Επιστήμη πίσω από τη γήρανση
Από αυτή την άποψη, υπάρχουν δύο θεωρίες, πιθανώς και οι δύο αληθινές σε διαφορετικές περιπτώσεις: η πρώτη είναι ότι οι όγκοι προκύπτουν από τον μετασχηματισμό νεοπλασματικού βλαστοκυττάρου κυττάρου που εκφράζει την τελομεράση, η δεύτερη ότι αυτό το ένζυμο επανενεργοποιείται από ογκογόνο προσβολή ένα κύτταρο σωματικά αρχικά τελομεράση αρνητικό.
Παρόλο που είναι αναμφίβολα ο ρόλος της τελομεράσης, ή καλύτερα της απουσίας της, σε αναπαραγωγική γήρανση, μετρήθηκε in vitro και είναι πολύ πιθανό συνάρτηση της τελομεράσης στον όγκο ανάπτυξης, δεν είναι εξίσου σαφές εάν η τελομεράση και τα τελομερή παίζουν σημαντικό ρόλο σε κανονικές διαδικασίες γήρανσης του ατόμου.
Σε μοντέλα ζώων ποντικών νοκ-άουτ για την τελομεράση, καθώς και σε περιπτώσεις μεταλλάξεων που είναι υπεύθυνες για την τελομεράση στους ανθρώπους, έχει παρατηρηθεί, περισσότερο από την εμφάνιση μιας γήρανσης νωρίς, αναπτύσσετε τις συγκεκριμένες παθολογίες που είναι υπεύθυνες για όργανα και υφάσματα με υψηλό κύκλο εργασιών. Η βλάβη στο DNA, τα ογκογόνα ενεργοποιημένα και η συντόμευση των τελομερών, προκαλούν πιθανώς το κύτταρο γήρανσης μέσω κοινών μηχανισμών.
Γονίδια και παράγοντες που ρυθμίζουν τη γήρανση του ατόμου
Μια τελική εξέταση μιας τέτοιας μεθοδολογίας αφορά το γεγονός ότι το μεγαλύτερο μέρος των μελετών που στοχεύουν στην ανατομή του δικτύου που είναι υπεύθυνο για την επαγωγή του κυττάρου γήρανσης έχει διεξαχθεί in vitro χρησιμοποιώντας καλλιέργειες πρωταρχικά κυττάρων ανθρώπου ή ποντικού. Αυτά τα πειραματικά μοντέλα δεν είναι απαλλαγμένα από πιθανά τεχνουργήματα, π.χ. οι ίδιες συνθήκες καλλιέργειας τείνουν να επιλέγουν κύτταρα που θα διαιρούνται πιο γρήγορα και να εξαλείφουν εκείνα τα πιο κατεστραμμένα.
Μια παράμετρος που έχει παραμεληθεί εδώ και πολύ καιρό, αλλά που προσέλκυσε πρόσφατα την προσοχή πολλών ερευνητών, είναι ότι τα κύτταρα in vitro διατηρούνται γενικά στη συγκέντρωση του περιβάλλοντος οξυγόνου (περίπου 20% O2). Για την πλειονότητα των κυτταρικών πληθυσμών, αυτό αντιπροσωπεύει μια κατάσταση υπεροξίας (η συγκέντρωση του Ο2 σε διάφορα ανθρώπινα όργανα κυμαίνεται από 5-10% έως 1-2%), και το επακόλουθο οξειδωτικό στρες μπορεί να αλλάξει έντονα την έναρξη της γήρανσης.
Η μελέτη των μεταλλαγμάτων που δείχνουν έναν φαινότυπο αυξημένης μακροζωίας έχει αρχίσει να ρίχνει φως στους μηχανισμούς της μοριακής και κυτταρικής γήρανσης σε οργανισμούς πολυκυτταρικούς από τα πιο απλά μέχρι τα θηλαστικά. Υπάρχουν ουσιαστικά τρία μοντέλα ζώων που χρησιμοποιούνται για τις μελέτες σχετικά με τις διαδικασίες γήρανσης: το νηματώδες Caenorhabditis elegans, ένα μικρό σκουλήκι μήκους περίπου 1 mm, με προσδοκία ζωής περίπου 2-3 εβδομάδες.
Σχέση της μύγας και της γήρανσης των φρούτων;
Η μύγα του καρπού, Drosophila melanogaster, η οποία μπορεί να ζήσει περίπου ένα μήνα. το ποντίκι, Mus musculus, το οποίο μπορεί να ζήσει περίπου τρία χρόνια. Αυτές οι έρευνες έχουν δείξει πώς διατηρούνται οι διαδικασίες γήρανσης και μοριακών κυκλωμάτων που ρυθμίζονται, για μεγάλες γραμμές, κατά τη διάρκεια της εξέλιξης. Πιθανώς ο πιο γνωστός μεταβολικός τρόπος, του οποίου η μεταβολή οδηγεί σε σημαντική αύξηση του προσδόκιμου ζωής, είναι ότι η ινσουλίνη / IGF-1 (Ινσουλίνη-όπως ο αυξητικός παράγοντας-1).
Στην Caenorhabditis, η μετάλλαξη του daf-2 που κωδικοποιεί τον υποδοχέα ινσουλίνης / IGF-1 μπορεί να διπλασιάσει τη διάρκεια ζωής μέσω ενός μηχανισμού που απαιτεί τη λειτουργία του παράγοντα μεταγραφής daf-16. Εν ολίγοις, η ενεργοποίηση του daf-2 ενεργοποιεί έναν καταρράκτη πρωτεϊνικών κινασών που έχει ως αποτέλεσμα τη φωσφορυλίωση του daf-16. Το Daf-16 στη φωσφορυλιωμένη του μορφή αναγνωρίζεται από συγκεκριμένες πρωτεΐνες και διατηρείται στο κυτταρόπλασμα.
