Czy starość można wyleczyć? Eliksiry młodości istnieją [UJAWNIAMY JAK JE ZDOBYĆ]

Jest niezliczenie więcej sposobów, by coś ułożyć w sposób nieuporządkowany niż sposobów na ułożenie uporządkowane. To właśnie dlatego z czasem, jeśli nie włożymy pracy, nieporządek w nieunikniony sposób wzrasta. Tyle mówi fizyka, w której miara nieporządku jest nazywana entropią.

Dzięki dopływowi energii temu wzrostowi entropii opierają się organizmy żywe. Bezustannie dostarczają komórkom energię w postaci pożywienia, by porządek utrzymywała w nich precyzyjna biochemiczna maszyneria.

Do pewnego czasu, bo przychodzi moment, gdy komórkowe mechanizmy zaczynają się zacinać i rozpoczyna się starzenie. Długo nie było jasne, co tak naprawdę zaczyna w komórkach szwankować. To suma różnych drobnych uszkodzeń? Jakiś nieznany proces? A może kilka różnych?

Cykl „SOBOTA PRAWDĘ CI POWIE” to propozycja OKO.press na pierwszy dzień weekendu. Znajdziecie tu fact-checkingi (z OKO-wym fałszometrem) zarówno z polityki polskiej, jak i ze świata, bo nie tylko u nas politycy i polityczki kłamią, kręcą, konfabulują. Cofniemy się też w przeszłość, bo kłamstwo towarzyszyło całym dziejom. Rozbrajamy mity i popularne złudzenia krążące po sieci i ludzkich umysłach. I piszemy o błędach poznawczych, które sprawiają, że jesteśmy bezbronni wobec kłamstw. Tylko czy naprawdę jesteśmy? Nad tym też się zastanowimy.

Limit Hayflicka, czyli końcówki chromosomów

W 1965 roku Leonard Hayflick zaobserwował, że hodowane w laboratorium komórki mogą podzielić się ograniczoną liczbę razy. Im bliżej tego limitu, tym więcej widać w nich oznak starzenia. Po przekroczeniu “limitu Hayflicka” komórka umiera.

Ten limit ma swoje wytłumaczenie. Gdy komórka się dzieli, skróceniu ulegają końcówki chromosomów – telomery. Brak telomerów sprawia, że chromosomy zachowują się jak sznurowadła bez skuwek. Zaczynają się strzępić i splątywać, co prowadzi do genetycznego bałaganu. W chromosomach upakowane jest przenoszące informację genetyczną DNA.

Żeby temu zapobiec, organizm pozbywa się takich starych komórek w procesie „zaprogramowanej śmierci” – apoptozy. W procesie apoptozy komórka ulega rozkładowi. Potem układ odpornościowy pozbywa się jej szczątków.

Ponieważ komórki mogą dzielić się ograniczoną liczbę razy, oznacza to, że nasz organizm ma ograniczone zdolności do naprawy. Z czasem tkanki niszczeją, a organy pracują coraz słabiej. Zaczynają dokuczać stawy, mięśnie stają się coraz słabsze, coraz gorzej działają nerki czy wątroba.

Śmierć (komórki) chroni przed nowotworami

Nie jest to wcale nieuchronne. Nieliczne gatunki stułbiopławów (z rodzaju Hydra oraz Turritopsis) jakoś temu potrafią zapobiec. Ich komórki mogą dzielić się w nieskończoność. To pozwala na nieograniczoną regenerację – są w zasadzie nieśmiertelne.

Czy można by zatrzymać skracanie telomerów?

Owszem. Są badania, z których wynika, że wydłużenie telomerów odwraca procesy starzenia się (przynajmniej u myszy).

Teoretycznie można wydłużyć telomery i w ludzkich komórkach. Im dłuższe są telomery, tym więcej razy komórki będą mogły się podzielić – a organizm zachować młodość.

Jest w tym jednak łyżka dziegciu. Apoptoza służy organizmowi także do tego, by usunąć komórki uszkodzone – na przykład w wyniku mutacji. Także mutacji nowotworowej.

Ten mechanizm nie jest doskonały (gdyby był, organizm usuwałby wszystkie nowotwory w zarodku i nigdy byśmy na nie nie zapadali). Jest jednak dość dobry, bo na nowotwory w danej populacji zapada mniejszość ssaków. Wśród ludzi, według różnych szacunków, jest to od niespełna 0,4 do 5 procent populacji.

