Καθώς κάθεστε εδώ και διαβάζετε αυτό το άρθρο, τα κύτταρα σας λειτουργούν στο σώμα σας εκτελώντας όλες τις διαφορετικές βιοχημικές αντιδράσεις που είναι απαραίτητες για να συνεχίσετε. Καθώς προχωρούν, συσσωρεύουν μεταλλάξεις, περιβαλλοντικές τοξίνες και προσπαθούν να απορροφήσουν θρεπτικά συστατικά από μια λιγότερο από τέλεια διατροφή.

Με το πέρασμα του χρόνου, τα κύτταρα μας αρχίζουν να εξασθενούν. Οι κάποτε έτοιμοι βιολογικοί στρατιώτες, εργάτες και προστάτες μας δεν είναι πια αυτό που ήταν. Γερνάμε… συνέχεια. Αυτό το παγκοσμίως αποδεκτό γεγονός θεωρείται πλέον περισσότερο προσωρινό εμπόδιο από ορισμένους αισιόδοξους ερευνητές λόγω των πρόσφατων ανακαλύψεων που έχουν το πεδίο μακροζωίας να σφύζει από κουβέντα για αθανασία.

Γιατί η ξαφνική μετατόπιση, θα ρωτήσετε; Λοιπόν, στην πραγματικότητα, η αναζήτηση της αθανασίας δεν είναι νέα μόδα. Αναζητήσεις για την πηγή της νεότητας και ελιξίρια για την αιώνια ζωή υπάρχουν από την αυγή της ίδιας της ανθρωπότητας. Ωστόσο, πρόσφατα πειράματα στον τομέα της μακροζωίας έφεραν στο προσκήνιο ενδιαφέρουσες νέες παρατηρήσεις που μας αφήνουν να αναρωτιόμαστε εάν η γήρανση είναι πραγματικά αναπόφευκτη ή αν είναι απλώς μια άλλη ασθένεια με θεραπεία που περιμένει την ανακάλυψή μας.

Στις παρακάτω ενότητες, θα συζητήσω τρία βασικά πειράματα από τις δύο τελευταίες δεκαετίες που έχουν προχωρήσει σημαντικά τον τομέα της μακροζωίας και διάστημα υγείας έρευνα. Αυτές οι μελέτες καθιστούν σαφές ότι αν υπάρχει τέτοιο μονοπάτι προς την αθανασία, δεν βρίσκεται σε κάποιο κρυμμένο σιντριβάνι ή μαγικό φίλτρο, αλλά μάλλον στην κατανόηση του κρυμμένου κόσμου μέσα στα κύτταρα και τους ιστούς μας.

Μελέτες Παραβίωσης

Χαρακτηριστικό γνώρισμα της νεότητας είναι η ικανότητα του σώματος προγονικά κύτταρα για την αντικατάσταση παλαιών ή κατεστραμμένων κυττάρων με νέα. Καθώς γερνάμε, αυτή η ικανότητα εξασθενεί και δεν είμαστε πλέον σε θέση να αναπληρώσουμε τους ιστούς μας με νέα κύτταρα με την ίδια αποτελεσματικότητα. Αυτό οδηγεί σε προβλήματα όπως μυϊκή ατροφία και μείωση της λειτουργίας των οργάνων. Το 2005, ο ερευνητής του Στάνφορντ Δρ Thomas Rando και οι συνεργάτες του δημοσίευσαν μια εργασία που διερευνά τις επιπτώσεις της ηλικίας στην ικανότητα των δορυφορικών κυττάρων, ενός τύπου μυών προγονικά κύτταρα, να πολλαπλασιαστεί και να αναγεννηθεί. (Conboy et al., 2005). Προηγούμενες μελέτες που διεξήχθησαν από αυτό το εργαστήριο έδειξαν ότι η φθίνουσα ικανότητα των ηλικιωμένων δορυφορικών κυττάρων να δημιουργούν νέα κύτταρα (γνωστός και ως «αναγεννητικό δυναμικό») δεν οφειλόταν σε εσωτερικές αλλαγές μέσα στο κύτταρο, αλλά μάλλον σε έλλειψη εξωτερικών ενδείξεων που ενεργοποιούν την αναγέννηση από το περιβάλλον. (Conboy et al., 2003). Με άλλα λόγια, δεν υπήρχε κάτι λάθος με το ίδιο το κύτταρο, αλλά το περιβάλλον του, που το έκανε να σταματήσει να αναγεννάται.

