Czy witamina D przedłuża życie? 

Zacznijmy od sensacji. Z badań opublikowanych w „The American Journal of Clinical Nutrition” w maju tego roku wynika, że witamina D hamuje jeden z objawów – a być może jedną z przyczyn starzenia. To skracanie się telomerów w komórkach.

Od razu uprzedzę, że tego badania nie sponsorował żaden producent suplementów. Sponsorami badania VITAL są amerykańskie agencje badawcze. Głównym jest Cancer Institute (pełną listę podaję na końcu tego tekstu).

Szybko wyjaśnię, czym są telomery i dlaczego są tak ważne. Nici DNA w komórkowym jądrze są upakowane w osobne „pakiety”, czyli chromosomy. Na końcach każdego chromosomu znajduje się jego zakończenie. To właśnie telomer.

W ciągu naszego życia przeciętna komórka dzieli się około pięćdziesięciu do siedemdziesięciu razy. Z każdym podziałem telomery ulegają skróceniu.

Często porównywane są do skuwek sznurowadeł. Nie pozwalają się strzępić i splątywać końcówkom różnych chromosomów. Nie jest to cała prawda, choć i taką funkcję pełnią.

Z prądem i pod prąd DNA (dla wnikliwych)

DNA ma pewien „preferowany kierunek czytania”, który jest łatwiejszy. W biologii używa się określenia downstream (z prądem). Drugi kierunek (upstream, pod prąd) jest trudniejszy.

Mechanizm replikacji jedną nić powiela „z prądem” i kopiuje w sposób ciągły. Drugą kopiuje „pod prąd” i może kopiować tylko odcinkami o określonej długości. To fragmenty Okazakich, od nazwiska odkrywców, małżeństwa japońskich biologów.

Gdy mechanizm dociera blisko końca kopiowanej nici, pojawia się problem. Do dyspozycji jest tylko fragment o długości 100 lub więcej zasad azotowych, a na nici-wzorcu pozostaje do skopiowania na przykład 40 zasad.

No i klops. To tak zwany end-replication problem, problem replikacji końca. Pomijanie takiego końca prowadziłoby do skracania się chromosomu i utraty genetycznej informacji przy każdym podziale komórki.

Ewolucja poradziła sobie z tym tworząc telomery – zakończenia chromosomów, które nie niosą żadnej genetycznej informacji. Składają się powtórzeń tej samej krótkiej sekwencji DNA (u ssaków to jest to TTAGGG) powtórzonej tysiące razy.

(W podwójnej nici DNA zawsze występują pary zasad azotowych. Podawanie sekwencji zasad tylko jednej nici jest wygodną konwencją. W DNA adenina zawsze łączy się z tyminą, zaś cytozyna z guaniną. W RNA guaninę zastępuje uracyl).

Dzięki temu mechanizm replikacji może skopiować do końca treść chromosomu, ucina jedynie kilkadziesiąt sekwencji TTAGGG, które nic nie kodują.

Komórki-zombie

Mechanizm „gubienia telomerów” działa również jako licznik podziałów. Nie pozwala komórkom dzielić się i dzielić bez końca, czyli zamieniać się w komórki nowotworowe (choć jak wiemy, ten mechanizm czasem szwankuje).

Gdy telomer skróci się mniej więcej o połowę, komórka osiąga stan komórkowej starości (cellular senescence). Takie komórki czasem nazywane są „komórkami-zombie”. Niby jeszcze chodzą, ale raczej się zataczają. A do tego mogą młodą i zdrową komórkę zamienić w zombie lub ten proces przyspieszyć.

Nawet jeśli nie zamienią innych komórek w „zombie”, sieją biochemiczny zamęt. Wysyłają na przykład chemiczne sygnały rozpoczynające reakcje zapalne. Nic w tym dobrego.

Organizm pozbywa się takich starych komórek w procesie „zaprogramowanej śmierci”, czyli apoptozy. Nie jest to mechanizm doskonały, a do tego z wiekiem zaczyna szwankować.

