Dlhovekosť nie je zadarmo

Dlhovekosť nie je zadarmo
Zdroj: bigstockphoto.com

Predlžovanie života znížením príjmu kalórií či aktivity inzulínu v organizme pôsobí na poznávacie schopnosti. Hlíst. A dvojsečne. V časopise Public Library of Science Biology to oznámil päťčlenný tím, ktorý viedla Coleen Murphyová z prestížnej Princetonskej univerzity (USA). Prvou autorkou článku bola jej kolegyňa Amanda Kauffmanová.

"Vo výskume dlhovekosti sa predpokladalo, že dlhšie žijúce organizmy si aj dlhšie zachovajú fyziologické funkcie. Zdá sa, že to musíme prehodnotiť. Rôzne mechanizmy predlžovania veku môžu určitým funkciám prospievať a iným škodiť, takže správny liečebný prístup by sa mal zameriavať na viac ako jeden regulátor dlhovekosti," povedala Coleen Murphyová.

S kolegami skúmala účinky obmedzenia kalorického príjmu na poznávacie funkcie hlíst druhu Caenorhabditis elegans, jedného z modelových organizmov biológie. Zistili, že "diéta" hlístam narušila dlhodobú pamäť v skorej dospelosti. Avšak potom sa im už prekvapivo pamäť s vekom ďalej nezhoršovala. To naznačuje, že zníženie príjmu kalórií chráni pred postupnou stratou pamäti.

V inom pokuse použili zmutované hlísty, ktoré umožňovali oddelene hodnotiť vplyv zníženia aktivity inzulínu. Ukázalo sa, že týmto hlístam sa v skorej dospelosti síce dlhodobá pamäť nenarušila a lepšie si s postupujúcim vekom udržiavali schopnosť učiť sa, no napokon neboli chránené pred zhoršovaním dlhodobej pamäte vo vyššom veku.

Hlísta Caenorhabditis elegans sa využíva vo výskume starnutia a dlhovekosti vďaka jednoduchej nervovej sústave, pomere krátkej dĺžke života (dva až tri týždne) a skutočnosti, že vykazuje mnoho znakov starnutia, ktoré sa pozorujú u iných organizmov vrátane človeka, ako zníženú pohyblivosť a ochabovanie svalstva. Jej mutanty navyše žijú až o polovicu dlhšie, čo umožňuje pátrať po molekulárnych a genetických mechanizmoch dlhovekosti.

Zhoršuje starnutie poznávacie funkcie hlíst, ako to často býva u ľudí? A ak áno, týka sa to aj spomenutých dlhovekých mutantov? Lenže, ako sa dá posúdiť schopnosť učenia a pamäť hlíst? Členovia tímu Coleen Murphyovej sa inšpirovali slávnymi pokusmi ruského fyziológa Ivana Pavlova, ktorý naučil psy, aby si spájali potravu so zvukom zvončeka. Hlísty podobne naučili spájať si potravu – baktérie – s chemickou látkou, butanónom. Hlísty inak odpudzuje, no vedci ich kŕmili v prítomnosti butanónu, takže po jeho "zaňuchaní" smerovali k nemu.

Mladé hlísty sa po jedinom polhodinovom tréningu pohybovali k butanónu, pamätali si to však iba necelé dve hodiny. Po siedmich tréningoch sa im to zapísalo do dlhodobej pamäte, najmenej na 16 hodín (pri človeku by to znamenalo pamätať si čosi tri až šesť rokov). Spomienka zoslabla na polovicu do 24 hodín a hlísty na butanón celkom zabudli do 40 hodín.

Hlísty tak pomerne skoro v ich krátkom živote, už v druhom dni dospelosti, začali strácať schopnosť učiť sa a uchovávať si informácie. Do štvrtého dňa dospelosti sa im úplne prestali utvárať dlhodobé spomienky. Od normálnych hlíst prešla Collen Murphyová s kolegami k dlhovekým mutantom. Hlísta so zmutovaným génom daf-2 má utlmenú aktivitu inzulínu. Tento gén reguluje prežitie, odolnosť voči stresu a udržiavanie si pohyblivosti. Jeho ľudský náprotivok reguluje starnutie. Hlísta s inou mutáciou zasa mala sťažený príjem potravy. Pri diéte sa preukázalo, že predlžuje život každému dosiaľ skúmanému organizmu – hlístam, myšiam i opiciam. Podľa všetkého nejde iba o zabránenie zdravotným komplikáciám obezity, ale o brzdenie starnutia.