Gdyby wydłużyć telomery, komórki mogłyby się dzielić więcej razy. Także te zmutowane, a to oznacza znacznie wyższe ryzyko powstawania nowotworów. Są biolodzy, którzy uważają, że komórkowa śmierć, czyli apoptoza, to rodzaj bezpiecznika, który ma chronić wielokomórkowe organizmy przed nowotworami.

Można wydłużyć telomery. I życie komórek

Badania na myszach mają słabą stronę. Mysie chromosomy mają dużo dłuższe telomery niż ludzkie, więc badania prowadzi się na myszach „sztucznie postarzonych” (z niedoborem teleomerazy). Nie wiadomo, jak wyniki badań na takich genetycznie zmodyfikowanych zwierzętach przekładają się na ludzi.

Lepszym obiektem takich badań są ryby z gatunku Danio pręgowany. Ich telomery mają długość porównywalną z ludzkimi.

Z początkiem maja w “Nature Aging” naukowcy donieśli, że udało im się wydłużyć telomery w jelitach tych ryb (Danio rerio), jednego z modelowych organizmów w biologii. Udawało się to wcześniej u prostych nicieni i u myszy (oraz ludzkich tkankach w laboratoriach), więc samo w sobie nie jest niesamowitym osiągnięciem.

Ciekawe jest zupełnie co innego.

Ten efekt, zdaniem badaczy, wskazuje na to, że jeden starzejący się organ – lub grupa starzejących się komórek – może wywoływać w całym organizmie kaskadę niekorzystnych zmian.

Bakterie, które odmładzają (nie tylko jelita)

W ubiegłym 2022 roku naukowcy z Univeristy of East Anglia w “Microbiome" opisali, że odmłodzili myszy dzięki przeszczepowi bakterii jelitowych. I odwrotnie – w osobnym eksperymencie młodym myszom przeszczepili bakterie jelitowe od starych współtowarzyszy, co z kolei je postarzyło.

Być może z wiekiem w jelitach przybywa bakterii, które produkują szkodliwe związki. Te uszkadzają komórki jelit, ale też z krwiobiegiem trafiają do innych części ciała. Tam przyspieszają (albo wręcz wywołują) starzenie.

Niekoniecznie oznacza to, że za młodu mamy w jelitach „odmładzające” bakterie. Przeszczep flory od młodszych myszy nie musi działać na starsze jak eliksir młodości. Może po prostu wypierać bakterie szkodliwe. Gdy ich zabraknie, komórki łatwiej się regenerują. A nabłonek jelit jest tkanką o największym potencjale regeneracji – co 5 do 7 dni następuje jego całkowita wymiana.

Dlaczego przeciwutleniacze nie są eliksirem młodości

To prowadzi na trop innej hipotezy dotyczącej przyczyn starzenia. Nazwano ją “inflammaging" od angielskich słów “inflammation" – zapalenie oraz “aging" – starzenie się. Według niej za procesy starzenia odpowiadają mechanizmy zapalne, które uszkadzają komórkową maszynerię.

Komórkom szkodzą na przykład (wszechobecne w organizmie) procesy utleniania, w których powstają tak zwane wolne rodniki. Stąd popularność antyoksydantów, które mają za zadanie wyłapać wolne rodniki. Skuteczność takich związków w zapobieganiu procesów starzenia jest dyskusyjna.

Po pierwsze, wolne rodniki to tylko jedna z możliwych przyczyn procesu starzenia. Po drugie, większy wpływ od przyjmowania suplementów ma na przykład dieta.

W zdrowej bogatej w owoce i warzywa diecie jest mnóstwo antyoksydantów. A szkodliwy wpływ niezdrowej diety trudno zrównoważyć nawet suplementami.

Komórki – zombie

Są jednak komórki, które unikają śmierci poprzez apoptozę. Dobiegają limitu podziałów i z nieznanych przyczyn w tym stanie się utrzymują. Niestety takie stare komórki (w jęz. angielskim senescent cells) nie są bezczynne. Sypią piach w tryby złożonej komórkowej maszynerii.

