Może słyszałeś o telomerach na lekcjach biologii? Są jak osłony sznurówek i pomagają DNA zachować swoją formę. Interesujące jest to, że te osłony są ciągle usuwane i odbudowywane. Za odkrycie tego mechanizmu australijska badaczka Elisabeth Blackburn otrzymała Nagrodę Nobla, a zużycie telomerów zostało włączone do repertuaru 12 molekularnych mechanizmów, które nazywamy Hallmarks of Aging .
Jako pierwszy znak poznaliśmy już niestabilność genomową . To nagromadzenie uszkodzeń DNA z wiekiem wydaje się przypadkowo wpływać na nasze informacje genetyczne. W zależności od tego, gdzie występują uszkodzenia, pojawiają się różne obrazy stanu.
Co mają telomery wspólnego z procesem starzenia? Całkiem sporo, jak się okazuje, i tutaj przedstawimy ci szczegóły.Ale najpierw zabierzemy cię krótko na lekcję biologii i wyjaśnimy podstawy.
Czym jest telomer?
W prawie każdej komórce naszego ciała w jądrze komórkowym znajduje się DNA (po polsku: DNA). DeoksyryboNukleinSäure, jak to jest napisane, jest w dużym uproszczeniu traktowane jako książka, w której zapisane są informacje genetyczne. Jednak jedna książka nie wystarcza do tej analogii – nasze DNA jest raczej całą biblioteką. Ta biblioteka obejmuje u zdrowych ludzi 23 książki – tzw. chromosomy.
Zużycie telomerów – najlepsze na koniec
Ostatni rozdział tych książek jest szczególny i nazywa się telomerem. Nie są już kodowane ani przechowywane informacje dla białek, lecz telomery pełnią funkcję ochrony DNA przed degradacją. Za każdym razem, gdy DNA jest podwajana w trakcie podziału komórkowego, telomery się skracają. Powód tego jest bardzo złożony i w tym miejscu przekroczyłby ramy. Ważne jest tylko to, że skracanie telomerów jest normalnym procesem fizjologicznym, który występuje u wszystkich ludzi w większości komórek.
W miarę upływu czasu dzieje się następujące: Po osiągnięciu pewnej liczby podwojeń DNA osiągnięty zostaje próg i telomery są wyczerpane. Ta okoliczność prowadzi do zatrzymania funkcji komórkowej oraz do braku zdolności do podziału. Leonard Hayflick odkrył ten próg i od tego czasu nosi on nazwę „Hayflick-Limit“.
Wyczerpanie telomerów wyjaśnia zatem ograniczoną zdolność do podziału komórek, a tym samym częściowo ograniczone potencjał regeneracyjny tkanek. W eksperymencie Hayflicka przeciętna ludzka komórka podzieliła się zresztą około 52 razy.
Czy wiedziałeś? Metabolizm magnezu odgrywa ważną rolę w telomerach. Magnez jest potrzebny w naszym ciele w bardzo wielu miejscach, ale szczególnie uczestniczy w produkcji energii i równowadze elektronowej. Oba te procesy są niezbędne do utrzymania zdrowych telomerów. Suplementacja magnezem wykazała, że może wydłużyć długość telomerów u ludzi. W zamian inne publikacje pokazały, że niskie poziomy magnezu w połączeniu z wysokimi poziomami homocysteiny prowadzą do krótszych telomerów.
Telomeraza jako klucz do nieśmiertelności?
A co z pozostałymi komórkami, które nie są dotknięte tym skracaniem telomerów? Cóż, te posiadają enzym zwany telomerazą, który może ponownie wydłużyć telomery.To enzym nadaje komórce praktycznie nieśmiertelność. Aha! W takim razie badacze muszą tylko zdołać wprowadzić tę telomerazę do każdej komórki? Jak zawsze w nauce, to nie jest takie proste, w końcu natura miała powód, by nie wyposażać wszystkich komórek w to.
Przypomnijmy sobie pierwszy znak – niestabilność genomowa. Nieprzerwanie pada deszcz zewnętrznych i wewnętrznych wpływów na nasze informacje genetyczne, zagrażając tym samym integralności DNA. W rezultacie w każdej sekundzie w naszym ciele powstają mutacje i zmiany DNA, które w przeważającej części, ale nie całkowicie, mogą być naprawiane przez bardzo rozbudowany system naprawczy.