Hoci si mladé mutanty s "diétou" zachovali bežnú krátkodobú pamäť, dlhodobú mali vážne narušenú, spomienky im zmizli už za 24 hodín, voči 40 hodinám normálnych hlíst. S vekom sa im však dlhodobá pamäť, hocako slabá, nezhoršovala. Dlhodobé spomienky si utvárali ešte v štvrtom dni dospelosti, keď už normálne červy túto schopnosť celkom stratili.

Mladé mutanty so zníženou aktivitou inzulínu oproti tomu mali trojnásobne dlhšiu (šesť hodín) krátkodobú pamäť ako normálne hlísty a dlhodobé spomienky im vydržali oveľa dlhšie ako 40 hodín v prípade normálnych hlíst. Tiež si voči normálnym hlístam oveľa dlhšie zachovali schopnosť učiť sa. Ich schopnosť utvárať si dlhodobé spomienky však slabla rovnako rýchlo ako pri normálnych hlístach, v štvrtom dni dospelosti už to nedokázali.

Tím Coleen Murphyovej vystopoval základnú príčinu týchto rozdielov k rozsahu tvorby bielkoviny CREB (je to anglická skratka s významom väzbový prvok reakcie na cyklický adenozínfosfát) v organizme. CREB sa viaže k DNA a reguluje aktivitu génov. Zistili, že CREB je kľúčovo dôležitá pre dlhodobé spomienky hlíst, no krátkodobá pamäť ju nevyžaduje. To potvrdzuje skoršie výsledky iných vedcov, podľa ktorých je potrebná pre dlhodobú pamäť napríklad morských slimákov, ovocných mušiek a cicavcov.
Rôzne faktory predlžujúce život, teda počas života organizmu značne odlišne účinkujú na poznávacie funkcie, kladne i záporne. Coleen Murphyová preto upozorňuje, že čo sa týka využitia týchto mechanizmov pri úsilí zabrániť strate pamäti s vekom, aby predĺženie života ľudí znamenalo aj zachovanie zdravého mozgu, je súčasne optimistická a opatrná.

"Optimistická som kvôli vedomiu, že tieto mechanizmy dlhovekosti u Caenorhabditis elegans sa zachovali u vyšších organizmov a sme dôvodne presvedčení, že by mohli mať podobné účinky na dĺžku života a poznávacie funkcie ľudí. Tieto výsledky však naznačujú aj to, že nie každý spôsob predĺženia života je dobrý pre poznávacie funkcie," povedala.

S kolegami plánuje skríning chemických látok aktívnych v ľudskom tele, aby zistili, či neovplyvňujú zhoršovanie poznávacích schopností hlíst s vekom. Ak áno, tie, ktoré by ho aspoň spomaľovali, ak už by priamo neposilňovali poznávacie schopnosti, by sa mohli stať základom nových liekov. Medicínska závažnosť riešenia tohto problému sa rýchlo zvyšuje s rastom priemernej dĺžky ľudského života. Podľa výskumníkov starnutia by mohla stúpnuť ešte aspoň o dve desaťročia. No na čo, ak by sa súbežne nezachoval zdravý mozog?

Na snímke Coleen Murphyová (ukazuje na monitor) s niektorými členmi svojho laboratória, vedľa nej sedí spoluautorka predmetnej štúdie Jessica Landisová.
Na snímke Coleen Murphyová (ukazuje na monitor) s niektorými členmi svojho laboratória, vedľa nej sedí spoluautorka predmetnej štúdie Jessica Landisová.

Na snímke vľavo sú hlísty, ktoré neprešli tréningom spájania potravy s butanónom, ktorého kvapku vedci umiestnili na pravú stranu Petriho misky. Vpravo hlísty po tréningu, zhromažďujúce sa okolo pridaného butanónu.
Na snímke vľavo sú hlísty, ktoré neprešli tréningom spájania potravy s butanónom, ktorého kvapku vedci umiestnili na pravú stranu Petriho misky. Vpravo hlísty po tréningu, zhromažďujúce sa okolo pridaného butanónu.

Zdroje: Public Library of Science Biology z 18.5.2010; Komuniké Princeton University z 19. mája 2010

Autor článku: TASR

Dátum zverejnenia: