Miközben itt ül és olvassa ezt a cikket, sejtjei a szervezetben dolgoznak, és végrehajtják az összes különféle biokémiai reakciót, amelyek szükségesek ahhoz, hogy életben maradjon. Miközben csípnek, mutációkat halmoznak fel, környezeti méreganyagokat halmoznak fel, és mindent megtesznek, hogy felszívják a tápanyagokat a kevésbé tökéletes étrendből.
Az idő múlásával sejtjeink gyengülni kezdenek. Egykor kész biológiai katonáink, munkásaink és védelmezőink már nem azok, mint régen. Öregedünk… folyamatosan. Ezt az általánosan elfogadott tényt néhány optimista kutató ma már inkább átmeneti akadálynak tekinti a közelmúltbeli felfedezések miatt, amelyek a hosszú élettartam terén a halhatatlanságról szólnak.
Kérdezhetik, miért a hirtelen váltás? Nos, valójában a halhatatlanság keresése nem új divat. A fiatalság forrása és az örök élet elixírjei keresése az emberiség hajnala óta létezik. A közelmúltban a hosszú élettartam terén végzett kísérletek azonban érdekes új megfigyeléseket hoztak, amelyek arra késztetnek bennünket, hogy vajon valóban elkerülhetetlen-e az öregedés, vagy ez csak egy újabb betegség, amelynek gyógymódja vár felfedezésünkre.
Az alábbi szakaszokban az elmúlt két évtized három kulcsfontosságú kísérletét tárgyalom, amelyek jelentős előrelépést tettek a hosszú élettartam és a egészség-span kutatás. Ezek a tanulmányok világossá teszik, hogy ha létezik ilyen út a halhatatlansághoz, az nem valami rejtett szökőkútban vagy mágikus bájitalban rejlik, hanem inkább a sejtjeink és szöveteink rejtett világának megértésében.
Parabiosis tanulmányok
A fiatalság jellemzője a test képessége progenitor sejtek a régi vagy sérült sejteket újakra cserélni. Az életkor előrehaladtával ez a képesség elhalványul, és már nem tudjuk ugyanolyan hatékonysággal feltölteni szöveteinket új sejtekkel. Ez olyan problémákhoz vezet, mint az izomsorvadás és a szervek működésének hanyatlása. 2005-ben a Stanford kutatója, Dr. Thomas Rando és munkatársai publikáltak egy tanulmányt, amelyben az életkor hatását vizsgálták a szatellitsejtek, egy izomtípus képességére. őssejt, szaporodni és regenerálódni. (Conboy et al., 2005). A laboratórium által végzett korábbi tanulmányok kimutatták, hogy az elöregedett szatellitsejtek új sejtek generálási képességének (más néven „regenerációs potenciál”) csökkenésének oka nem a sejten belüli belső változások, hanem a környezetből származó külső regenerációt aktiváló jelzések hiánya. (Conboy et al., 2003). Más szóval, nem magával a sejttel, hanem a környezetével volt baj, ami miatt a regeneráció leállt.
A keringési rendszer egy tápanyag szállító rendszer, amely segít a sejt környezetének alakításában. Ezt úgy teszi, hogy ellátja a sejtet a működéséhez szükséges anyagokkal. 2005-ben a Rando laboratórium azt kérdezte, hogy egy idős szervezet keringési rendszerének egy fiatalabb állat keringési rendszerének lecserélése visszaállíthatja-e az aktivációt és proliferáció elöregedett szatellitsejtek. Ennek a kérdésnek a kivizsgálására a Rando labor kutatói sebészeti úton összekapcsolták egy fiatal és idős egér keringési rendszerét a parabiosis nevű eljárással. Az egerek keringési rendszerének szinkronizálása után az idős egerekből származó szatellitsejtek jobban képesek voltak új sejteket létrehozni, amelyek a fiatal egerek szatellitsejtekéhez hasonló regenerációs potenciált mutattak. Egy további tanulmány dokumentálta a parabiózis hatását az élettartam meghosszabbítására. Ebben a vizsgálatban az egereket csak három hónapig kapcsolták össze parabiózissal, mielőtt elválasztották őket. A fiatalabb keringési rendszernek való kitettség 125-ről 130 hétre növelte az egerek élettartamát, ami összességében 5%-os élettartam-növekedést jelent (Zhang et al., 2021).