Το κυκλοφορικό σύστημα είναι ένα σύστημα παροχής θρεπτικών συστατικών που βοηθά στη διαμόρφωση του περιβάλλοντος ενός κυττάρου. Αυτό το κάνει παρέχοντας στο κύτταρο τα υλικά που χρειάζεται για να λειτουργήσει. Το 2005, το εργαστήριο Rando ρώτησε εάν η αντικατάσταση του κυκλοφορικού συστήματος ενός ηλικιωμένου οργανισμού με αυτό ενός νεότερου ζώου θα μπορούσε να αποκαταστήσει την ενεργοποίηση και πολλαπλασιασμός γηρασμένων δορυφορικών κυττάρων. Για να διερευνήσουν αυτό το ερώτημα, οι ερευνητές του εργαστηρίου Rando συνέδεσαν χειρουργικά τα κυκλοφορικά συστήματα ενός νεαρού και μεγάλου ποντικιού σε μια διαδικασία που ονομάζεται παραβίωση. Μετά το συγχρονισμό των κυκλοφορικών συστημάτων των ποντικών, τα δορυφορικά κύτταρα από τα ηλικιωμένα ποντίκια ήταν καλύτερα ικανά να δημιουργήσουν νέα κύτταρα που έδειχναν αναγεννητικό δυναμικό παρόμοιο με αυτό των δορυφορικών κυττάρων σε νεαρά ποντίκια. Μια πρόσθετη μελέτη τεκμηρίωσε επίσης την επίδραση της παραβίωσης στην παράταση της διάρκειας ζωής. Σε αυτή τη μελέτη, τα ποντίκια συνδέθηκαν με παραβίωση μόνο για τρεις μήνες πριν χωριστούν. Η έκθεση σε ένα πιο νεανικό κυκλοφορικό σύστημα αύξησε τη μακροζωία των ποντικών από 125 σε 130 εβδομάδες, συνολικά μια αύξηση 5% στη διάρκεια ζωής (Zhang et al., 2021).

Αναζωογονητικό εγκεφαλονωτιαίο υγρό

Ενώ οι μελέτες παραβίωσης ήταν ένα συναρπαστικό βήμα προς τα εμπρός, οι επιπτώσεις τους περιορίστηκαν σε ιστούς πιο προσιτούς στο κυκλοφορικό σύστημα. ο του κεντρικού νευρικού συστήματος (ΚΝΣ), από την άλλη, δεν είναι τόσο εύκολα προσβάσιμο. Το ΚΝΣ προστατεύεται από το αιματοεγκεφαλικό φράγμα, ένα σύστημα στενά ενωμένων επιθηλιακών κυττάρων που προστατεύει το νευρικό μας σύστημα από δυνητικά επιβλαβή βακτήρια και ιούς που κυκλοφορούν στο αίμα μας. Καθώς τα κύτταρα του ΚΝΣ μας γερνούν, διατρέχουμε μεγαλύτερο κίνδυνο να αναπτύξουμε νευροεκφυλιστικές ασθένειες όπως το Αλτσχάιμερ και Τη νόσο του Πάρκινσον. Επομένως, η εύρεση ενός τρόπου αναζωογόνησης των κυττάρων του ΚΝΣ είναι επίσης εξαιρετικά σημαντική για την υγεία και τη μακροζωία.

Για να αντιμετωπίσουν αυτήν την ανησυχία, οι ερευνητές του Στάνφορντ, Δρ. Ταλ Ιράμ και Δρ. Τόνι Γουίς-Κοράι, διερεύνησαν εάν η αναπλήρωση του κυτταρικού περιβάλλοντος θα μπορούσε να έχει παρόμοια αντιγηραντικά αποτελέσματα στο ΚΝΣ όπως φαίνεται σε άλλους ιστούς. Αντί να συνδέσουν το κυκλοφορικό σύστημα των ηλικιωμένων και νεαρών ποντικών (επιτρέποντας την ανταλλαγή αίματος και πλάσματος), έκαναν μετάγγιση ΕΝΥ — μια διαδικασία που αντάλλαξε εγκεφαλικό νωτιαίο υγρό (ΕΝΥ) των ηλικιωμένων ποντικών με αυτό των νεαρών ποντικών.