Zwalczaniem „komórek-zombie” zajmuje się nasz układ odpornościowy. Usuwa takich komórek więcej, niż ich przybywa. Jednak i on z czasem się starzeje (wszakże sam składa się z komórek).

W okolicach pięćdziesiątego roku życia ten mechanizm jest już na tyle powolny, że usuwa mniej starych komórek, niż ich przybywa. Starzenie się nasila.

Zatrzymać śniegową kulę

Już z tych pobieżnych opisów wynika, że proces starzenia się jest dość złożony – i jest w nim pewien „efekt kuli śniegowej”.

Na ten proces składa się bowiem skracanie telomerów i zwiększająca się liczba komórek-zombie. Na to nakłada się stopniowy spadek zdolności organizmu do ich usuwania – przy czym ten spadek w dużej mierze wynika z poprzednich dwóch przyczyn.

Można by temu zaradzić i wsadzić kij w szprychy mechanizmu starzenia spowalniając ubytek długości telomerów. Ba, ale jak to zrobić?

Jednym ze sposobów okazuje się witamina D.

Kliniczne, czyli solidne

Mass General Brigham jest ośrodkiem dydaktycznym i badawczym wydziału medycyny Uniwersytetu Harvarda. W dwóch tamtejszych szpitalach prowadzone jest duże badanie nad wpływem witaminy D i kwasów omega-3 na zdrowie nazwane VITAL.

Naukowcy badają w nim wpływ tych dwóch suplementów diety na zmniejszenie ryzyka chorób układu krążenia oraz powstawania nowotworów. Jest prowadzone na ponad 25 tysiącach osób w Stanach Zjednoczonych. Przyjmują 2000 jednostek międzynarodowych witaminy D lub 1000 mg kwasów tłuszczowych omega-3. Jest również grupa kontrolna, która dostaje identyczne pigułki niezawierające żadnego składnika aktywnego (placebo).

Jest to zarejestrowane, kliniczne badanie z grupą kontrolną (która dostawała placebo) i podwójnie zaślepione (ani badani, ani badacze nie wiedzą, co przyjmuje badany), prowadzone na dużej grupie, co stanowi najwyższy standard w badaniach naukowych.

Z tego badania – co często robi się przy dużych badaniach klinicznych – zostało wyodrębnione jego „ramię” (również zarejestrowane jako osobne badanie kliniczne).

Objęło ponad tysiąc kobiet powyżej 55 i mężczyzn powyżej 50 roku życia. W drugim i czwartym roku przyjmowania suplementów (lub placebo) pobierano od nich krew. Następnie analizowano długość telomerów białych krwinek, czyli leukocytów.

Dwa lata starzenia przez pięć lat

Przez cztery lata telomery chromosomów białych krwinek skróciły się, jak można przypuszczać, u wszystkich badanych. Jednak u tych, którzy przyjmowali witaminę D ubytek ich długości był mniejszy – i to znacznie mniejszy.

W cytowanej już na samym wstępie tego tekstu pracy (z „The American Journal of Clinical Nutrition” z maja) naukowcy wyliczają, że witamina D miała taki efekt, jakby w ciągu pięciu lat przyjmujący ją postarzeli się jedynie o dwa lata – czyli aż o trzy lata mniej.

„Nasze wyniki sugerują, że celowana suplementacja witaminy D może być obiecującą strategią przeciwdziałania biologicznym procesom starzenia, choć potrzebne będą dalsze badania”, twierdzi dr Haidong Zhu, genetyk molekularny i pierwszy autor opublikowanej pracy.

Kwasy tłuszczowe omega-3 nie miały istotnego wpływu na spadek długości telomerów.

Te wyniki tłumaczą, dlaczego z przeglądów badań wynika, że przyjmowanie witaminy D zmniejsza ryzyko śmierci, a nawet (jak sugeruje jedno z badań) hospitalizacji z dowolnej przyczyny. Wiemy też, że suplementacja witaminy D skraca czas infekcji wirusowych i łagodzi ich objawy.