Wydzielają różne związki, które niekorzystnie wpływają nie tylko na okoliczne komórki, lecz i na cały organizm. Należą do nich między innymi różne „wyzwalacze” reakcji zapalnych. Co gorsza, wydzielane przez nie związki mogą też zmienić zdrową komórkę w starą.

Mniej więcej do pięćdziesiątki organizm radzi sobie jeszcze z usuwaniem takich komórek-zombie. Potem jednak jest ich już za dużo, by mógł dać sobie z nimi radę słabnący z wiekiem układ odpornościowy. Starzenie (które zachodzi od urodzenia) przyspiesza.

Czy pozbycie się takich komórek może odmłodzić organizm? W 2016 roku naukowcy na łamach “Nature” udowodnili, że jak najbardziej.

W tym celu wyhodowali transgeniczne myszy ze specjalnym genem, który po podaniu konkretnego związku chemicznego wywoływał apoptozę, czyli śmierć takich starych komórek. Tak leczone myszy żyły o jedną czwartą dłużej niż nieleczone, były też w lepszej kondycji.

Senolityki, czyli sposób na zombie

Jeszcze przed tym eksperymentem rozpoczęto poszukiwania „senolityków”, czyli związków chemicznych, które usuną (z greckiego lysis, „rozpuszczanie” i łacińskiego senex czyli „stary”) stare komórki.

Trudno jest usunąć wyłącznie stare komórki niezdolne do podziałów, nie szkodząc jednocześnie zdrowym. Przykładem są leki cytostatyczne, które szkodzą co prawda najbardziej komórkom nowotworu, ale nie oszczędzają i zdrowych. Przez to są to leki o wielu ciężkich skutkach ubocznych. Podobnie niestety jest z senolitykami.

Senolityczne działanie wykazuje na przykład dasatynib (wykorzystywany w leczeniu białaczki szpikowej) podawany w połączeniu z kwercetyną. Toczy się obecnie kilkanaście badań klinicznych, mających na celu stwierdzenie „odmładzającego” działania tych dwu związków.

Odmładzającego celowo w cudzysłowie. Podanie tych dwóch leków nie sprawia, że zmarszczki nagle znikną, a zniszczone wiekiem stawy odzyskają sprawność sprzed dekad. Przynosi jednak poprawę na poziomie komórkowym. Przekłada się na lepszą zdolność tkanek do samonaprawy – czyli regeneracji.

Dasatynib jednak uszkadza szpik kostny, obciąża wątrobę i powoduje zbieranie się płynu w opłucnej. Badania mają na celu ustalenie, jaka jest najniższa dawka, przy której lek zadziała bez szkodliwych skutków ubocznych. Być może takiej nie ma, a skutki uboczne są nieuniknione.

Podobne działanie ma sirolimus (znany także jako rapamycyna). Ten z kolei jest lekiem immunosupresyjnym, czyli osłabiającym działanie układu odpornościowego. Myszy, którym podawana jest rapamycyna żyją dłużej, choć niekoniecznie zdrowiej. Sirolimus uszkadza im nerki, zwierzęta cierpią na częste i nawracające infekcje.

Naukowcy jednak próbują innego podejścia, które po angielsku nazwano hit and run. Chodzi o jednorazowe podanie senolityków w takiej dawce, która ma wymieść komórki-zombie, ale nie zaszkodzić organizmowi. Są badania wskazujące na to, że takie podejście może okazać się lepsze.

Eliksir młodości jednak istnieje

Wygląda więc na to, że nie ma cudownego sposobu na stare komórki, które nie chcą same umrzeć. I nie ma sposobów na starzenie. Czyżby?

Jest i to znany od stuleci. Jednym z najskuteczniejszych sposobów jest po prostu wysiłek fizyczny. Jest sporo badań, które wskazują na to, że osoby aktywne fizycznie są zdrowsze – i biologicznie młodsze od swoich rówieśników.

Zwykle takie pomiary polegają na porównywaniu długości telomerów. Pływacy i biegacze długodystansowi są o dobrą dekadę (niektórzy nawet półtorej!) młodsi od swoich rówieśników, którzy nie uprawiają sportu.

Naukowcy sądzą, że wysiłek fizyczny wymiata szkodliwe wolne rodniki, które prowadzą do uszkodzeń komórek. Poprawia też pracę układu odpornościowego, który skuteczniej usuwa komórki i uszkodzone, i stare.

