Cum poate fi inversat procesul îmbătrânirii în celulele umane

Ar putea procesul de îmbătrânire să fie încetinit sau chiar inversat? Cercetările conduse de profesorul Jun-Ichi Hayashi de la Universitatea din Tsukuba, Japonia, au arătat că, în linile de celule umane, cel puțin, este posibil acest lucru. El a descoperit, de asemenea, că două gene implicate în producerea de glicină, cel mai mic și mai simplu aminoacid, sunt responsabile pentru unele caracteristici ale îmbătrânirii.

Teoria mitocondrială a îmbătrânirii presupune că defectele mitocondriale asociate vârstei sunt controlate de acumularea de mutații în ADN-ul mitocondrial. Funcția mitocondrială anormală este unul dintre semnele distinctive ale îmbătrânirii în numeroase specii, inclusiv la om. Acest lucru se datorează în mare parte faptului că mitocondria este așa-numitul centru de putere al celulei, deoarece produce energie într-un proces numit respirația celulară. Deteriorarea ADN-ului mitocondrial este rezultatul modificării sau mutațiilor în secvența ADN. Acumularea acestor modificări este asociată cu o durată de viață redusă și debutul precoce al caracteristicilor legate de îmbătrânire cum ar fi: creșterea în greutate si pierderea părului, curbarea coloanei vertebrale și osteoporoza.

Există, totuși, tot mai multe dovezi contradictorii care au ridicat îndoieli cu privire la validitatea acestei teorii. Echipa Tsukuba, în special, a efectuat cercetări convingătoare care au condus la concluzia că defectele mitocondriale asociate vârstei nu sunt controlate de acumularea de mutații în ADN-ul mitocondrial, ci de o altă formă de reglare genetică. Cercetătorii au urmărit funcția mitocondriilor în liniile de celule fibroblaste umane preluate de la tineri (cu vârsta cuprinsă între fetus și 12 ani) și vârstnici (cu vârsta cuprinsă între 80-97 ani). Ei au comparat respirația mitocondrială și cantitatea de ADN în mitocondriile din cele două grupuri, așteptându-se ca respirația să fie tot mai redusă și deteriorarea ADN-ului să crească în celulele din grupul vârstnicilor. În timp ce la grupul în vârstă s-a redus respirația, în conformitate cu teoria actuală, cu toate acestea nu s-a observat nicio diferență în deteriorările de ADN în celule între grupurile în vârstă și tineri. Acest lucru a condus la ideea că reglările epigenetice pot fi responsabile pentru efectele asociate înaintării în vârstă în mitocondrii.

Reglările epigenetice se referă la schimbări, cum ar fi adăugarea de structuri sau proteine chimice, care modifică structura fizică a ADN-ului, care rezultă în activarea sau dezactivarea genelor. Spre deosebire de mutații, aceste modificări nu afectează secvența de ADN în sine. Dacă această teorie este corectă, atunci reprogramarea genetică a celulelor la o stare de celule stem embrionare, ar conduce la eliminarea oricăror modificări epigenetice asociate cu ADN-ul mitocondrial. Pentru a testa această teorie, cercetătorii au reprogramat linii de celule fibroblaste umane, preluate de la tineri și vârstnici, la celule stem embrionare. Aceste celule au fost apoi transformate înapoi în fibroblaste și examinată funcția lor respiratorie mitocondrială. Incredibil, defectele asociate înaintării în vârstă au fost inversate – toate fibroblastele au avut rate de respirație comparabile cu cele ale liniei celulare fibroblaste fetale, indiferent dacă acestea provin de la tineri sau de la persoane în vârstă. Acest lucru indică faptul că procesul de îmbătrânire în mitocondrii este controlat de reglări epigenetice, nu de mutații.

Cercetătorii au căutat apoi genele care ar putea fi controlate epigenetic. Au fost găsite două gene care reglează producția de glicină în mitocondrii, CGAT și SHMT2. Ei au arătat că, prin controlarea acestor gene, acestea ar putea provoca defecte sau pot restabili funcția mitocondrială, in liniile de celule fibroblaste. Astfel, prin adăugarea de glicină timp de 10 zile la mediul de cultură al liniei de celule fibroblaste de la persoane de 97 ani, a fost restaurată funcția respiratorie. Acest lucru sugerează faptul că tratamentul cu glicină poate inversa defectele de respirație asociate vârstei la celulele fibroblaste umane.

Aceste constatări arată că, spre deosebire de teoria mitocondrială de îmbătrânire, reglările epigenetice controlează defectele de respirație în liniile de celule fibroblaste umane asociate înaintării în vârstă. Această teorie rămâne să mai fie testată, iar dacă se dovedește eficientă, ar putea duce la prelungirea vieții prin acordarea de suplimente cu glicină populației în vârstă.