Jeśli teraz komórki z nie naprawionymi mutacjami genetycznymi miałyby enzym telomerazę, to zmieniona komórka mogłaby swobodnie się dzielić.Wynik to coraz większa kupa całkowicie zdegenerowanych komórek, lepiej znanych jako rak – zatem jest to rzeczywiście miecz obosieczny.
Komórki macierzyste – królewska klasa wśród komórek
Do komórek uprzywilejowanych przez telomerazę zaliczają się na przykład komórki macierzyste lub komórki szpiku kostnego, które zazwyczaj znajdują się w chronionych miejscach w ciele. Ponadto są one chronione przed szkodliwymi wpływami na ich DNA dzięki różnorodnym właściwościom i mechanizmom – znacznie lepiej niż większość innych komórek. W związku z tym ryzyko degeneracji jest znacznie obniżone.
Czy wiedziałeś? Odkrywczyni telomerazy, Elisabeth Blackburn, do dziś zajmuje się tym tematem. Jedna z jej większych prac badała związek między przewlekłym stresem a długością telomerów.Tutaj mogła pokazać, że przewlekle zestresowani ludzie (w jej przypadku matki, które opiekowały się przewlekle chorymi dziećmi), miały krótsze telomery i aktywność telomerazy była niższa niż w grupach porównawczych.
Naprawa DNA – dobrze zamierzona, źle wykonana
Aby rozszerzyć nasze wyobrażenie o telomerach, musimy uwzględnić jeszcze jeden czynnik, a właściwie jeszcze jedno białko. Już wiemy, że DNA nie jest ciągłym włóknem, lecz jest podzielone na chromosomy, na końcu których znajdują się telomery. Telomery są więc, jeśli tak na to spojrzeć, złamaniami włókna DNA – miejscami, w których DNA się kończy.
Jak wiadomo, nasze systemy naprawcze zazwyczaj natychmiast to rozpoznają w swoim dążeniu do niepozwolenia na luźne końce DNA i naprawiają je. Dobrze zamierzone, ale w przypadku telomerów źle wykonane.Wspomniana naprawa w przypadku telomerów w żadnym wypadku nie może mieć miejsca, ponieważ w ten sposób mogą zostać połączone dwa chromosomy.
Jeśli to się zdarzy, a komórka chce się później podzielić, dochodzi do szkodliwych „złamań chromosomów” – materiał genetyczny jest nierównomiernie rozdzielany na komórki potomne. Zarówno zbyt duża, jak i zbyt mała ilość informacji genetycznej utrudnia funkcjonowanie komórki.
Shelterin – czy nazwa myli?
Jak to często bywa, natura jest na miejscu, ponieważ my, ludzie, a także niektóre inne organizmy, posiadamy shelterin. Shelterin to kompleks sześciu białek, który wiąże się z telomerami i chroni je przed systemem naprawczym (ang. „shelter”). Dzięki temu duży problem złamań chromosomów i groźby degeneracji komórek – zakładając, że shelterin działa prawidłowo – jest na razie rozwiązany.
Teraz telomery nie są jednak odporne na uszkodzenia DNA, jak poznaliśmy to w kontekście niestabilności genomowej. Ponieważ telomery są niewidoczne dla mechaników DNA dzięki Shelterin, rzeczywiste uszkodzenia DNA również nie mogą być naprawiane. To na pierwszy rzut oka nie brzmi dobrze, ponieważ wspomniany stan prowadzi do coraz większej liczby uszkodzeń, które z czasem mogą przyczynić się do senescencji (stan przejściowy, rodzaj „komórki-zombie”) lub śmierci komórkowej.
Uszkodzenia DNA w obszarze telomerów nie są jednak nadzwyczajnie złe, ponieważ jest to region niekodujący, co oznacza, że nie odczytuje się informacji do budowy białek.
Krótki telomery i choroby
Shelterin chroni nas więc przed większym złem. Utrata kilku komórek jest mniejszym problemem niż utrata komórek zdegenerowanych i złamań chromosomów.Brak Shelterin lub jego części prowadzi do szybkiego spadku zdolności regeneracyjnych oraz przyspieszonego starzenia się – zjawisko to występuje również wtedy, gdy telomery mają normalną długość.