Od noworodka do rodzica

Przyjrzyjmy się liczbom dotyczącym długości telomerów, ich skracaniu oraz wpływowi witaminy D.

Długość telomerów białych krwinek człowieka przy narodzinach wynosi średnio 9,5 tysiąca par zasad (kilo base-pairs, kbp), jest nieco wyższa u dziewczynek (9,58) niż chłopców (9,44). Wynika to z faktu, że chłopcy rodzą się więksi, więc ich komórki musiały się podzielić większą liczbę razy.

Długość telomerów białych krwinek ich rodziców jest już dużo niższa. U matek wynosi średnio 7,92 tysięcy, a u ojców 7,70 tysięcy par zasad (znów, mężczyźni są więksi od kobiet, zostają też ojcami nieco później niż kobiety matkami).

Podałem wartości średnie (bez odchylenia standardowego). Indywidualne różnice są znaczne. U noworodków ten zakres wynosi od 7,01 do 11,6 tysiąca par zasad (czyli może różnić się o 4,5 tysiąca). U matek badanych dzieci zakres wynosił między 6,19 a 9,81 (rozpiętość 3,1 tysiąca), zaś u ojców między 5,83 to 9,88 (rozpiętość 4,05 tysiąca) par zasad.

Liczby te podaję za pracą opublikowaną w “Pediatrics” w 2016 roku.

Ile ubywa nam telomerów

Jeśli porównamy długość telomerów u noworodków i ich rodziców, dojdziemy do wniosku, że między narodzinami a okresem rodzicielstwa, czyli przez mniej więcej 20-30 lat, ubywa nam z telomerów z grubsza 1,5 tysiąca par zasad. Dawałoby to średnio 50-70 par zasad mniej rocznie.

Są prace naukowe (jak na przykład ta opublikowana w „PNAS” w 2007 roku), które szacują ten ubytek dokładniej. Jest on raczej bliższy górnej granicy pobieżnie wyliczonej przez nas wartości. Mówimy jednak o białych krwinkach, w innych komórkach bywa inaczej, do czego wrócimy.

Z cytowanych badań nad wpływem witaminy D na długość telomerów wynika zaś, że każdy rok przyjmowania witaminy D przełożył się na 35 par zasad więcej w porównaniu z grupą kontrolną, która przyjmowała placebo.

35 par zasad telomerów straconych każdego roku u przyjmujących witaminę D to połowa przeciętnego ubytku u osób, które jej nie przyjmowały. Płynie z tego wniosek, że witamina D hamuje tempo starzenia się leukocytów mierzone ubytkiem długości telomerów o połowę.

135 lat, 135 lat, niech żyje, żyje nam…

Zapewne są czujni czytelnicy, którzy szybko policzyli, że jeśli mamy około 9500 par zasad długości telomerów przy urodzeniu, a roku ubywa ich 70, moglibyśmy żyć 135 lat. Niestety, nikomu się to jeszcze nie udało.

W 1875 roku we francuskim Arles urodziła się Jeanne Calment. Zmarła w tym samym mieście w roku 1997, czyli 122 lata później. Długość jej życia potwierdzają przy tym urzędowe dokumenty.

To w przypadku rekordzistów długowieczności nie jest wcale oczywiste, bo przychodzili na świat jeszcze, gdy nie było urzędów stanu cywilnego i aktów urodzenia. Poprzedni rekord długowieczności należący do Japończyka (nieco ponad 120 lat) został podważony właśnie po analizie dokumentów.

Pani Calment jest powszechnie uznawana za jedynego człowieka, który przekroczył 120 lat życia. Jest ku temu powód – i ma związek z długością telomerów.

Krytyczna długość telomerów

Nikt nie dożył jeszcze 135 lat i prawdopodobnie nie dożyje.

Komórkowa starość i zamiana komórki w „zombie”, którą powinien zlikwidować układ odpornościowy, przychodzi znacznie wcześniej, zanim licznik długości telomerów pokaże zero. Wystarczy, że skrócą się mniej więcej o połowę.

