Îmbătrânirea este un proces biologic pe care nicio fiinţă umană nu-l poate evita. În mod ideal, înaintarea în vârstă ar trebui să fie un moment de relaxare şi de a ne bucura de roadele muncii noastre. Îmbătrânirea are însă şi o latură mai puţin plăcută, fiind deseori legată de boli.
În fiecare secundă, celulele din organism efectuează miliarde de reacţii biochimice care alimentează funcţiile esenţiale pentru viaţă, formând o reţea metabolică extrem de interconectată. Această reţea permite celulelor să crească, să prolifereze şi să se repare, iar perturbarea ei poate conduce la procesul de îmbătrânire.
Dar îmbătrânirea cauzează declinul metabolic sau perturbarea metabolică accelerează îmbătrânirea? Sau ambele?
Pentru a răspunde la această întrebare de tipul „oul sau găina”, trebuie mai întâi să înţelegem cum se deteriorează procesele metabolice în timpul îmbătrânirii şi al bolii.
Melanie R. McReynolds este profesor asistent de biochimie la Universitatea de Stat din pennsylvania (Penn State), iar laboratorul său se concentrează pe explorarea relaţiei complexe dintre metabolism, stres şi îmbătrânire.
Laboratorul de la Penn speră că această muncă va oferi strategii pentru a promova o îmbătrânire mai sănătoasă şi o viaţă mai împlinită.
Legătura dintre metabolism şi îmbătrânire
Îmbătrânirea este cel mai important factor de risc pentru multe dintre cele mai frecvente boli ale societăţii, inclusiv diabetul, cancerul, bolile cardiovasculare şi tulburările neurodegenerative.
Un factor-cheie în spatele apariţiei acestor probleme de sănătate este perturbarea homeostaziei sau a echilibrului celular şi metabolic.
Perturbarea homeostaziei destabilizează mediul intern al organismului, ducând la dezechilibre care pot declanşa o cascadă de probleme de sănătate, inclusiv tulburări metabolice, boli cronice şi afectarea funcţiilor celulare care contribuie la îmbătrânire şi la alte afecţiuni grave.
Metabolismul perturbat este legat de multe semne distinctive ale îmbătrânirii celulelor, cum ar fi scurtarea telomerilor, care este deteriorarea capetelor protectoare ale cromozomilor, şi instabilitatea genomică, tendinţa de a forma mutaţii genetice.
Un metabolism disfuncţional este, de asemenea, legat de funcţionarea deficitară a mitocondriilor, de senescenţa celulară sau de oprirea diviziunii celulelor, de dezechilibrele microbilor intestinali şi de capacitatea redusă a celulelor de a detecta şi de a răspunde la diferite substanţe nutritive.
Tulburările neurologice, cum ar fi boala Alzheimer, sunt exemple de afecţiuni legate de vârstă cu o legătură puternică între metabolismul dereglat şi declinul funcţional.
De exemplu, echipa de cercetare a descoperit anterior că, la şoarecii care îmbătrânesc, capacitatea celulelor măduvei osoase de a produce, stoca şi utiliza energie este suprimată din cauza activităţii crescute a unei proteine care modulează inflamaţia. Această stare de deficit de energie duce la o creştere a inflamaţiei, care este agravată de dependenţa acestor celule îmbătrânite de glucoză ca sursă principală de combustibil.
Inhibarea acestei proteine în celulele măduvei osoase a şoarecilor îmbătrâniţi revitalizează capacitatea celulelor de a produce energie, reduce inflamaţia şi îmbunătăţeşte plasticitatea unei zone a creierului implicată în memorie, spune echipa.
Această descoperire sugerează că o parte din îmbătrânirea cognitivă ar putea fi inversată prin reprogramarea metabolismului glucozei din celulele măduvei osoase pentru a restabili funcţiile imunitare.
Metabolismul poate fi împărţit în două mari procese: anabolismul, sau construirea de molecule, şi catabolismul, sau descompunerea moleculelor.
Reorientarea medicamentelor pentru tratarea bolii Alzheimer
În cadrul cercetării publicate recent, laboratorul Penn a descoperit o nouă legătură între metabolismul perturbat al glucozei şi boala neurodegenerativă.
Acest lucru i-a determinat pe cercetători să caute şi să identifice un medicament conceput iniţial pentru cancer care ar putea fi utilizat pentru a trata boala Alzheimer.
Laboratorul s-a concentrat asupra unei enzime numite IDO1, care joacă un rol esenţial în prima etapă de descompunere a aminoacidului triptofan. Această cale produce un compus cheie numit kynurenină, care alimentează căile energetice suplimentare şi răspunsurile inflamatorii. Cu toate acestea, kinurenina în exces poate avea efecte dăunătoare, inclusiv creşterea riscului de apariţie a bolii Alzheimer.
Cercetătorii au constatat că inhibarea IDO1 poate recupera memoria şi funcţia creierului într-o serie de modele preclinice, inclusiv în culturi celulare şi la şoareci. Pentru a înţelege de ce, ei s-au uitat la metabolismul celulelor creierului.
Creierul este unul dintre ţesuturile cele mai dependente de glucoză din organism. Incapacitatea de a utiliza corect glucoza pentru a alimenta procesele critice ale creierului poate duce la declin metabolic şi cognitiv.
Nivelurile ridicate de IDO1 reduc metabolismul glucozei prin producerea de kynurenină în exces. Astfel, inhibitorii IDO1 - concepuţi iniţial pentru a trata cancere precum melanomul, leucemia şi cancerul de sân - ar putea fi reutilizaţi pentru a reduce cinurenina şi a îmbunătăţi funcţia creierului.
Folosind o serie de modele de laborator, inclusiv şoareci şi celule de la pacienţii cu Alzheimer, laboratorul de la Penn State a constatat, de asemenea, că inhibitorii IDO1 pot restabili metabolismul glucozei în celulele creierului.
În plus, cercetătorii au reuşit să restabilească metabolismul glucozei la şoarecii cu acumulare de amiloid şi tau - proteine anormale implicate în multe tulburări neurodegenerative - prin blocarea IDO1.
Echipa speră că reorientarea acestor inhibitori ar putea fi benefică pentru diverse tulburări neurodegenerative.
Promovarea unei îmbătrâniri cognitive mai sănătoase
Efectele tulburărilor neurologice şi ale declinului metabolic apasă greu asupra persoanelor, familiilor şi economiei.
În timp ce mulţi oameni de ştiinţă s-au concentrat pe combaterea efectelor din aval ale acestor boli, cum ar fi gestionarea simptomelor şi încetinirea progresiei, tratarea acestor boli mai devreme poate îmbunătăţi cogniţia odată cu îmbătrânirea, speră oamenii de ştiinţă
Noile descoperiri sugerează că ţintirea metabolismului are potenţialul nu numai de a încetini declinul neurologic, ci şi de a inversa progresia bolilor neurodegenerative precum Alzheimer, Parkinson şi demenţa.
Descoperirea de noi perspective la intersecţia dintre stres, metabolism şi îmbătrânire poate deschide calea către o îmbătrânire mai sănătoasă, spun cercetătorii americani, subliniind că cercetările viitoare pot îmbunătăţi înţelegerea modului în care metabolismul afectează răspunsurile la stres şi echilibrul celular pe tot parcursul vieţii.