Fiatalító agyi gerincfolyadék
Míg a parabiosis vizsgálatok izgalmas előrelépést jelentettek, hatásaik a keringési rendszer számára jobban hozzáférhető szövetekre korlátozódtak. Az a központi idegrendszer (CNS) viszont nem olyan könnyen hozzáférhető. A központi idegrendszert a vér-agy gát, egy szorosan összekapcsolódó hámsejtek rendszere, amely megvédi idegrendszerünket a vérünkben keringő potenciálisan káros baktériumoktól és vírusoktól. Ahogy a központi idegrendszer sejtjei öregszenek, egyre nagyobb a kockázata az olyan neurodegeneratív betegségek kialakulásának, mint az Alzheimer-kór és az Parkinson kór. Ezért a központi idegrendszer sejtjeinek megfiatalításának módjának megtalálása szintén rendkívül fontos az egészség és a hosszú élettartam szempontjából.
Ennek az aggálynak a megoldása érdekében a Stanford kutatói, Dr. Tal Iram és Dr. Tony Wyss-Coray azt vizsgálták, hogy a sejtkörnyezet feltöltésének lehet-e hasonló öregedésgátló hatása a központi idegrendszerre, mint más szövetekben. Ahelyett, hogy összekapcsolták volna az idős és fiatal egerek keringési rendszerét (lehetővé téve a vér és a plazma cseréjét), CSF-transzfúziót hajtottak végre – ez az eljárás a agyi gerincfolyadék (CSF) a fiatal egerekével.
Vizsgálatuk során Dr. Wyss-Coray és Dr. Iram kimutatta, hogy a fiatal (egerekből és emberekből származó) CSF-nek az idős egerek kamrai rendszerébe történő infúziója javította az idős állatok központi idegrendszeri sejtjeinek kulcsfontosságú funkcióit. Konkrétan a CSF transzfúzió fokozta a proliferációt és különbségtétel oligodendrocita progenitor sejt (OPC) populációiban. Az OPC-k olyan sejtek, amelyek érett oligodendrocitákat, egyfajta gliasejteket hoznak létre az agyban, amelyek felelősek azért, hogy neuronjainkat egy zsíros vezetőképes anyaggal, az úgynevezett mielinnel burkolják, amely segíti az idegsejtek kommunikációját.
Ahogy öregszünk, a térfogata fehér anyag (agyunk myelinizált neuronokból álló szövete) csökken, ami negatívan befolyásolja a kognitív funkciókat. Ezért Dr. Wyss-Coray és Dr. Iram eredményeinek egyik következménye az, hogy az OPC-k helyreállítása ellensúlyozhatja a fehérállomány elvesztését és gátolja a kognitív hanyatlást az életkor előrehaladtával. Érdekes módon a Wyss-Coray laboratóriumban 2014-ben végzett másik tanulmány pozitív hatást mutatott a kognitív funkciókra és szinaptikus plaszticitás idősebb egerekben parabiosis műtét után (Villeda et al., 2014).
Ezek a parabiózis- és CSF-transzfúziós vizsgálatok megalapozták a sejt környezetének jelentőségét a sejt működésében és biológiai öregedésében, de nem válaszoltak a következő fontos kérdésre: Ha tudjuk, hogy valami nincs rendben a környezettel, akkor konkrétan mi a baj? A kérdés megválaszolása lehetővé tenné számunkra, hogy olyan terápiákat fejlesszünk ki, amelyek megváltoztathatják sejtjeink környezetét, lehetővé téve számukra, hogy visszatérjenek fiatalabb énjükhöz.
