În timp ce stai aici citind acest articol, celulele tale lucrează în corpul tău efectuând toate reacțiile biochimice diverse necesare pentru a te menține în continuare. Pe măsură ce se plimbă, acumulează mutații, afectează toxinele din mediu și încearcă din răsputeri să absoarbă nutrienții dintr-o dietă mai puțin decât perfectă.
Odată cu trecerea timpului, celulele noastre încep să slăbească. Soldații, muncitorii și protectorii noștri biologici, odată pregătiți, nu mai sunt ceea ce erau. Îmbătrânim... în mod constant. Acest fapt universal acceptat este acum considerat mai degrabă un obstacol temporar de către unii cercetători optimiști din cauza descoperirilor recente care au câmpul longevității bâzâit de discuții despre nemurire.
De ce schimbarea bruscă, vă puteți întreba? Ei bine, în adevăr, căutarea nemuririi nu este un mod nou. Căutările pentru fântâna tinereții și elixirurile pentru viața veșnică au existat încă din zorii omenirii însăși. Cu toate acestea, experimentele recente în domeniul longevității au scos la iveală noi observații interesante care ne lasă să ne întrebăm dacă îmbătrânirea este cu adevărat inevitabilă sau dacă este doar o altă boală cu un leac care așteaptă descoperirea noastră.
În secțiunile de mai jos, voi discuta trei experimente cheie din ultimele două decenii care au avansat în mod semnificativ domeniul longevității și durată de sănătate cercetare. Aceste studii arată clar că, dacă o astfel de cale către nemurire există, ea nu stă în vreo fântână ascunsă sau poțiune magică, ci mai degrabă în înțelegerea lumii ascunse din propriile celule și țesuturi.
Studii de parabioză
Un semn distinctiv al tinereții este capacitatea corpului celule progenitoare pentru a înlocui celulele vechi sau deteriorate cu altele noi. Pe măsură ce îmbătrânim, această abilitate dispare și nu mai suntem capabili să ne umplem țesuturile cu celule noi cu aceeași eficiență. Acest lucru duce la probleme precum atrofia musculară și scăderea funcției organelor. În 2005, cercetătorul de la Stanford Dr. Thomas Rando și colegii săi au publicat o lucrare care investighează efectele vârstei asupra capacității celulelor satelit, un tip de mușchi. celula progenitoare, să prolifereze și să se regenereze. (Conboy și colab., 2005). Studiile anterioare efectuate de acest laborator au arătat că scăderea capacității celulelor satelite îmbătrânite de a genera celule noi (aka, „potențial de regenerare”) nu sa datorat modificărilor interne din interiorul celulei, ci mai degrabă lipsei de semnale externe de activare a regenerării din mediu. (Conboy și colab., 2003). Cu alte cuvinte, nu era ceva în neregulă cu celula în sine, ci mai degrabă cu mediul ei, care a determinat-o să înceteze regenerarea.
Sistemul circulator este un sistem de livrare a nutrienților care ajută la modelarea mediului unei celule. Face acest lucru furnizând celulei materialele de care are nevoie pentru a funcționa. În 2005, laboratorul Rando a întrebat dacă înlocuirea sistemului circulator al unui organism îmbătrânit cu cel al unui animal mai tânăr ar putea restabili activarea și proliferare a celulelor satelit vechi. Pentru a investiga această întrebare, cercetătorii din laboratorul Rando au conectat chirurgical sistemele circulatorii ale unui șoarece tânăr și bătrân într-o procedură numită parabioză. După sincronizarea sistemelor circulatorii ale șoarecilor, celulele satelit de la șoarecii în vârstă au fost mai capabile să genereze celule noi care prezintă un potențial de regenerare similar cu cel al celulelor satelit la șoarecii tineri. Un studiu suplimentar a documentat, de asemenea, efectul parabiozei asupra prelungirii duratei de viață. În acest studiu, șoarecii au fost conectați prin parabioză timp de doar trei luni înainte de a fi separați. Fiind expus la un sistem circulator mai tânăr a crescut longevitatea șoarecilor de la 125 la 130 de săptămâni, în general o creștere cu 5% a duratei de viață (Zhang et al., 2021).
Întinerirea lichidului spinal cerebral
În timp ce studiile de parabioză au fost un pas înainte interesant, implicațiile lor s-au limitat la țesuturile mai accesibile sistemului circulator. The sistemului nervos central (CNS), pe de altă parte, nu este atât de ușor accesibil. SNC este protejat de Bariera hemato-encefalică, un sistem de celule epiteliale strâns unite care ne protejează sistemul nervos de bacteriile și virușii potențial dăunători care circulă în sângele nostru. Pe măsură ce celulele din SNC îmbătrânim, devenim mai expuși riscului de a dezvolta boli neurodegenerative, cum ar fi Alzheimer și Boala Parkinson. Prin urmare, găsirea unei modalități de întinerire a celulelor SNC este, de asemenea, extrem de importantă pentru sănătatea și longevitatea.
