Biotechnologia.pl
łączymy wszystkie strony biobiznesu
Starzenie organizmu – jakie metody badawcze mierzą upływający czas?
Starzenie organizmu – jakie metody badawcze mierzą upływający czas?
Starzenie się organizmu dotyczy licznych, powiązanych ze sobą mechanizmów takich jak mutacje somatyczne, metylacja DNA, czy zmiany w ekspresji genów. Aby uzyskać pełną wiedzę o jego podstawach należy połączyć w całość wiedzę otrzymaną z badań metagenomiki, genomiki, transkryptomiki, czy metabolomiki. Wyznaczenie wspólnego rdzenia dla wszystkich tych wyników może okazać się pomocne w kontrolowaniu procesów starzenia w przyszłości.

Na proces starzenia organizmu składa się mnóstwo bardzo zróżnicowanych mechanizmów. Dotyczącą one nie tylko samych komórek, tkanek i narządów, których funkcja z czasem zostaje utracona, ale również zmian mniej widocznych na pierwszy rzut oka, jak poziom ekspresji genów, mutacje somatyczne, czy metylacja DNA. Jednym z największych wyzwań współczesnej nauki jest połączenie w całość kawałków układanki zdobywanych z różnych pól badań nad zachowaniem ludzkiego organizmu wraz z upływem lat i wyznaczenie im wspólnego rdzenia, który można by kontrolować w przyszłości.

Metody badania starzenia organizmu

Jednym z mechanizmów biorących udział w starzeniu się organizmu są mutacje somatyczne. Zmiany w DNA powstające na skutek takich reakcji mogą być z powodzeniem badane przy użyciu nowoczesnych metod genomiki tj. sekwencjonowanie nowej generacji czy wykrywanie polimorfizmów pojedynczego genu za pomocą macierzy. Dzięki tego typu analizie można porównać częstość występowania zmian spowodowanych mutacjami z wiekiem, czy chorobą. Co ciekawe, ze starzeniem się oraz występowaniem chorób wieku starczego powiązane jest akumulowanie nie tylko somatycznych mutacji jądrowych, ale również mitochondrialnych. W konkretnych tkankach i narządach poziom zmienionego mtDNA wzrasta znacząco wraz z upływem lat.

Wiek powiązany jest również, jak wiadomo już od dawna, ze zmianą ekspresji poszczególnych genów. Badane jest to przede wszystkim za pomocą sekwencjonowania RNA oraz mikromacierzy. Ze względu na ograniczone ilości dostępnych „ludzkich prób badawczych” pochodzących z tkanek, większość tego typu analiz przeprowadzana jest na krwi. Niestety nie wszystkie zmiany obserwowane w krwi mogą być powiązane ze zmianami w narządach. Przydatne więc okazują się badania na organizmach modelowych. Dzięki takim analizom, łączącym wyniki otrzymane dla myszy, szczurów i człowieka wykryto 73 geny, których ekspresja była znacznie zmieniona wraz z upływem lat. Należał do nich m.in. wzrost ekspresji genu apolipoproteiny D, a także tych związanych z układem immunologicznym, limfocytami, oraz apoptozą. Dzięki badaniom opartym na sekwencjionowaniu RNA potwierdzono także rolę mikroRNA w starzeniu i długowieczności.

Kolejnymi procesami, które mają istotny wpływ na kontrolę długowieczności jest metylacja DNA oraz modyfikacje histonów. Do badań tych zmian wykorzystuje się zarówno techniki oparte na sekwencjonowaniu jak i na macierzach. Dzięki nim m.in. określono, że główne miejsca ze zmienioną metylacją związaną z wiekiem, dotyczą promotorów genów, których produkty biorą udział w rozwoju lub w starzeniu komórkowym mózgu i krwi, a także dotyczących układu immunologicznego. Wykazano także, że w niektórych przypadkach metylacja DNA jest powiązana także z takimi zmianami jak długość telomerów w limfocytach, ciśnienie krwi, funkcja płuc, działanie mięśni, czy skład mineralny kości. Należy jednak szerzej zbadać powiązanie pomiędzy poziomem metylacji a samą transkrypcją.

