Zidentyfikowano białko, które napędza starzenie się organizmu
Starzejące się komórki przestają się dzielić, przechodząc w stan wydzielający cząsteczki zapalne. Z wiekiem jest ich coraz więcej, co sprzyja dysfunkcji tkanek i chorobom. Sposób, w jaki starzenie się izolowanych komórek wpływa na całe układy narządów, pozostawał niejasny. Naukowcy z Korei Południowej, o czym informuje pismo „Metabolism”, zidentyfikowali przenoszone przez krew białko HMGB1 rozprzestrzeniające proces starzenia w organizmie.
Molekularny propagator starzenia
Naukowcy z Korea University of Medicine zidentyfikowali białko HMGB1, dzięki któremu uszkodzenia komórkowe z jednej tkanki przenoszą się poprzez krwiobieg do odległych narządów. Jak wykazali, zredukowana forma tego białka działa jak molekularny propagator starzenia: pod jego wpływem komórki przestają się dzielić i zaczynają wydzielać szkodliwe substancje. Odkrycie wyjaśnia, dlaczego starzenie się wydaje się przyspieszać z czasem i stanowi potencjalny cel dla interwencji, które mogłyby spowolnić zmiany związane z wiekiem.
Zespół badawczy wykorzystał zarówno laboratoryjne hodowle komórek, jak i modele zwierzęce, aby śledzić, w jaki sposób rozprzestrzenia się starzenie. Jak się okazało, gdy komórki się starzeją, białko HMGB1, normalnie występujące w jądrach komórkowych i pomagające w organizacji DNA, zostaje uwolnione do krwiobiegu.
Jednak tylko zredukowana forma HMGB1 (ReHMGB1) napędza starzenie się w odległych tkankach, podczas gdy jej utleniony odpowiednik pozostaje w dużej mierze nieaktywny. To oznacza, że efekty starzenia się białka zależą od środowiska chemicznego, z jakim się styka.
Badanie ujawniło dokładny mechanizm, za pomocą którego ReHMGB1 rozprzestrzenia sygnały starzenia. ReHMGB1 krąży we krwi i wiąże się z receptorami RAGE na zdrowych komórkach. To aktywuje szlaki sygnałowe, które wyzwalają reakcje zapalne i zatrzymanie cyklu komórkowego. Dotknięte komórki zaczynają wydzielać własne czynniki sprzyjające starzeniu i cykl się powtarza, rozprzestrzeniając starzenie się na sąsiednie tkanki,
Przywrócić zdolność regeneracyjną
Korzystając z analizy sekwencjonowania RNA, naukowcy odkryli, że komórki poddane działaniu ReHMGB1 wykazywały wzorce ekspresji genów niemal identyczne jak komórki, które przeszły starzenie się wywołane promieniowaniem.
– Badanie to ujawnia, że sygnały starzenia się nie ograniczają się do pojedynczych komórek, ale mogą być systemowo przekazywane przez krew, a ReHMGB1 działa jako kluczowy czynnik napędowy. Blokując tę ścieżkę, byliśmy w stanie przywrócić zdolność regeneracyjną tkanek, co sugeruje obiecującą strategię leczenia chorób związanych ze starzeniem się — wyjaśnił profesor Ok Hee Jeon, który kierował zespołem badawczym.
Aby przetestować swoje odkrycia na żywych organizmach, naukowcy wstrzyknęli młodym myszom ReHMGB1 i zaobserwowali szybki rozwój markerów starzenia w wielu tkankach. Mięśnie szkieletowe wykazały zwiększoną ekspresję białek starzenia p16 i p21, podczas gdy próbki krwi ujawniły podwyższony poziom cytokin zapalnych.
Eksperymenty wykazały, że ReHMGB1 pozostawało wykrywalne w krążeniu co najmniej przez 24 godziny po wstrzyknięciu – to wystarczająco dużo czasu, aby dotrzeć do odległych tkanek.
Kolejne eksperymenty wykazały, że możliwe byłoby opracowanie leczenia – myszom w średnim wieku podawano przed wywołaniem urazu mięśni przeciwciała anty-HMGB1. W porównaniu ze zwierzętami kontrolnymi, myszy leczone przeciwciałami wykazały zmniejszone poziomy markerów starzenia, zwiększoną regenerację mięśni i poprawę sprawności fizycznej w testach siły chwytu, równowagi i wytrzymałości.
Analiza próbek ludzkiej krwi potwierdziła znaczenie kliniczne badań. Osoby w wieku 70 i 80 lat miały znacznie wyższe poziomy krążącego ReHMGB1 w porównaniu z osobami w wieku 40 lat, co sugeruje, że białko to odgrywa rolę w procesie starzenia się człowieka.
Leki ukierunkowane na receptory RAGE, sygnalizację JAK/STAT lub samo HMGB1 mogą potencjalnie spowolnić procesy starzenia się organizmu. Zrozumienie, w jaki sposób stan utlenienia lub redukcji białka wpływa na jego aktywność, może również pomóc w opracowaniu sposobów modulacji jego efektów.
Przełożenie tych odkryć na zastosowania kliniczne nie będzie jednak łatwe. Ze względu na szybkie utlenianie ReHMGB1 ma okres półtrwania w surowicy wynoszący zaledwie 17 minut, co utrudnia jego badanie. Trzeba będzie opracować narzędzia, które pozwolą odróżnić różne formy HMGB1 i zrozumieć, w jaki sposób zmiany redoks zachodzą naturalnie podczas starzenia się.
W każdym razie wyniki badań zasadniczo zmieniają sposób, w jaki naukowcy postrzegają postęp starzenia – ujawniając, że jest to aktywnie przekazywany proces, a nie po prostu bierne pogarszanie się stanu komórek, które kumuluje się w czasie.