Σε περίπτωση μετάλλαξης του daf-2, ή σε κάθε περίπτωση όταν συναντούν επίπεδα που μειώνουν την ινσουλίνη / IGF-1, το daf-16 δεν φωσφορυλιώνεται και μετατοπίζεται στον πυρήνα, όπου ενεργοποιεί τη μεταγραφή ορισμένου αριθμού γονιδίων, περίπου πενήντα, του οποίου ο ρόλος στην αύξηση της μακροζωίας είναι το αντικείμενο της ενεργού μελέτης.
Caenorhabditis είναι απαραίτητη, εκτός από το daf-16, επίσης η λειτουργία του HSF-1 (Heat Shock Factor-1). Ο HSF-1 είναι επίσης ένας παράγοντας μεταγραφής που ρυθμίζει την έκφραση των λεγόμενων πρωτεϊνών θερμότητας σοκ, μιας οικογένειας συνοδών που ρυθμίζουν τη διαμόρφωση άλλων πρωτεϊνών, όπως η πρόκληση θερμικού σοκ ή άλλου στρες μετουσιώνονται μερικώς.
Τα μεταλλάγματα daf-2 έχουν χρησιμοποιηθεί σε μια κομψή προσέγγιση πειραματική που στοχεύει στην κατανόηση των λόγων για τους οποίους η νόσος του Alzheimer εκδηλώνεται γενικά στα τέλη της ηλικίας (Cohen, Bieschke, Perciavalle et al. 2006). Λαμβάνονται διαγονιδιακά σκουλήκια που εκφράζουν το θραύσμα τοξικό του β-αμυλοειδούς (Abeta-42) στο οποίο συνοδεύεται η συσσώρευση σε μικροϊνίδια (επειδή;) στην πρόοδο της νόσου του Alzheimer.
Προκειμένου οι μεταλλάξεις στο daf-2 να είναι σε θέση να αυξήσουν τη μακροζωία στην
Τα μεταλλαγμένα daf-2 έχουν χαμηλό επίπεδο συσσωματωμάτων τοξικό για το Abeta-42, αποδεικνύοντας ότι οι ίδιες δραστηριότητες που προάγουν τη μακροζωία εμπλέκονται επίσης σε δραστηριότητες προστασίας της συσσωματωμένης πρωτεΐνης. Χρησιμοποιώντας άλλα μεταλλαγμένα ελαττωματικά στο daf-16 ή το HSF-1, αυτή η μελέτη έδειξε στη συνέχεια ότι ο HSF-1 εμπλέκεται στη διάσπαση του συμπλόκου του Abeta-42 ενώ το daf-16 προάγει το σχηματισμό συμπλοκών με υψηλού βάρους μοριακό με τοξικότητα χαμηλότερο από αυτό των μικροϊνών.
Λαμβάνοντας υπόψη το γεγονός ότι το μεταλλαγμένο daf-2 έχει αυξημένο επίπεδο αυτοφαγίας, μπορούμε να συμπεράνουμε ότι η αυξημένη μακροζωία ως απόκριση στη μειωμένη σηματοδότηση από μέρος ινσουλίνης / IGF-1 οφείλεται εν μέρει σε μηχανισμούς επιδιόρθωσης ή εξάλειψης της βλάβης πρωτεΐνης. Οι εκτιμήσεις της θεωρίας τύπου υποδηλώνουν ότι τέτοιοι μηχανισμοί θα έχουν εξελιχθεί όχι για να προωθήσουν τη μακροζωία, αλλά για να αντέξουν σε συνθήκες περιβαλλοντικών πιέσεων.
Στην πραγματικότητα, η μειωμένη σηματοδότηση μέσω της ινσουλίνης / IGF-1 μπορεί να προσαρμόσει στην Caenorhabditis ανώριμο το σχηματισμό μιας προνύμφης κατάστασης, δήλωσε ο dauer, που χαρακτηρίζεται από ακραία μακροζωία, διακοπή της ανάπτυξης, αντίσταση σε διάφορα στρες και απουσία αναπαραγωγικής δραστηριότητας. Μπορεί να καταλήξει στο συμπέρασμα ότι οι μηχανισμοί που επιλέχθηκαν για να επιτρέψουν στο ζώο να αναβάλει το παιχνίδι έως ότου δημιουργήσετε συνθήκες περιβάλλοντος συμβάλλουν καλύτερα στην αύξηση της μακροζωίας.
Αυτό προέρχεται πιθανώς από το γεγονός ότι τα ίδια γονίδια που προστατεύουν από το εξωγενές στρες παίζουν προστασία δράσης ακόμη και σε εκείνα τα ενδογενή στρες που προκαλούν γήρανση. Επίσης στην περίπτωση της Drosophila, οι μεταλλάξεις της σηματοδότησης μέσω της ινσουλίνης / IGF-1 μπορεί να αυξήσουν την προσδοκία της ζωής κατά περίπου 80% και απαιτούν τη λειτουργία του παράγοντα μεταγραφής FoxO που είναι το αντίστοιχο του daf-16. Επιπλέον, η υπερέκφραση του FoxO αρκεί για να προωθήσει τη μακροζωία της Drosophila.