Pentru a aborda această îngrijorare, cercetătorii de la Stanford Dr. Tal Iram și Dr. Tony Wyss-Coray au investigat dacă refacerea mediului celular ar putea avea efecte anti-îmbătrânire similare în SNC, așa cum se observă în alte țesuturi. În loc să conecteze sistemele circulatorii ale șoarecilor bătrâni și tineri (permițând un schimb de sânge și plasmă), au efectuat o transfuzie de LCR - o procedură care a schimbat lichidul coloanei vertebrale cerebrale (CSF) de șoareci bătrâni cu cel de șoareci tineri.
În studiul lor, dr. Wyss-Coray și dr. Iram au arătat că infuzia de LCR tânăr (de la șoareci și de la oameni) în sistemul ventricular al șoarecilor bătrâni a îmbunătățit funcțiile cheie în celulele SNC ale animalelor în vârstă. Mai exact, transfuzia de LCR a crescut proliferarea și diferenţiere a populațiilor de celule progenitoare de oligodendrocite (OPC). OPC-urile sunt celule care dau naștere la oligodendrocite mature, un tip de celulă glială din creier responsabilă cu învelirea neuronilor noștri într-o substanță conducătoare grasă numită mielină care ajută la comunicarea neuronală.
Pe măsură ce îmbătrânim, volumul de materie albă (țesutul din creierul nostru compus din neuroni mielinizați) scade, impactând negativ funcția cognitivă. Prin urmare, o implicație a rezultatelor Dr. Wyss-Coray și Dr. Iram este că restaurarea OPC-urilor ar putea contracara pierderea de substanță albă și ar inhiba declinul cognitiv pe măsură ce îmbătrânim. Interesant, un alt studiu din laboratorul Wyss-Coray în 2014 a arătat un impact pozitiv asupra funcției cognitive și plasticitate sinaptică la șoarecii mai în vârstă după ce au suferit o intervenție chirurgicală de parabioză (Villeda și colab., 2014).
Aceste studii privind parabioza și transfuzia LCR au fost fundamentale în stabilirea importanței mediului unei celule pentru funcția sa și îmbătrânirea biologică, dar nu au răspuns la următoarea întrebare importantă: dacă știm că ceva nu este în regulă cu mediul înconjurător, ce anume este în neregulă cu el? Răspunsul la această întrebare ne-ar permite să dezvoltăm terapii pentru a schimba mediul celulelor noastre, permițându-le să revină la sinele lor mai tineresc.
Ceasul Horvath
Studiile Wyss-Coray și Rando ne-au arătat ce se întâmplă în afara celulelor noastre contează – dar ce se întâmplă în interior? Dacă ar fi să ne scufundăm în celulele noastre pe lângă membrana plasmatică, pe lângă citosol și în nucleu - centrul de comandă al celulei - ne-am găsi ADN-ul. ADN-ul poate fi considerat ca o colecție de instrucțiuni pe care celulele noastre le folosesc pentru a funcționa. În plus, ADN-ul nostru are ceea ce se numește epigenom, un model de marcaje care se află deasupra genelor noastre și reglează unde și când vor fi exprimate în celulă. Pe măsură ce îmbătrânim, modele epigenetice precum metilare ADN-ului afecta genă expresie. În unele cazuri, acumularea sau pierderea anumitor modele de metilare a ADN-ului poate determina suprimarea genelor asociate longevității (Salas-Pérez et al., 2019). Acest lucru afectează funcția celulară și, în cele din urmă, ne face să arătăm, să simțim și să acționăm mai în vârstă. În 2011, dr. Steve Horvath, cercetător în genetică umană și biostatistică la UCLA, a caracterizat corelație între modelele de metilare a ADN-ului și îmbătrânirea, creând un nou reper biochimic pentru sănătatea celulară, la care cercetătorii îl numesc acum ceasul epigenetic (Blocklandt et al., 2011; Horvath, 2013).
De îndată ce s-a auzit despre ceasul epigenetic al lui Horvath, oamenii de știință au început să exploreze cu nerăbdare posibilitatea de a inversa tiparele epigenetice pentru a întoarce ceasul (Rando & Chang, 2012). Studiile au raportat că menținerea unui stil de viață personal sănătos, cum ar fi exercițiile fizice și o dietă bună, poate ajuta celulele să mențină modele epigenetice care seamănă mai mult cu cele găsite în celulele mai tinere, dar aceste schimbări nu ar putea decât să întoarcă ceasul până acum (Quach et al., 2017). ). Cercetătorii caută acum alte mijloace pentru a edita epigenomul. Cu noi instrumente la dispoziția noastră, cum ar fi CRISPR, este posibil să intrăm și să modificăm manual tiparele epigenetice de pe ADN-ul nostru. În prezent se lucrează mult pe acest front (adică, Lau și Suh și colab., 2017), dar este important de reținut că încă nu știm în ce măsură epigenomul contribuie direct la procesul de îmbătrânire și dacă editarea acestuia va avea efectul anti-îmbătrânire dorit.
