Obietnica dłuższego życia

Obietnica dłuższego życia

Jednym z największych marzeń ludzkości jest odkrycie źródła wiecznej młodości. Na przestrzeni wieków kolejni śmiałkowie wyruszali na poszukiwanie mitycznej fontanny młodości, ale niestety wracali z niczym. Próżny był to trud, ponieważ sekret długowieczności kryje się w komórkach naszego ciała. 

Naukowcy stworzyli wiele teorii dotyczących starzenia się organizmu, próbując wyjaśnić przyczyny tego kończącego nasze życie procesu. Obecnie coraz częściej skłaniają się ku poglądowi, że jego tajemnica kryje się w naszym DNA. Czy możemy zatem mieć wpływ na to, jak szybko się starzejemy? Czy istnieje szansa na spowolnienie tego procesu? Okazuje się, że tak, jeśli w profilaktyce zdrowotnej nie zapomnimy o naszych genach.

W każdej komórce ciała znajdują się dwa rodzaje materiału genetycznego. Pierwszy z nich to DNA tworzące jądro komórkowe, w którym materiał genetyczny przechowywany jest w postaci 23 par chromosomów. To właśnie w nich, niczym w instrukcji obsługi, zapisane są informacje o wszystkich funkcjach jakie ma pełnić komórka. Drugi to DNA mitochondrialne, znajdujące się w mikroskopijnych strukturach wewnątrzkomórkowych (organellach) zwanych mitochondriami, których zadaniem jest wytwarzanie energii i regulacja szlaków metabolicznych1.

Regeneracja tkanek i narządów jest możliwa dzięki temu, że komórki w naszym ciele mogą się dzielić, dając początek kolejnym, które zastępują uszkodzone i stare, niezdolne już do prawidłowego funkcjonowania. Podczas każdego podziału powiela się i następnie dzieli również materiał genetyczny jądra komórkowego. Aby nowo powstałe komórki miały odpowiednią liczbę mitochondriów, organella te również się dzielą. Precyzyjne mechanizmy kontroli czuwają nad tym, by podział przebiegał prawidłowo i by nowe komórki były w pełni sprawne i zdrowe, oraz naprawiają błędy, które wtedy czasami powstają w DNA komórkowym i mitochondrialnym. Niestety z biegiem lat mechanizmy naprawcze słabną i w organizmie zaczynają w komórkach dochodzi do mutacji, które są przekazywane komórkom potomnym. Skutkiem tego funkcjonują one coraz gorzej, więc upośledzone zostaje również działanie tkanek i narządów, które budują. Gdy liczba błędów w DNA narasta i organizm nie jest już w stanie ich naprawić, w komórkach uruchamia się mechanizm apoptozy, czyli programowanej śmierci. Czasami jednak uszkodzone komórki nie umierają, a wtedy zamieniają się albo w komórki nowotworowe, albo w tzw. komórki zombie, które mimo że znajdują się u kresu swojego istnienia, zamiast obumierać w procesie apoptozy, kumulują się w tkankach. Od komórek nowotworowych różni je to, że tracą zdolność do podziałów2.

Gdy komórki nie chcą umrzeć

Jesienią 2018 r. naukowcy z Mayo Clinic (USA) opublikowali wyniki badań, z których wynika, że to właśnie komórki „zombie” są przyczyną dolegliwości związanych z wiekiem. Zaczynają one wytwarzać czynniki prozapalne i enzymy, które uszkadzają zdrowe komórki wokół nich, a także niszczą komórki macierzyste odpowiedzialne za regenerację tkanek. Aby zrozumieć dokładnie mechanizm starzenia się organizmu i funkcję, jaką pełnią w nim komórki „zombie”, amerykańscy naukowcy przeprowadzili eksperyment na myszach. Młodym gryzoniom przeszczepili dosłownie kilka komórek „zombie” i obserwowali ich dalszy rozwój. Szybko okazało się, że zwierzęta zaczęły zapadać na choroby charakterystyczne dla podeszłego wieku, miały problemy z poruszaniem się, były osłabione i gorzej chwytały przedmioty. Im więcej miały wszczepionych  komórek „zombie”, w tym gorszym były stanie.  Nawet młode gryzonie zaczęły cierpieć na dolegliwości charakterystyczne dla mysich seniorów. Przy tym ryzyko przedwczesnej śmierci wzrosło u nich aż pięciokrotnie. Wynik eksperymentu był jednoznaczny – komórki „zombie” dają początek zmianom związanym ze starzeniem się organizmu3.