A Horváth óra
A Wyss-Coray és Rando tanulmányok megmutatták nekünk, hogy mi történik a sejtjeinken kívül, az számít – de mi van azzal, ami belül? Ha belemerülnénk a sejtjeinkbe a plazmamembránon, a citoszolon és a sejtmagba – a sejt parancsközpontjába –, akkor megtalálnánk a DNS-ünket. A DNS felfogható a sejtjeink működéséhez használt utasítások gyűjteményeként. Ezen túlmenően a DNS-ünkben van egy úgynevezett epigenom, a génjeink tetején lévő jelölések mintázata, amely szabályozza, hogy hol és mikor fejeződjenek ki a sejtben. Ahogy öregszünk, az epigenetikai minták, mint pl DNS metiláció érint gén kifejezés. Egyes esetekben a DNS-metiláció bizonyos mintáinak felhalmozódása vagy elvesztése a hosszú élettartamhoz kapcsolódó gének elnyomását okozhatja (Salas-Pérez et al., 2019). Ez rontja a sejtműködést, és végső soron öregebbnek látunk, érezzünk és cselekszünk. 2011-ben Dr. Steve Horvath, az UCLA humángenetikai és biostatisztikai kutatója jellemezte a korreláció a DNS-metilációs mintázatok és az öregedés között, új biokémiai mércét teremtve a sejtek egészségére vonatkozóan, amelyet a kutatók manapság epigenetikai órának neveznek (Blocklandt et al., 2011; Horváth, 2013).
Amint híre ment Horváth epigenetikus órájáról, a tudósok lelkesen kutatták az epigenetikai minták megfordításának lehetőségét az óra visszafordítása érdekében (Rando és Chang, 2012). A tanulmányok arról számoltak be, hogy az egészséges életmóddal kapcsolatos döntések, mint például a testmozgás és a megfelelő étrend megtartása segíthet a sejteknek olyan epigenetikai mintázatokat fenntartani, amelyek jobban hasonlítanak a fiatalabb sejtekben tapasztaltakhoz, de ezek a változások eddig csak visszaforgathatják az időt (Quach et al., 2017). ). A kutatók most más eszközöket keresnek az epigenom szerkesztésére. A rendelkezésünkre álló új eszközökkel, mint pl CRISPR, lehetséges, hogy bemegyünk és manuálisan megváltoztatjuk a DNS-ünk epigenetikai mintáit. Jelenleg sok munka folyik ezen a területen (pl. Lau és Suh et al., 2017), de fontos megjegyezni, hogy még mindig nem tudjuk, hogy az epigenom milyen mértékben járul hozzá közvetlenül az öregedés folyamatához, és hogy vajon szerkesztése a kívánt öregedésgátló hatást éri el.
Összefoglalva…
Ezek a tanulmányok azt mutatják, hogy jó úton haladunk afelé, hogy feltárjuk a meghosszabbított élet tudományos titkait. Azt mondják, hogy az első ember, aki 150 évig él, már megszületett!
A közelmúlt fejleményeit figyelembe véve nehéz elképzelni, hogy ne tudnánk az emberi életet a jelenlegi határon túlra meghosszabbítani. Vita tárgya azonban, hogy az öregedés egy újabb betegség, amely gyógyulásra vár. Csak az idő fogja eldönteni, hogy a tudomány felülmúlja-e a halandóságot.
Noha egyesek úgy vélik, egyáltalán nem szabad belevágnunk ebbe az okoskodásba, egy dolog biztos: a kíváncsiság emberi mivoltunk szerves része, és amíg élünk, kíváncsiságunk mindig arra késztet bennünket, hogy választ keressünk erre az állandó kérdésre. .
Csak az idő fogja eldönteni, hogy a tudomány felülmúlja-e a halandóságot
A szerzőről
Arielle Hogan a Virginia Egyetemen szerzett BS-t biológiából és BA-t franciából. Jelenleg Ph.D fokozatot folytat. idegtudományban az NSIDP programban az UCLA-n. Kutatásai a központi idegrendszeri sérülésekre és az idegi helyreállításra összpontosítanak. Pontosabban, a különböző belső transzkripciós programokat kutatja, amelyek lehetővé teszik a PNS regenerálódását, és azt vizsgálja, hogy ezek a transzkripciós programok hogyan indukálhatók a központi idegrendszeri sérülések modelljeiben a regeneráció elősegítése érdekében. Szívesen tanul a biomechatronikáról és az agy-gép interfészről (BMI), valamint részt vesz a tudomány megismertetésében és tanításában. A laboron kívül a francia nyelv gyakorlásával, kosárlabdával, filmekkel (még a rossz filmekkel is) és utazással tölti az idejét. Arielle Hoganról további információért látogassa meg teljes profilját.