Nie trzeba przy tym być zawodowym sportowcem. Liczne badania wskazują, że nawet umiarkowana aktywność fizyczna odmładza organizm. Korzystny wpływ ma nawet jednorazowy, umiarkowanie szybki spacer.

Cóż, nie od dziś wiadomo, że ruch to zdrowie. Ale czy nie da się odmłodzić w inny, mniej uciążliwy dla leniuchów sposób?

Wiele wskazuje na to, że podobny, choć słabszy efekt ma (stosowana w leczeniu insulinooporności i cukrzycy typu II) metformina. Spowalnia nieco procesy komórkowego starzenia i trochę wydłuża życie. Musi jednak być przyjmowana stale. Jest lekiem o niewielu skutkach ubocznych, niestety dość spora część osób rezygnuje z leczenia ze względu na uporczywe nudności, wzdęcia i bóle brzucha.

Podobny efekt do metforminy ma też niskokaloryczna dieta. Ograniczenie ilości spożywanych kalorii wydłuża życie – nie chodzi o głodzenie się, ale spożywanie o 5-10 procent mniej niż wynosi zapotrzebowanie organizmu. To jednak sposób dla posiadających wyjątkowo silną wolę – mało kto zechce się głodzić dla o 5-10 procent dłuższego życia w zdrowiu…

Bezgłośny dźwięk młodości

Niedawne badania wskazują, że nieoczekiwanym sposobem na zachowanie młodości (a przynajmniej zdrowia) mogą być ultradźwięki. Nie, to nie pomyłka.

Nie chodzi o ultradźwięki stosowane w badaniu ultrasonograficznym (USG), które mają częstotliwość od 2 do 50 megaherców (milionów drgań na sekundę). Chodzi o drgania o znacznie niższej częstotliwości 20 do 40 kiloherców (tysięcy drgań na sekundę), czyli tuż nad progiem czułości ludzkiego ucha.

Ultradźwięki o podobnej częstotliwości są od lat wykorzystywane w fizjoterapii i… w zabiegach kosmetycznych, bo wspomagają procesy regeneracji. W medycynie donoszono zaś o korzystnym wpływie takich ultradźwięków na gojenie się przewlekłych ran (w 2011 roku i całkiem niedawno).

Z niedawnych badań wynika, że myszy poddane działaniu takich ultradźwięków robią się zaskakująco żwawe, nawet jeśli przed zabiegiem ledwo chodziły, o czym donoszą badacze w pracy opublikowanej w serwisie BiorXiv (czyli jeszcze przed naukową recenzją). Podobny efekt zaobserwowali w tkankach hodowanych w laboratorium.

Jest tego wyjaśnienie. Badacze zaobserwowali, że ultradźwięki wydłużały „limit Hayflicka”, czyli sprawiały, że komórki mogły się dzielić dłużej, zanim ulegną apoptozie lub zamienią się w komórki-zombie.

Nie wiadomo, dlaczego ultradźwięki tak skutecznie naprawiają komórki. Jedną z hipotez jest to, że drgania o tej częstotliwości pozwalają pozbyć się szkodliwych produktów przemiany materii, które w starych komórkach zalegają.

To nadal niezbyt praktyczna metoda na odmładzanie. Nie ma jeszcze urządzeń emitujących ultradźwięki na całe ciało. Ale kto wie, może już gdzieś powstają?

Warto jednak uważać. Ultradźwięki skierowane na jeden z ośrodków mózgu wprowadzają szczury w stan hibernacji (w którą normalnie, w przeciwieństwie do myszy, nie zapadają)…

Aminokwasy czynią cuda?

Na koniec dodajmy inne niedawne odkrycie, najbliższe chyba „eliksirowi młodości”.

Naukowcy z Baylor School of Medicine zauważyli w 2020 roku, że podawanie starzejącym się myszom dwóch aminokwasów: glicyny i N-acetylocysteiny zaskakująco poprawia kondycję fizyczną gryzoni.

Na tyle zaskakująco, że przez ostatnie lata przeprowadzili trzy badania z udziałem ludzi. Ostatnie z nich prowadzono na 24 starszych i 12 młodych ochotnikach. To niewielka liczba osób, ale badanie było randomizowane i z podwójną ślepą próbą, co zwiększa jego naukową wartość.