Oprócz niedoboru Shelterin, niedobór telomerazy również prowadzi do przedwczesnego rozwoju chorób. W szczególności chodzi o stwardnienie płuc (termin fachowy: włóknienie płuc), niedokrwistość z redukcją wszystkich komórek krwi (termin fachowy: niedokrwistość aplastyczna) oraz rzadką chorobę skóry nazwaną dyskeratozą wrodzoną.
Wszystkie trzy choroby prowadzą do utraty zdolności regeneracyjnych różnych tkanek. Dodatkowo w podsumowanych badaniach wykazano związek między krótkimi telomerami a ryzykiem śmierci, szczególnie w młodym wieku.
Czy możemy zatrzymać ścieranie telomerów?
W eksperymentach na myszach osiągnięto już pierwsze sukcesy w zakresie terapii telomerów. Na przykład, telomeraza została pomyślnie reaktywowana genetycznie u przedwcześnie starzejących się myszy z niedoborem telomerazy. Inny eksperyment wykazał opóźnienie normalnego starzenia się, bez zwiększenia występowania nowotworów, dzięki farmakologicznej aktywacji.
Następne lata i dekady pokażą, czy nasza przyszłość w zakresie badań nad telomerami będzie równie różowa, jak ta myszy. W międzyczasie możemy już rzucić okiem na to, co jest pewne, że działa u ludzi. Jak możemy wydłużyć nasze telomery?
Wiedziałeś? Kwas omega-3 jest ważnym składnikiem zdrowej diety. W naturze występują głównie w trzech formach, skrócone ALA, DHA i EPA. Naukowcy przez 6 lat badali, czy istnieje związek między indeksem Omega-3 a telomerami. I rzeczywiście. Pacjenci, którzy spożywali mało DHA i EPA (a co za tym idzie, mieli niski indeks Omega-3), wykazywali znacznie szybsze zużycie telomerów.
Wysokiej jakości kapsułki Omega-3 z peruwiańskiego dzikiego połowu - wolne od pestycydów i metali ciężkich.
Roślinna dieta wydłuża telomery
Publikacje dotyczące badań nad telomerami są częściowo chaotyczne i sprzeczne. Wynika to również z tego, jak są skonstruowane badania i jakie telomery są mierzone. Najprostszym sposobem jest pomiar długości telomerów leukocytów (białych krwinek). Ale to nie zawsze musi być najlepsza metoda pomiaru.
Aby zrozumieć wpływ diety, musimy spojrzeć na całość. W kontekście niestabilności genomowej już widzieliśmy, że nasze DNA jest nieustannie narażone na stres oksydacyjny. Trochę tego jest korzystne, zbyt wiele wydaje się przyspieszać proces starzenia. Bogata w rośliny dieta, bogata w substancje roślinne , wydaje się wspierać tę równowagę, a tym samym pośrednio przyczynia się do dłuższych telomerów.
Sirtuiny i telomery – dwaj partnerzy długowieczności
Patrząc bliżej na molekularne powiązania między telomerami a substancjami roślinnymi, napotykamy sirtuiny. Sirtuiny są często opisywane jako geny długowieczności, ponieważ szczególnie Sirt-1 i Sirt-6 są związane z lepszym zdrowiem.
Sirtuiny mogą być szczególnie skutecznie aktywowane przez post, , ale także niektóre związki roślinne, takie jak resweratrol, są potężnymi aktywatorami Sirt. Wysoki poziom sirtuin pomaga nam chronić DNA przed uszkodzeniami, wspiera telomery i wpływa na epigenetykę.
Podsumowanie dotyczące ścierania telomerów
Telomery odgrywają ważną rolę w procesie starzenia. Przez pewien czas telomery były nawet „gwiazdami” w badaniach nad starzeniem się. Wierzono, że wystarczy je po prostu wydłużyć, aby żyć wiecznie. Jednak nie jest to takie proste i pomimo pewnych niepowodzeń, dzisiaj, dzięki Elisabeth Blackburn, wiemy znacznie więcej o tej ważnej strukturze w naszych komórkach. Jako część cech starzenia się są one elementem na naszej drodze do spowolnienia procesu starzenia.
W następnym artykule z tej serii omówimy trzeci znak starzenia: Zmiany epigenetyczne.
MOLEQLAR ONE łączy potencjał 13 starannie wybranych cząsteczek, witamin i minerałów. Oparta na badaniach kompozycja i dawkowanie są dostosowane do Hallmarks of Aging.