Στη μελέτη τους, ο Δρ. Wyss-Coray και ο Δρ. Iram έδειξαν ότι η έγχυση νεαρού ΕΝΥ (τόσο από ποντίκια όσο και από ανθρώπους) στο κοιλιακό σύστημα των ηλικιωμένων ποντικών βελτίωσε τις βασικές λειτουργίες στα κύτταρα του ΚΝΣ των ηλικιωμένων ζώων. Συγκεκριμένα, η μετάγγιση ΕΝΥ αύξησε τον πολλαπλασιασμό και διάκριση πληθυσμών προγονικών κυττάρων ολιγοδενδροκυττάρων (OPC). Τα OPC είναι κύτταρα που δημιουργούν ώριμα ολιγοδενδροκύτταρα, έναν τύπο νευρογλοιακών κυττάρων στον εγκέφαλο που είναι υπεύθυνοι για το τύλιγμα των νευρώνων μας σε μια λιπαρή αγώγιμη ουσία που ονομάζεται μυελίνη που βοηθά στη νευρωνική επικοινωνία.

Καθώς μεγαλώνουμε, ο όγκος των λευκή ύλη (ο ιστός στον εγκέφαλό μας που αποτελείται από μυελινωμένους νευρώνες) μειώνεται, επηρεάζοντας αρνητικά τη γνωστική λειτουργία. Επομένως, μια επίπτωση των αποτελεσμάτων του Δρ. Wyss-Coray και του Δρ. Iram είναι ότι η αποκατάσταση των OPCs θα μπορούσε να εξουδετερώσει την απώλεια λευκής ουσίας και να αναστείλει τη γνωστική έκπτωση καθώς γερνάμε. Είναι ενδιαφέρον ότι μια άλλη μελέτη από το εργαστήριο Wyss-Coray το 2014 έδειξε θετικές επιπτώσεις στη γνωστική λειτουργία και συναπτική πλαστικότητα σε μεγαλύτερα ποντίκια μετά από χειρουργική επέμβαση παραβίωσης (Villeda et al., 2014).

Αυτές οι μελέτες παραβίωσης και μετάγγισης ΕΝΥ ήταν θεμελιώδεις για τη διαπίστωση της σημασίας του περιβάλλοντος ενός κυττάρου για τη λειτουργία και τη βιολογική του γήρανση, αλλά δεν απάντησαν στην επόμενη σημαντική ερώτηση: Αν γνωρίζουμε ότι κάτι δεν πάει καλά με το περιβάλλον, τι ακριβώς είναι λάθος με αυτό; Η απάντηση σε αυτήν την ερώτηση θα μας επέτρεπε να αναπτύξουμε θεραπείες για να αλλάξουμε το περιβάλλον των κυττάρων μας επιτρέποντάς τους να επιστρέψουν στον πιο νεανικό εαυτό τους.

Το ρολόι Horvath

Οι μελέτες των Wyss-Coray και Rando μας έδειξαν τι συμβαίνει έξω από τα κελιά μας έχει σημασία — αλλά τι συμβαίνει μέσα; Αν βουτούσαμε στα κύτταρά μας, πέρα ​​από τη πλασματική μεμβράνη, πέρα ​​από το κυτταρόπλασμα και στον πυρήνα - το κέντρο διοίκησης του κυττάρου - θα βρίσκαμε το DNA μας. Το DNA μπορεί να θεωρηθεί ως η συλλογή οδηγιών που χρησιμοποιούν τα κύτταρά μας για να λειτουργήσουν. Επιπλέον, το DNA μας έχει αυτό που ονομάζεται επιγονιδίωμα, ένα μοτίβο σημαδιών που βρίσκεται πάνω από τα γονίδιά μας και ρυθμίζει πού και πότε θα εκφραστούν στο κύτταρο. Καθώς μεγαλώνουμε, επιγενετικά πρότυπα όπως μεθυλίωσης του DNA επηρεάζουν γονίδιο έκφραση. Σε ορισμένες περιπτώσεις, η συσσώρευση ή η απώλεια ορισμένων προτύπων μεθυλίωσης του DNA μπορεί να προκαλέσει την καταστολή των γονιδίων που σχετίζονται με τη μακροζωία (Salas-Pérez et al., 2019). Αυτό βλάπτει τη λειτουργία των κυττάρων και τελικά μας κάνει να φαινόμαστε, να νιώθουμε και να ενεργούμε μεγαλύτεροι. Το 2011, ο Δρ Steve Horvath, ερευνητής ανθρώπινης γενετικής και βιοστατιστικής στο UCLA, χαρακτήρισε την συσχέτιση μεταξύ των προτύπων μεθυλίωσης του DNA και της γήρανσης, δημιουργώντας ένα νέο βιοχημικό σημείο αναφοράς για την κυτταρική υγεία που τώρα οι ερευνητές αναφέρουν ως το επιγενετικό ρολόι (Blocklandt et al., 2011; Horvath, 2013).