U badanych zaobserwowano mniej objawów starzenia się komórkowego, co przełożyło się na: obniżenie ciśnienia krwi, silniejsze mięśnie, większą wydajność podczas ćwiczeń, szybszy chód (co jest zaskakująco trafnym wskaźnikiem ogólnego stanu zdrowia u osób starszych) oraz mniejszy obwód w pasie. Stwierdzono też poprawę kondycji umysłowej, w tym pamięci.

Badacze zauważają, że z glicyny i cysteiny zbudowany jest glutation. To wszechobecny w komórkach związek, który naprawia uszkodzenia wywołane przez wolne rodniki i utleniacze. Pełni też rolę w usuwaniu szkodliwych produktów przemiany materii.

Z wiekiem poziom tego związku spada, więc w komórkach słabną procesy naprawy, które go wykorzystują. Autorzy tych eksperymentów przypuszczają, że podawanie obu aminokwasów zwiększa produkcję glutationu.

Co zatem zrobić, by starzeć się wolniej?

Cóż, przede wszystkim odżywiać się zdrowo i się ruszać, by zachować długie telomery. Jeśli chcemy zapobiegać uszkodzeniom wywołanym przez wolne rodniki, również pomoże zdrowa dieta, a przyjmowanie cysteiny i glicyny wydaje się rozsądną i nieszkodliwą opcją (oba aminokwasy występują naturalnie w produktach białkowych).

Jeśli mamy ochotę pozbyć się komórek-zombie, pozostaje nam próbować poddawać się ultradźwiękom u fizjoterapeuty i kosmetyczki. Jeśli chodzi o inne sposoby na stare komórki, czyli senolityki – musimy poczekać na wyniki badań klinicznych. Obiecujące jest jednak to, że obecnie toczy się ich aż kilkanaście.

A może recepty na długowieczność nie ma?

A może starzenie jest wbudowane w biologię tak głęboko, że nie da się go zahamować? Taki pesymistyczny wniosek wynika z analizy opublikowanej dwa lata temu w „Nature Communications”.

Co prawda od połowy dziewiętnastego wieku średnia oczekiwana długość ludzkiego życia mniej więcej co cztery lata wydłużała się średnio o rok. Ale to efekt czysto statystyczny.

W dawnych czasach średnia oczekiwana długość życia była niska dlatego, że zaniżała ją głównie wysoka śmiertelność dzieci. Jeśli człowiek przeżył najgroźniejsze pierwsze kilka lat, mógł potem oczekiwać podobnej długości życia, jak ludzie współcześni.

Jeśli wziąć pod lupę dane o śmiertelności w wyższych grupach wiekowych, nie widać, by na przestrzeni wieków uległa znaczącej poprawie. Nawet spadek śmiertelności dorosłych widoczny od drugiej połowy ubiegłego wieku (związany z mniejszą liczbą wojen i epidemii chorób zakaźnych) miał bardzo niewielki wpływ na statystyczne wydłużenie życia.

Mimo zdobyczy cywilizacji i rozwoju medycyny zmierzamy ku starości (i śmierci) w tym samym tempie, co przed wiekami. ”Rozwój medycyny nie jest w stanie pokonać biologicznych uwarunkowań”, komentował Jose Manuel Aburto z Uniwerstytetu Oksfordzkiego, jeden z autorów pracy.

W 2013 roku naukowcy postanowili spisać wszystkie znane biologii objawy starzenia. Prócz skracania się telomerów i starzejących się komórek-zombie wymienili wiele innych, między innymi niestabilność genetyczną, zmiany epigenetyczne, zaburzenia potezostazy (czyli stabilnej produkcji białek i utrzymywania ich w równowadze), zaburzenia pracy mitochondriów (czyli „komórkowych elektrowni”), wyczerpanie komórek macierzystych i zakłócenia szlaków sygnalizacji międzykomórkowej.

W styczniu tego roku opublikowali pracę, w której do listy dorzucili jeszcze trzy objawy: przewlekłe stany zapalne, zaburzenia mikrobiomu oraz zaburzenia makroautofagii (procesów pozbywania się resztek komórek przez organizm).

Innymi słowy, jest przynajmniej dwanaście komórkowych przyczyn starzenia się. Na razie w laboratoriach udaje się zaradzić cokolwiek na zaledwie trzy z nich…