In concluzie…
Aceste studii arată că suntem pe drumul nostru spre a dezvălui secretele științifice ale vieții prelungite. S-a spus că s-a născut deja prima persoană care a trăit până la 150!
Având în vedere progresele recente, este greu de imaginat că nu am fi capabili să prelungim viața umană dincolo de limita actuală. Dar dacă îmbătrânirea este pur și simplu o altă boală care așteaptă vindecarea este o chestiune de dezbatere. Numai timpul va spune dacă știința poate depăși mortalitatea.
În timp ce unii cred că nu ar trebui deloc să intrăm în acest joc al inteligenței, un lucru este cert: curiozitatea este o parte integrantă a umanității noastre și, atâta timp cât vom trăi, curiozitatea ne va împinge întotdeauna să căutăm răspunsuri la această întrebare durabilă. .
Numai timpul va spune dacă știința poate depăși mortalitatea
Despre autor
Arielle Hogan a primit o licență în biologie și o licență în franceză de la Universitatea din Virginia. Ea urmează acum un doctorat. în Neuroscience în programul NSIDP de la UCLA. Cercetarea ei se concentrează pe leziuni ale SNC și reparații neuronale. Mai exact, ea cercetează programele transcripționale intrinseci diferențiale care permit regenerarea PNS și investighează modul în care aceste programe transcripționale pot fi induse în modele de leziuni ale SNC pentru a promova regenerarea. Îi place, de asemenea, să învețe despre biomecatronică și interfața creier-mașină (BMI), precum și să participe la educația și divulgarea științei. În afara laboratorului, își petrece timpul exersându-și limba franceză, jucând baschet, uitându-se la filme (chiar și la cele proaste) și călătorind. Pentru mai multe informații despre Arielle Hogan, vă rugăm să vizitați profilul ei complet.
Referinte
Bocklandt, S., Lin, W., Sehl, ME, Sánchez, FJ, Sinsheimer, JS, Horvath, S. și Vilain, E. (2011). Predictor epigenetic al vârstei. PLoS ONE, 6(6), e14821. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0014821
Conboy, IM, Conboy, MJ, Wagers, AJ, Girma, ER, Weissman, IL și Rando, TA (2005). Întinerirea celulelor progenitoare îmbătrânite prin expunerea la un mediu sistemic tânăr. Natură, 433(7027), 760-764. https://doi.org/10.1038/nature03260
Conboy, IM, Conboy, MJ, Smythe, GM și Rando, TA (2003). Restaurarea potențialului de regenerare a mușchilor îmbătrâniți mediată de crestături. Știință (New York, NY), 302(5650), 1575-1577. https://doi.org/10.1126/science.1087573
Horvath S. (2013). Vârsta de metilare a ADN-ului a țesuturilor umane și a tipurilor de celule. Genomului biologie, 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). LCR tânăr restabilește oligodendrogeneza și memoria la șoarecii în vârstă prin Fgf17. Natură, 605(7910), 509-515. https://doi.org/10.1038/s41586-022-04722-0
Lau, CH și Suh, Y. (2017). Editarea genomului și epigenomului în studiile mecaniciste ale îmbătrânirii umane și a bolilor legate de îmbătrânire. gerontologie, 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, Horvath, S. (2017). Analiza ceasului epigenetic a factorilor de dietă, exerciții fizice, educație și stil de viață. Îmbătrânire, 9(2), 419-446. https://doi.org/10.18632/aging.101168
Rando, TA și Chang, HY (2012). Îmbătrânire, întinerire și reprogramare epigenetică: resetarea ceasului de îmbătrânire. Celulă, 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 și Martínez, JA (2019). Metilarea ADN-ului în genele căilor de reglare a longevității: asociere cu obezitatea și complicațiile metabolice. Îmbătrânire, 11(6), 1874-1899. https://doi.org/10.18632/aging.101882
Telano LN, Baker S. Fiziologie, Lichidul Cerebral Spinal. [Actualizat 2022 iulie 4]. În: StatPearls [Internet]. Treasure Island (FL): Editura StatPearls; 2022 ian-. Disponibil de la: 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 și Wyss-Coray, T. (2014). Sângele tânăr inversează tulburările legate de vârstă în funcția cognitivă și plasticitatea sinaptică la șoareci. Medicina naturala, 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, Horvath, S ., Gladyshev, VN, White, JP, bioRxiv 2021.11.11.468258;doi:https://doi.org/10.1101/2021.11.11.468258
Acest articol a apărut inițial pe Cunoașterea neuronilor
