije radicalen. Hierdoor gaan cellen, en daarmee weefsels en organen, steeds slechter functioneren. Voor zover het waarschijnlijk is dat er een algemene verklaring bestaat voor fysiologische veroudering wordt dit nu als de belangrijkste kandidaat beschouwd. Dit inzicht is helaas niet makkelijk om te zetten in een middel om de levensduur te verlengen. Het slikken van antioxidanten, stoffen die vrije radicalen ‘wegvangen’, ligt als wondermiddel voor de hand, maar er is ondertussen consensus dat dit in ieder geval bij knaagdieren de levensduur niet verlengt. De beste kandidaat behandeling om de levensduur te verlengen is een permanente reductie van de voedselopname met enkele tientallen procenten (uitgaande van een normaal dieet!), maar bedenk dat we nog niet weten of dit ook bij mensen werkt.
Tekst: Simon Verhulst (1964)
Relevante boeken
Worden in de loop van 2020-2021 toegevoegd (3 september 2020)
Homepage Bètacanon
(zaterdag 23 juni 2007)