Ważną dziedziną nauki nad starzeniem jest również metabolomika, wykorzystująca w tym przypadku takie badania jak NMR, czy MS. Badania wykazały, że profile metaboliczne są ściśle powiązane z wiekiem. Dotyczy to m.in. oksydacji.

Cały czas naukowcy zadają sobie pytanie, czy możemy, na podstawie naszej dzisiejszej wiedzy, trochę oszukać upływający czas poprzez suplementację odpowiednimi składnikami jak np. antyoksydanty? Badania na organizmach modelowych wydają się być bardzo obiecujące. Poprzez zwykłą kontrolę tego co jemy możemy przecież zwiększyć liczbę antyoksydantów w diecie. Mówi się nawet o epigenetycznej diecie (Bacalini et al.), która poprzez aktywację specyficznych wewnątrzkomórkowych szlaków mogłaby opóźniać proces starzenia. Miałyby tu brać udział bioaktywne związki fitochemiczne tj. sulforafan zawarty w warzywach krzyżowych, m.in. w brokułach oraz galusan epigallokatechiny, występujący w znacznych ilościach w zielonej herbacie. Innym przykładem związku potencjalnie „odmładzającego” może być resweratrol obecny w czerwonym winie, dający obiecujące wyniki w badaniach na zwierzętach oraz jego syntetyczna pochodna HS-1793, która daje nadzieje jako środek zapobiegawczy przeciw nowotworom piersi i prostaty.

Czy istnieje więc szansa na antyoksydantową „tabletkę młodości” ? Niekoniecznie. O ile suplementacja ma znaczenie w przypadku poważnych niedoborów, tak w przypadku zwykłej prewencji nie tylko może nie pomóc ale również, jak w przypadku beta-karotenu, witaminy A czy E – poważnie zaszkodzić. Najważniejsze okazują się być antyoksydanty, które dostarczamy w zdrowej, zrównoważonej diecie – a nie te, które łatwym sposobem miałyby ją zastąpić.

Należy wspomnieć również, że ważnym narzędziem badań nad procesem starzenia może być także metagenomika. Biorąc pod uwagę fakt, że ludzki mikrobiom odgrywa bardzo ważną rolę w stanach zdrowia i choroby człowieka, można założyć, że ma on również swój udział w procesie starzenia. Badanie profilu jakościowego i ilościowego mikroflory osób starszych może dostarczyć cennych informacji nie tylko o podstawach długowieczności, ale również o wpływie środowiska, diety czy przyjmowanych leków.

Proces starzenia się organizmu jest bardzo skomplikowany i dotyczy wielu różnych pól, a także powiązany jest z mnóstwem czynników. Badania nad tym zjawiskiem można prowadzić za pomocą licznych metod badawczych. Najważniejszym jednak wyzwaniem jest połączenie otrzymanej w wyniku tych różnych analiz wiedzy w całość. Każda z wymienionych technik ma swoje zalety, ale również ograniczenia. Zestawienie ich razem wydaje się więc być niezbędne do uzyskania rzetelnych informacji na temat starzenia się organizmu ludzkiego, które w przyszłości mogą posłużyć jako podstawy teoretyczne do przeciwdziałania skutkom upływu lat.

Źródła

Ana M. Valdes, Daniel Glass and Tim D. Spector, Omics technologies and the study of human ageing, Nature Reviews Genetics, 2013
Izabela Sadowska-Bartosz and Grzegorz Bartosz , Effect of Antioxidants Supplementation on Aging and Longevity, Biomed Res Int. 2014

http://ageing-map.org/

Daniel Ortuño-Sahagún, Mercè Pallàs, and Argelia E. Rojas-Mayorquín,  Oxidative Stress in Aging: Advances in Proteomic Approaches, Oxid Med Cell Longev. 2014

KOMENTARZE
news

<Kwiecień 2021>

pnwtśrczptsbnd
29
31
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
17
18
20
NutraFood Poland
2021-04-20 do 2021-04-22
22
24
27
Podstawy oznaczania wilgotności
2021-04-27 do 2021-04-27
28
29
1
2
Newsletter