Wyniki badania, które przeprowadzili eksperci z Southern Medical University w Chinach, opublikowano w prestiżowym, recenzowanym czasopiśmie naukowym „Cell Metabolism”. Miesięcznik wydawany przez Cell Press został założony w 2005 r.
Wyłączyli kluczowy gen. Proces starzenia u myszy gwałtownie przyspieszył
Jak przypomnieli autorzy, od dawna wiadomo, że aktywność fizyczna pomaga zachować zdrowie w starszym wieku, zmniejsza ryzyko wielu chorób i sprzyja długowieczności. Nie jest jednak do końca jasne, jakie mechanizmy odpowiadają za te korzyści. Dotychczas naukowcy przypisywali je przede wszystkim mięśniom, które podczas wysiłku uwalniają do krwi substancje wpływające na funkcjonowanie innych organów.
Autorzy nowego badania postanowili sprawdzić, czy podobną rolę mogą odgrywać kości. Podczas chodzenia, biegania czy podnoszenia ciężarów są one poddawane różnym obciążeniom mechanicznym. Osteocyty, czyli komórki tkanki kostnej, dzięki specjalnym białkom (np. PIEZO1) wykrywają działające na kości siły i uruchamiają odpowiednie reakcje biologiczne.
Aby sprawdzić, czy ma to znaczenie dla starzenia się organizmu, badacze przeprowadzili eksperyment na myszach. Zwierzęta miały 10 miesięcy, czyli były w wieku średnim. Poprzez modyfikacje genetyczne naukowcy wyłączyli w osteocytach gryzoni gen odpowiedzialny za produkcję białka PIEZO1. Po pięciu miesiącach myszy te wykazywały znacznie więcej oznak starzenia niż osobniki z grupy kontrolnej. Miały gorszą pamięć, słabszą koordynację ruchową i mniejszą sprawność. W ich mózgach, wątrobach, kościach i innych narządach stwierdzono więcej starzejących się komórek i oznak stanu zapalnego. Pogorszyła się również ich zdolność do regulowania poziomu glukozy we krwi. Ponadto zmiany te wpłynęły na długość ich życia. Samce bez białka PIEZO1 w osteocytach żyły o 13,2 proc. krócej niż myszy z grupy kontrolnej, a samice o 10,7 proc.
Czytaj więcej
Dlaczego mieszkańcy tzw. niebieskich stref długowieczności dożywają setki w doskonałym zdrowiu? Naukowcy od lat szukali odpowiedzi w diecie i klima...
Konrolowane obciążenie kości przyniosło niezwykłe rezultaty
W kolejnym eksperymencie autorzy sprawdzili, czy pobudzanie kości może przynieść odwrotny efekt, czyli spowolnić starzenie się organizmu. Tym razem wykorzystali myszy stare, bo 20-miesięczne. Przez cztery miesiące dwa razy w tygodniu poddawali ich kości piszczelowe kontrolowanemu naciskowi. Po tym czasie okazało się, że zwierzęta z tej grupy osiągały lepsze wyniki w testach pamięci, sprawności ruchowej i siły mięśniowej. Miały też mocniejsze kości, lepszą tolerancję glukozy, mniej oznak starzenia w różnych narządach i mniejszy stan zapalny. Co najważniejsze, żyły o blisko 80 dni dłużej niż zwierzęta z grupy kontrolnej. Dotyczyło to zarówno samców, jak i samic.
Badacze ustalili, w jaki sposób uciskanie kości piszczelowych może wpływać na tak odległe organy jak mózg czy wątroba. Okazało się, że pobudzone mechanicznie osteocyty uwalniają do krwi substancje, które docierają do innych części organizmu, ograniczając zachodzące w nich procesy starzenia. Jedną z najważniejszych jest białko PEDF uczestniczące w procesach przeciwzapalnych i ochronnych.
Dalsze eksperymenty potwierdziły, że stymulacja kości zwiększała stężenie PEDF we krwi myszy. Z kolei dożylne podawanie tego białka starym osobnikom przynosiło efekty podobne do tych, które występowały po obciążaniu kości. Okazało się także, że pobudzanie osteocytów korzystnie wpływało na układ immunologiczny. W szpiku kostnym starych myszy zaczęło powstawać więcej komórek odpornościowych typowych dla młodych zwierząt, a mniej tych, które sprzyjają przewlekłym stanom zapalnym związanym ze starzeniem.
Czytaj więcej
W kościach drapieżnego dinozaura sprzed 115 milionów lat znaleziono struktury przypominające czerwone krwinki oraz ślady hemu. Jeśli ustalenia bada...
Badacze przeprowadzili również wstępne analizy dotyczące ludzi. Stwierdzili, że stężenie PEDF w naszej krwi zmniejsza się wraz z wiekiem, a szczególnie niskie jest u osób z osteoporozą. W doświadczeniach na modelu ludzkiej chrząstki białko to ograniczało natomiast oznaki starzenia komórek i chroniło tkankę przed uszkodzeniami.
Autorzy chcieliby, aby w przyszłości ich odkrycie pomogło w opracowaniu metod spowalniania starzenia, głównie u osób, które z powodu chorób, niepełnosprawności lub podeszłego wieku nie mogą regularnie ćwiczyć. Jedną z możliwości byłoby mechaniczne pobudzanie ich kości, inną - wykorzystanie PEDF. Naukowcy zastrzegli jednak, że na razie wydłużenie życia dzięki takiej stymulacji wykazano wyłącznie u myszy. Nie wiadomo, czy podobne rezultaty będzie można uzyskać u ludzi.
Katarzyna Czechowicz (PAP)
kap/ agt/