W pracy opublikowanej w „Aging” w 2016 roku naukowcy oszacowali, że „krytyczną długością telomerów” jest około 5 tysięcy par zasad. Ta liczba jest dobrym wyznacznikiem ryzyka nagłego zgonu. Utrata połowy długości telomerów w leukocytach sprawia, że organizm zaczyna poważnie szwankować.

Autorzy wyżej wspomnianej pracy wskazują również, że im wyższa oczekiwana długość życia, tym więcej osób w populacji osiąga tę krytyczną długość telomerów. Gdyby ludzie mieli kiedykolwiek żyć średnio statystycznie około setki, tę krytyczną długość osiągnęłaby większość populacji.

Wzrost oczekiwanej długości życia zderzy się prędzej (niż później) z biologicznym ograniczeniem.

Nie 10, a 5 tysięcy

Mamy zatem „do wykorzystania” nie około 10 tysięcy, lecz 5 tysięcy par zasad długości telomerów.

Jeśli podzielić tę liczbę przez średni roczny ubytek na poziomie 60-70 par zasad, wychodzi między 71,4 a 83,3 roku długości ludzkiego życia. Jest to zaskakująco bliskie średniej długości życia człowieka w większości krajów świata.

Tę górną granicę oczekiwana długość życia przekracza zaledwie w dwóch z nich: Japonii (84,3) i Szwajcarii (83,4). Na granicy jest Korea Południowa (83,3). Blisko są Hiszpania (83,2), Włochy (83) i Australia (83). To już wszystkie kraje, których mieszkańcy żyli średnio 83 lata lub dłużej, wynika z danych WHO za 2019 rok (podaję je za Our World In Data).

Przeciętnie Polak mógł liczyć wtedy na 78,3 roku życia, dziś na nieco więcej, bo 78,6 roku.

Biologiczny limit

Już w 1990 roku w „Science” opublikowano pracę, w której naukowcy postawili tezę, iż niezwykle mało prawdopodobne jest, by statystyczna długość ludzkiego życia kiedykolwiek przekroczyła 85 lat – mimo postępu medycyny i przy zmniejszeniu śmiertelności z najczęstszych przyczyn o połowę.

Do podobnych wniosków doszli też autorzy pracy opublikowanej w 2016 roku. Przypominali, że od lat 90. ubiegłego stulecia wiek najstarszej osoby na świecie w chwili jej śmierci przestał rosnąć. Może to oznaczać, twierdzili, że długość życia człowieka „dociera do naturalnych ograniczeń”.

W ubiegłym roku zaś opublikowano w „Nature Aging” analizę, z której wynika, że tempo wzrostu średniej długości życia w ośmiu z dziesięciu krajów maleje. W Stanach Zjednoczonych nie tyle maleje tempo wzrostu, średnia długość życia wręcz spadła.

Dla niektórych czas się cofa

Dzielenie średniej długości telomerów przez ich średni roczny ubytek nie daje jednak pełnego obrazu. Nie tylko dlatego, że średnia to niedobra miara.

W 2008 roku w „Aging” opublikowano wyniki badań przeprowadzonych na 236 osobach w wieku między 70 a 76 lat. Naukowcy stwierdzili, że długość i tempo skracania się telomerów chromosomów białych krwinek są dość dobrym wyznacznikiem ryzyka śmierci z powodu choroby układu krążenia.

Są jednak niespodzianki. U kobiet dobrym wyznacznikiem ryzyka była po prostu niewielka długość telomerów. U mężczyzn sama ich długość (a raczej krótkość) nic nie przewidywała, istotne było dopiero właśnie tempo ubytku ich długości.

Co jednak szczególnie ciekawe, przez dwa i pół roku badań, niemal połowa (46 proc. badanych) nie wykazywała zmian w długości telomerów. Skróciły się one jedynie u niemal co trzeciej osoby (30 proc.), zaś całkiem nieoczekiwanie u co czwartej (24 proc.) uległy… wydłużeniu.