Μόλις κυκλοφόρησε η είδηση ​​για το επιγενετικό ρολόι του Horvath, οι επιστήμονες άρχισαν να διερευνούν με ανυπομονησία τη δυνατότητα αντιστροφής των επιγενετικών προτύπων για να γυρίσουν το ρολόι πίσω (Rando & Chang, 2012). Μελέτες ανέφεραν ότι η διατήρηση υγιεινών προσωπικών επιλογών τρόπου ζωής, όπως η άσκηση και η σωστή διατροφή μπορεί να βοηθήσει τα κύτταρα να διατηρήσουν επιγενετικά μοτίβα που μοιάζουν περισσότερο με αυτά που βρίσκονται στα νεότερα κύτταρα, αλλά αυτές οι αλλαγές θα μπορούσαν να γυρίσουν μόνο πίσω τον χρόνο μέχρι στιγμής (Quach et al., 2017 ). Οι ερευνητές τώρα αναζητούν άλλα μέσα για να επεξεργαστούν το επιγονιδίωμα. Με νέα εργαλεία στη διάθεσή μας, όπως π.χ CRISPR, είναι δυνατόν να μπούμε και να αλλάξουμε χειροκίνητα τα επιγενετικά μοτίβα στο DNA μας. Επί του παρόντος γίνεται πολλή δουλειά σε αυτό το μέτωπο (δηλαδή, Lau and Suh et al., 2017), αλλά είναι σημαντικό να σημειωθεί ότι ακόμα δεν γνωρίζουμε τον βαθμό στον οποίο το επιγονιδίωμα συμβάλλει άμεσα στη διαδικασία της γήρανσης και εάν η επεξεργασία του θα έχει το επιδιωκόμενο αντιγηραντικό αποτέλεσμα.

Συμπερασματικά…

Αυτές οι μελέτες δείχνουν ότι είμαστε σε καλό δρόμο για να ξεκλειδώσουμε τα επιστημονικά μυστικά της παρατεταμένης ζωής. Λέγεται ότι το πρώτο άτομο που έζησε μέχρι τα 150 έχει ήδη γεννηθεί!

Δεδομένων των πρόσφατων προόδων, είναι δύσκολο να φανταστεί κανείς ότι δεν θα μπορούσαμε να επεκτείνουμε την ανθρώπινη ζωή πέρα ​​από το σημερινό της όριο. Αλλά, το αν η γήρανση είναι απλώς μια άλλη ασθένεια που περιμένει θεραπεία είναι ένα θέμα προς συζήτηση. Μόνο ο χρόνος θα δείξει αν η επιστήμη μπορεί να ξεπεράσει τη θνησιμότητα.

Ενώ ορισμένοι πιστεύουν ότι δεν πρέπει να μπούμε καθόλου σε αυτό το παιχνίδι εξυπνάδας, ένα πράγμα είναι σίγουρο: η περιέργεια είναι αναπόσπαστο μέρος της ανθρωπιάς μας και όσο ζούμε, η περιέργειά μας θα μας οδηγεί πάντα να αναζητούμε απαντήσεις σε αυτό το διαρκές ερώτημα .