Referenciák
Bocklandt, S., Lin, W., Sehl, ME, Sánchez, FJ, Sinsheimer, JS, Horváth, S. és Vilain, E. (2011). Az életkor epigenetikai előrejelzője. PLoS One, 6(6), e14821. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0014821
Conboy, IM, Conboy, MJ, Wagers, AJ, Girma, ER, Weissman, IL és Rando, TA (2005). Az elöregedett progenitor sejtek megfiatalítása fiatal szisztémás környezetnek való kitettséggel. Természet, 433(7027), 760-764. https://doi.org/10.1038/nature03260
Conboy, IM, Conboy, MJ, Smythe, GM és Rando, TA (2003). Az öregedő izom regenerációs potenciáljának bevágás által közvetített helyreállítása. Tudomány (New York, NY), 302(5650), 1575-1577. https://doi.org/10.1126/science.1087573
Horváth S. (2013). Az emberi szövetek és sejttípusok DNS-metilációs kora. Genome biológia, 14(10), R115. https://doi.org/10.1186/gb-2013-14-10-r115
Iram, T., Kern, F., Kaur, A., Myneni, S., Morningstar, AR, Shin, H., Garcia, MA, Yerra, L., Palovics, R., Yang, AC, Hahn, O ., Lu, N., Shuken, SR, Haney, MS, Lehallier, B., Iyer, M., Luo, J., Zetterberg, H., Keller, A., Zuchero, JB, Wyss-Coray, T. (2022). A fiatal CSF helyreállítja az oligodendrogenezist és a memóriát idős egerekben az Fgf17-en keresztül. Természet, 605(7910), 509-515. https://doi.org/10.1038/s41586-022-04722-0
Lau, CH és Suh, Y. (2017). Genom- és epigenomszerkesztés az emberi öregedés és az öregedéssel kapcsolatos betegségek mechanikai tanulmányaiban. Gerontológia, 63(2), 103-117. https://doi.org/10.1159/000452972
Quach, A., Levine, ME, Tanaka, T., Lu, AT, Chen, BH, Ferrucci, L., Ritz, B., Bandinelli, S., Neuhouser, ML, Beasley, JM, Snetselaar, L., Wallace, RB, Tsao, PS, Absher, D., Assimes, TL, Stewart, JD, Li, Y., Hou, L., Baccarelli, AA, Whitsel, EA, Horváth, S. (2017). Diéta, testmozgás, oktatás és életmódbeli tényezők epigenetikus óraelemzése. Öregedés, 9(2), 419-446. https://doi.org/10.18632/aging.101168
Rando, TA és Chang, HY (2012). Öregedés, fiatalítás és epigenetikai átprogramozás: az öregedési óra visszaállítása. Sejt, 148(1-2), 46 – 57. https://doi.org/10.1016/j.cell.2012.01.003
Salas-Pérez, F., Ramos-Lopez, O., Mansego, ML, Milagro, FI, Santos, JL, Riezu-Boj, JI és Martínez, JA (2019). DNS-metiláció a hosszú élettartamot szabályozó útvonalak génjeiben: összefüggés az elhízással és az anyagcsere-szövődményekkel. Öregedés, 11(6), 1874-1899. https://doi.org/10.18632/aging.101882
Telano LN, Baker S. fiziológia, agygerincfolyadék. [Frissítve: 2022. július 4.]. In: StatPearls [Internet]. Treasure Island (FL): StatPearls Publishing; 2022 jan-. Elérhető ekkortól: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK519007/
Villeda, SA, Plambeck, KE, Middeldorp, J., Castellano, JM, Mosher, KI, Luo, J., Smith, LK, Bieri, G., Lin, K., Berdnik, D., Wabl, R., Udeochu, J., Wheatley, EG, Zou, B., Simmons, DA, Xie, XS, Longo, FM és Wyss-Coray, T. (2014). A fiatal vér visszafordítja a kognitív funkciók életkorral összefüggő károsodásait és a szinaptikus plaszticitást egerekben. Természetgyógyászat, 20(6), 659-663. https://doi.org/10.1038/nm.3569
Zhang, B., Lee, DE, Trapp A., Tyshkovskiy, A., Lu, AT, Bareja, A. Kerepesi, C., Katz, LH, Shindyapina, AV, Dmitriev, SE, Baht, GS, Horváth, S ., Gladyshev, VN, White, JP, bioRxiv 2021.11.11.468258; doi:https://doi.org/10.1101/2021.11.11.468258
Ez a cikk eredetileg megjelent Ismerve a neuronokat