Telomerazy, czyli gdy komórka wydłuża telomery

Jak to możliwe? W komórkach działają też dwa enzymy zwane telomerazami. Mogą po prostu wydłużać telomery. Są aktywne głównie w komórkach, które muszą dzielić się często, takich jak białe krwinki czy komórki naskórka.

Są też najpewniej aktywne w neuronach mózgu, komórkach mięśnia sercowego i mięśni szkieletowych, bowiem w ich komórkach ubytek długości telomerów z wiekiem jest niewielki („Experimental Geontology” 2002). Długość telomerów komórek mięśni szkieletowych dwudziesto- i siedemdziesięciolatków jest zbliżona („Cell Aging” 2002).

W większości pozostałych komórek telomerazy są jednak mało aktywne – nie ma potrzeby ich uruchamiania. Są hipotezy, że enzymy te mogą jednak włączać się u osób długowiecznych, gdy telomery stają się zbyt krótkie. Nie jest to jednak wcale oczywiste.

Długowieczne osoby mogą zawdzięczać długość życia po prostu dzięki dłuższym (od urodzenia) telomerom, mniejszemu tempu ich ubytku lub dzięki jednemu i drugiemu. Przypominają autorzy analizy opublikowanej we „Frontier in Genetics” w 2021 roku powołując się na eksperymentalne badania.

Przepis na dłuższe telomery

Z badań wiemy jednak, że na tempo utraty telomerów wpływa wiele czynników środowiskowych. Są nimi na przykład narażenie na pestycydy, zanieczyszczenie powietrza, dym tytoniowy oraz na stres. Możemy starać się ich unikać.

Przede wszystkim jednak na tempo ubytku telomerów ma nasz styl życia: dieta i aktywność fizyczna. Niezdrowa dieta, brak ruchu i palenie przyspieszają to tempo (nawet wiemy, o ile, u palaczy telomery są przeciętnie o 75 par zasad krótsze).

Wiemy, że telomery chroni dieta urozmaicona i bogata w błonnik, zrzucenie kilku kilogramów i rzucenie palenia. Skuteczna w spowolnieniu tempa utraty telomerów jest na przykład dieta śródziemnomorska (wynika z przeglądu badań opublikowanego w „Nutrients” 2024).

Niestety, wiele z tych działań – rzucenie palenia, zmianę diety, aktywność fizyczną — podejmujemy, dopiero gdy zaleci nam to lekarz.

Ruch to zdrowie (i dłuższe telomery)

Jeden składnik stylu życia wydaje się niezwykle istotny. Jest nim – nie zdziwię czytelników – aktywność fizyczna.

Z badań prowadzonych na sportowcach wynika, że u niektórych telomery są równie długie jak telomery kilka lat młodszych osób, które nie ćwiczą. Niektórych, bo liczy się rodzaj dyscypliny.

Najlepiej wypadają pływacy, biegacze czy tenisiści. Te dyscypliny łączy jedno – jest to wysiłek wytrzymałościowy, czyli aerobowy. Szczególnie cenny wydaje się wysiłek interwałowy, zwłaszcza o wysokiej intensywności (high intensity interval training, HIIT).

Wysiłek interwałowy polega na tym, że po krótszym okresie intensywnego wysiłku fizycznego następuje kilka minut mniej nasilonego. Do tego rodzaju aktywności fizycznej należy też rekreacyjna zwykła jazda na rowerze, mycie podłóg czy odkurzanie mieszkania.

Wysiłek aerobowy uruchamia aktywność telomeraz we wszystkich komórkach ciała, szczególnie zaś w leukocytach (dowodzili naukowcy w „European Heart Journal” w 2018 roku).

Lepsze trzy sposoby niż jeden

Nie wiemy, jak wpływa witamina D na proces skracania się telomerów w innych komórkach ciała niż leukocyty. Być może jej efekt na inne tkanki jest mniejszy. Nie ma to aż takiego znaczenia.