Μόνο ο χρόνος θα δείξει αν η επιστήμη μπορεί να ξεπεράσει τη θνησιμότητα

Σχετικά με το Συγγραφέας

Η Arielle Hogan έλαβε πτυχίο στη Βιολογία και πτυχίο στα γαλλικά από το Πανεπιστήμιο της Βιρτζίνια. Τώρα κάνει Ph.D. στη Νευροεπιστήμη στο πρόγραμμα NSIDP στο UCLA. Η έρευνά της επικεντρώνεται στον τραυματισμό του ΚΝΣ και την αποκατάσταση των νευρώνων. Συγκεκριμένα, ερευνά τα διαφορικά εγγενή μεταγραφικά προγράμματα που επιτρέπουν την αναγέννηση του PNS και διερευνά πώς αυτά τα μεταγραφικά προγράμματα μπορούν να προκληθούν σε μοντέλα τραυματισμού του ΚΝΣ για την προώθηση της αναγέννησης. Της αρέσει επίσης να μαθαίνει για τη βιομηχατρονική και τη διεπαφή εγκεφάλου-μηχανής (ΔΜΣ), καθώς και τη συμμετοχή στην προβολή και τη διδασκαλία της επιστήμης. Έξω από το εργαστήριο, περνάει χρόνο εξασκώντας τα γαλλικά της, παίζοντας μπάσκετ, παρακολουθώντας ταινίες (ακόμα και τις κακές) και ταξιδεύοντας. Για περισσότερες πληροφορίες σχετικά με την Arielle Hogan, επισκεφτείτε το πλήρες προφίλ της.

αναφορές

Bocklandt, S., Lin, W., Sehl, ME, Sánchez, FJ, Sinsheimer, JS, Horvath, S., & Vilain, E. (2011). Επιγενετικός προγνωστικός παράγοντας ηλικίας. PLoS One, 6(6), e14821. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0014821

Conboy, IM, Conboy, MJ, Wagers, AJ, Girma, ER, Weissman, IL, & Rando, TA (2005). Αναζωογόνηση γηρασμένων προγονικών κυττάρων με έκθεση σε νεαρό συστηματικό περιβάλλον. Φύση, 433(7027), 760-764. https://doi.org/10.1038/nature03260

Conboy, IM, Conboy, MJ, Smythe, GM, & Rando, TA (2003). Μεσολαβούμενη από εγκοπή αποκατάσταση του αναγεννητικού δυναμικού σε γηρασμένο μυ. Επιστήμη (Νέα Υόρκη, Νέα Υόρκη), 302(5650), 1575-1577. https://doi.org/10.1126/science.1087573

Horvath S. (2013). Ηλικία μεθυλίωσης DNA ανθρώπινων ιστών και τύπων κυττάρων. Γονιδίωμα βιολογία, 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). Το νεαρό ΕΝΥ αποκαθιστά την ολιγοδενδρογένεση και τη μνήμη σε ηλικιωμένους ποντικούς μέσω του Fgf17. Φύση, 605(7910), 509-515. https://doi.org/10.1038/s41586-022-04722-0

Lau, CH, & Suh, Y. (2017). Επεξεργασία γονιδιώματος και επιγονιδιώματος στις μηχανιστικές μελέτες της ανθρώπινης γήρανσης και των ασθενειών που σχετίζονται με τη γήρανση. Γεροντολογία, 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). Επιγενετική ανάλυση ρολογιού παραγόντων διατροφής, άσκησης, εκπαίδευσης και τρόπου ζωής. Γήρανση, 9(2), 419-446. https://doi.org/10.18632/aging.101168

Rando, TA, & Chang, HY (2012). Γήρανση, αναζωογόνηση και επιγενετικός επαναπρογραμματισμός: επαναφορά του ρολογιού γήρανσης. Κύτταρο, 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, & Martínez, JA (2019). Μεθυλίωση DNA σε γονίδια οδών ρύθμισης της μακροζωίας: συσχέτιση με παχυσαρκία και μεταβολικές επιπλοκές. Γήρανση, 11(6), 1874-1899. https://doi.org/10.18632/aging.101882

Telano LN, Baker S. Physiology, Cerebral Spinal Fluid. [Ενημερώθηκε 2022 Ιουλίου 4]. Στο: StatPearls [Διαδίκτυο]. Treasure Island (FL): StatPearls Publishing; 2022 Ιαν-. Διαθέσιμο από: 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, & Wyss-Coray, T. (2014). Το νεαρό αίμα αναστρέφει τις βλάβες που σχετίζονται με την ηλικία στη γνωστική λειτουργία και τη συναπτική πλαστικότητα στα ποντίκια. Φύση ιατρική, 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

• ? Προβλήματα με την αξιολόγηση της συνείδησης στον 21ο αιώνα
• Λέσχη Βιβλίου Autism #1: A Tale of Two Autisms;

Αυτό το άρθρο αρχικά εμφανίστηκε Γνωρίζοντας τους νευρώνες