Precyzyjne senolityki

Naukowcy z Mayo Clinic znaleźli jednak rozwiązanie problemu komórek „zombie”. Badanym gryzoniom podali leki o działaniu senolitycznym, czyli polegającym na wybiórczym niszczeniu jedynie uszkodzonych komórek: kwercetynę, naturalny flawonoid, i dasatynib, lek stosowany w leczeniu białaczki. Terapia okazała się skuteczna niezależnie od tego, jak duże spustoszenie w ciałach gryzoni zdążyły poczynić komórki „zombie”. Leczone w ten sposób myszy żyły o 36% dłużej niż osobniki z grupy nieleczonej. Odzyskały ponadto sprawność, były bardziej wytrzymałe i ruchliwe. Tak dobre wyniki eksperymentu zachęciły naukowców do dalszych poszukiwań. W kolejnych badaniach udowodnili, że senolityki usuwają także komórki „zombie” z mózgu, zapobiegając tym samym chorobom neurodegeneracyjnym i związanej ze starością demencji. Jednocześnie działają one niezwykle precyzyjnie, nie szkodząc zdrowym komórkom3. Naukowcy poszukiwali również naturalnej substancji, która działałaby podobnie jak wykorzystany w eksperymencie desatynib. Okazało się, że takie właściwości mają teaflawiny, polifenole występujące w czarnej herbacie. Dodatkowo, wykazują one silne działanie antyoksydacyjne i niszczą wolne rodniki tlenowe, zapobiegając tym samym uszkodzeniom DNA komórkowego i niszczeniu mitochondriów4.

Gdy mitochondria umierają za szybko

Naukowcy do dziś nie są pewni, jak mitochondria znalazły się w naszych komórkach. Podejrzewają, że organella te są naszym spadkiem po organizmach jednokomórkowych, które weszły w symbiozę z pewnym gatunkiem baterii. Za tą teorią przemawia fakt, że mitochondria mogą, w zależności od potrzeb organizmu, namnażać się przez podział tak samo, jak to robią właśnie bakterie. Z każdym kolejnym podziałem zwiększa się jednak ryzyko mutacji w DNA mitochondrialnym i pojawiają się one o wiele częściej niż w DNA jądra komórki. Dzieje się tak dlatego, że część niezbędnego do życia tlenu przekształcana jest w wolne rodniki tlenowe uszkadzające materiał genetyczny. Do mitochondriów trafia aż 90% wdychanego przez nas tlenu i to właśnie w nich powstaje najwięcej szkodliwych rodników tlenowych. Dlatego też spowodowane przez nie uszkodzenia obejmują w głównej mierze właśnie DNA mitochondrialne. Gdy są one duże i pojawia się ryzyko przekazania mutacji podczas podziału mitochondriów, uruchomione zostają mechanizmy mitoptozy, czyli śmierci tych organelli. Dlatego wraz z wiekiem zmniejsza się w naszych komórkach liczba mitochondriów, a nasilona mitoptoza może prowadzić do apoptozy komórki. Mechanizm ten został opisany przez naukowców jako mitochondrialna teoria starzenia5.

Wsparcie dla mitochondriów

Energia produkowana w mitochondriach magazynowana jest pod postacią adenozynotrójfosforanu (ATP). Do jego wytwarzania w procesie oddychania komórkowego niezbędny jest dinukleotyd nikotynoamidoadeninowy, występujący w komórkach w dwóch formach utlenionej (NAD+) i zredukowanej (NADH) oraz glukoza. Z wiekiem dochodzi jednak do upośledzenia metabolizmu cukrów i mitochondria nie są w stanie wytworzyć odpowiedniej ilości energii. W tej sytuacji glukoza ulega przemianom beztlenowym, a powstające w ich przebiegu substancje uszkadzają komórki. Zapobiegać tym niekorzystnym zmianom metabolicznym można przy pomocy właśnie dinukleotydów, które dostarczane pod postacią suplementów zawierających NADH lub rybozyd nikotynamidu (prekursor NAD+), aktywują mitochondrialne szlaki oddychania komórkowego i hamują zbyt szybkie starzenie się komórek1.
Aby mitochondria mogły bronić się przed szkodliwym działaniem wolnych rodników i uszkodzeniom DNA, natura wyposażyła je w niezwykle silną broń – enzym, dysmutazę ponadtlenkową (SOD), który unieszkodliwia aktywne formy tlenu zamieniając je w tlen i wodę. Aktywność SOD spada wraz z wiekiem, oraz może towarzyszyć niektórym chorobom przewlekłym. Okazuje się jednak, że możemy podnieść stężenie tego enzymu w mitochondriach, jeśli w naszej diecie znajdzie się resweratrol, polifenol roślinny, którego naturalnym źródłem są winogrona i owoce jagodowe, oraz rdest japoński6. Badania przeprowadzone w 2008 r. przez naukowców z Brock University (Kanada) wykazały, że resweratrol zwiększa stężenie SOD w mitochondriach aż 6 krotnie. Jest on również odpowiedzialny za tzw. francuski paradoks, polegający na tym, że mieszkańcy południa Europy pijący duże ilości wina, pomimo niezdrowej diety i tryby życia, żyją dłużej7.