Jak zapewne czytelnicy pamiętają, starzenie się układu odpornościowego to istotny element procesu starzenia się w ogóle. Gdy pozostaje dłużej sprawny, lepiej wymiata „komórki-zombie”.

Czy warto brać witaminę D, żeby spowolnić starzenie? Jasne. Kto by nie chciał w dziesięć lat postarzeć się tylko o cztery. Gorąco jednak zachęcam jednak do stosowania również innych metod spowolnienia starzenia – czyli zdrowego odżywiania i aktywności fizycznej na co dzień.

Po pierwsze, lepiej stosować trzy sposoby na starzenie niż tylko jeden. Po drugie, witamina D zapobiega skracaniu się telomerów. Tymczasem dieta i ruch mogą telomery nawet wydłużać.

Informacyjna teoria starzenia (czyli znów – rusz się z kanapy)

Na koniec dodam, że telomery to nie jedyny podejrzany wśród przyczyn starzenia. Jest też i „informacyjna teoria starzenia”, według której ten proces jest skutkiem utraty niosących informację znaczników epigenetycznych w komórkach.

Do DNA mogą przyczepiać się niewielkie grupy metylowe (CH3-), acetylowe (CH3CO-) lub fosforylowe (PO4-). To właśnie znaczniki epigenetyczne. Mogą wyciszać lub wyłączać niektóre geny.

Wysiłek fizyczny także zmienia także znaczniki metylowe w naszym DNA. Na przykład wycisza geny, którym przypisuje się ryzyko występowania niektórych chorób, także nowotworów, jak wynika z badań.

Najlepsze w tym „eliksirze młodości” jest to, że wystarczy niewielka dawka. Odmładzający efekt ma nawet stosunkowo niewielka aktywność. Korzystny wpływ ma nawet jednorazowy, umiarkowanie szybki spacer.

Cóż nie jest to dobra wiadomość dla leniwych. Muszą poczekać, aż naukowcy znajdą w końcu jakąś cudowną pigułkę lepszą niż witamina D.

Ile witaminy D jest w żywności?

Najwięcej witaminy D zawiera tran z dorsza (8400 jednostek międzynarodowych, czyli IU w stu gramach). Bogate w nią są ryby morskie (200-650 IU), ostrygi (320 IU), jaja kurze (125 IU w stu gramach, co daje około 20-50 IU na jedno żółtko).

Nieco witaminy D zawierają też grzyby (75 IU) oraz żółte sery (7,5-28 IU). Wbrew potocznej opinii zawartość witaminy D w mleku krowim nie jest wysoka (to około 1,2 IU w stu gramach).

Żywność nie jest jednak głównym źródłem tej witaminy. Powstaje przede wszystkim w naszej skórze pod wpływem promieniowania ultrafioletowego słońca (UVB).

„Zdaniem ekspertów w przypadku osób w wieku 11-65 lat wystarczy w naszej szerokości geograficznej przebywać na słońcu od maja do września w godzinach 10:00-15:00 z odkrytymi i nieposmarowanymi kremem z filtrem przedramionami i podudziami przez co najmniej 15 minut dziennie, by zadbać o odpowiedni poziom witaminy D”.

Mimo to z badań wynika, że na niedobór tej witaminy cierpi większość (90 proc.) Polaków. O czym pisał w OKO.press Sławomir Zagórski w tekście „Witamina D. Badać, czy nie badać”.

Sponsorami badania VITAL są amerykańskie agencje badawcze: głównym Cancer Institute (Instytut Badań Onkologii), drugim National Heart, Lung, and Blood Institute (Narodowy Instytut Badań Krwi, Płuc i Serca). Pozostałymi sponsorami są: Office of Dietary Supplements (Urząd do spraw Suplementów Diety), National Institute of Neurological Disorders and Stroke (Narodowy Instytut Chorób Neurologicznych i Udarów), National Center for Complementary and Integrative Health (Narodowe Centrum Zdrowia Integracyjnego i Komplementarnego). Badanie korzystało także z grantów National Institutes of Health (Narodowych Instytutów Zdrowia).