Istnieje również naturalny mechanizm zabezpieczający nas przed utratą mitochondriów. Czynnikiem, który pobudza ich podziały i zwiększa tym samym ich liczbę w komórkach, jest wytwarzana w tkance tłuszczowej adiponektyna, zwana hormonem młodości. Pełni ona jednocześnie niezwykle ważną funkcję w regulacji spalania glukozy i kwasów tłuszczowych, które ma miejsce właśnie w mitochondriach. Najwięcej receptorów dla adiponektyny, odkryto w tych tkankach, które zużywają najwięcej energii, czyli w mięśniach szkieletowych, mięśniu sercowym, wątrobie i mózgu8.  Naturalnym odpowiednikiem adiponektyny jest taksyfolina, pochodna kwercetyny,  pozyskiwana z drewna syberyjskich sosen, modrzewi  i jodeł. Okazuje się, że pobudza ona receptory adiponektyny nawet 10 razy silniej niż sam hormon, naturalnie wytwarzany w naszym organizmie. Dzięki taksyfolinie zwiększa się w komórkach liczba mitochondriów i ilość wytwarzanej przez nie energii. Jest ona także niezwykle silnym przeciwutleniaczem, unieszkodliwiającym wolne rodniki tlenowe. Dzięki temu chroni DNA komórki i DNA mitochondrialne przed uszkodzeniami i mutacjami, zapobiegając tym samym starzeniu się komórek. A jeśli w tkance znajdują się komórki uszkodzone, niezdolne do dalszych podziałów, niszczy je, podobnie jak kwercetyna, i usuwa z organizmu, nie uszkadzając przy tym zdrowych9

Bibliografia:

  1. http://samples.jbpub.com/9781284035179/9781284030341_CH01_Secure.pdf
  2. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/7031747
  3. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC6082705/
  4. https://www.mdpi.com/1420-3049/23/4/918
  5. http://www.postepybiochemii.pl/pdf/2_2014/240-247.pdf
  6. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC5969776/
  7. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/18167310
  8. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/29978896
  9. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/22513183

Powiązane wpisy

Naśladowcy ograniczeń kalorycznych

Naśladowcy ograniczeń kalorycznych

Zgodnie z aktualnym stanem badań naukowych wiemy, że ograniczenie poboru energii z pożywienia, czyli tzw. restrykcje kaloryczne, poprawia stan zdrowia i wydłuża czas życia wielu gatunków zwierząt laboratoryjnych z różnych szczebli drabiny ewolucyjnej, w tym stojących na samym jej szczycie...

Królowa jest tylko jedna

Królowa jest tylko jedna

Prawda jest taka, że z kwercetyną, jak z cebulą – choć na oko niepozorna, to każde kolejne badanie odsłania coraz to nowsze oblicze tego związku i jego następne lecznicze właściwości, sprawiając, że trudno sobie wyobrazić zdrowe życie bez niej Niektórzy uczeni właśnie ten flawonol...

Młodzi do późnej starości? 

Młodzi do późnej starości? 

Choć upływ lat nieubłaganie odciska swoje piętno na naszych organizmach, to jednak od nas zależy jak szybko damy mu się naznaczyć. Zdaniem naukowców mamy wpływ na prędkość zużywania się swoich organizmów. W skrócie rzecz ujmując tak długo pozostajemy młodzi, jak długo nasze komórki się...