Kiedy one się kurczą, Ty się starzejesz!

Naszym dzisiejszym bohaterom – a przede wszystkim roli, jaką odgrywają w warunkowaniu długości ludzkiego życia – poświęca się ostatnio coraz więcej uwagi. Odkryła je Australijka Elizabeth Blackburn, biolog molekularna i laureatka Nagrody Nobla z 2009 roku (o jej historii i badaniach możesz przeczytać w tej książce) .¹ Te fragmenty chromosomu, które zabezpieczają jego końce w trakcie replikacji, są niezwykle ważne w perspektywie badań nad długowiecznością. Tempo ich skracania jest bowiem ściśle powiązane z tym, jak długo żyjemy.

Z każdym podziałem komórkowym nasz materiał genetyczny zostaje skopiowany. Procesem tym zajmują się polimerazy DNA. Choć całkiem nieźle spełniają swoją rolę, brakuje im kilku kluczowych umiejętności, aby poprawie replikować końcówki chromosomów (fachowo zjawisko to określa się terminem problemu replikacji końca).² W drodze ewolucji z pomocą przyszły im… telomery!

Telomery istniały już w pierwotnych organizmach (ok. 400 millionów lat temu). Od tego czasu niewiele się zmieniły.³ To dowód na to, że stanowią sprawdzony system, niezwykle potrzebny do ochrony genomu przed przedwczesnym starzeniem.

Przełom przyniosły badania śledzące nie długość, a dynamikę telomerów, która determinuje średnią długość życia organizmu.⁴ Powolna erozja długich telomerów rokuje dłuższe życie niż bardzo szybkie skracanie się jeszcze dłuższych – co wyjaśnia wspomnianą wyżej różnicę między myszą a człowiekiem.⁵ Stąd badania długowieczności na myszach jako organizmie modelowym zupełnie nie przekładają się na ludzkie realia.

Nasze telomery z każdym podziałem komórkowym skracają się dużo wolniej. W pewnym momencie chromosomy osiągają krytyczną długość, przy której komórki przestają funkcjonować, zatrzymują podziały i umierają. Organizmy żyjące ekstremalnie długo charakteryzuje brak skracania się telomerów lub nawet ich wydłużenie.⁶

Telomerazy są jednak białkiem luksusowym i nie występują w każdym rodzaju komórki. Do gustu szczególnie przypadły im komórki macierzyste, gamety oraz (uwaga!) nowotwory. Niestety długie telomery pozwalają na nieskończenie wiele podziałów komórkowych. Z kolei komórki, które niekontrolowanie się dzielą, to właśnie komórki nowotworowe. Dlatego bardzo ważna jest równowaga pomiędzy skracaniem, a nadbudową telomerów.⁷

Anegdota: studenci genetyki po wykładzie na temat telomerów myślą, że właśnie odkryli białko nieśmiertelności – telomerazę. Na kolejnym wykładzie dowiadują się jednak, że telomerazy nie można sobie ot tak uaktywniać w komórkach somatycznych (czyli dojrzałych komórkach naszego ciała), ponieważ grozi to patologiczną formą nieśmiertelności. Chcąc przedłużyć życie, moglibyśmy przypadkiem uruchomić procesy onkogenezy. W tym momencie u większości młodych naukowców zachwyt telomerazą przemija.

Natomiast samo dziedziczenie dynamiki telomerów jest kwestią sporną. W badaniach na rodzinach trudno jest bowiem kontrolować czynniki niegenetyczne.⁸ Zazwyczaj miejsce zamieszkania, dieta, styl życia są na tyle podobne między pokoleniami, że nie sposób stwierdzić, czy winę za krótsze życie ponoszą geny, czy środowisko. Wiemy jednak, że końcówki chromosomów są szczególnie wrażliwe na stres oksydacyjny, głównie poprzez aktywność guanin, które z łatwością utleniają się do 8-oksguaniny (patologicznej zmiany DNA).

Poziom ekspresji telomerazy jest ściśle powiązany z czynnikami ryzyka różnych chorób i długością życia. Udowodniono na przykład związek między insulinoopornością, ciśnieniem krwi oraz odkładaniem się tkanki tłuszczowej, a ścieraniem się telomerów.^{9, 10} Niedobory w ekspresji telomerazy upośledzają bowiem metabolizm cukrów i produkcję insuliny.¹¹

Analogicznie, naukowcy zauważyli znacząco skrócone telomery w monocytach osób cierpiących na cukrzycę typu II.¹² Z kolei chromosomy pacjentów z chorobą wieńcową są równe tym u osób zdrowych, lecz o 8 lat starszych!¹³ Skrócone telomery leukocytów są za to ściśle powiązane z wysokim ryzykiem udarów oraz zawałów,¹⁴ a u osób po przebytym udarze długość telomerów pomaga przewidzieć ryzyko śmierci poudarowej, demencji lub osłabienia zdolności poznawczych.¹⁵

Bez wątpienia środowisko ma ogromny wpływ na występowanie chorób cywilizacyjnych. Nawet najmniejsze zaniedbanie może zniszczyć najlepszy zestaw genów, z jakim się urodziliśmy. Mówią o tym m.in. pomiary długości telomerów u osób urodzonych z tym samym materiałem genetycznym.^{16, 17}

Takie testy są już komercyjnie dostępne, jednak zalecam rozwagę przy ich stosowaniu. Testy wskażą nam bowiem jedynie długość telomerów w przypadkowych komórkach w pewnym momencie naszego życia. Mogą pokazać zupełnie inne wyniki w przeciągu roku lub dla danego typu komórek. Metody mierzenia ich długości różnią się pomiędzy poszczególnymi firmami, dlatego niełatwo jest się porównać do reszty populacji. Dodatkowo nie mamy jeszcze odpowiedniej standaryzacji testów, ponieważ styl życia i środowisko bezpośrednio wpływają na dynamikę ich erozji.¹⁸

„Sugerujemy, że wpływ suboptymalnych warunków wewnątrzmacicznych na początkowy stan długości telomerów i zdolności do ekspresji/aktywności telomerazy może pośredniczyć w programowaniu działań związanych ze stresem szlaków oksydacyjnych, immunologicznych, endokrynologicznych i metabolicznych oraz może ostatecznie przyspieszyć dysfunkcję komórek, starzenie się i podatność na choroby w ciągu życia.”¹⁹

Telomery nowonarodzonych chłopców determinowane są także przez czynniki takie jak kondycja psychiczna matki, jej wykształcenie i masa ciała oraz doświadczenie przemocy seksualnej w przeszłości. Co ciekawe, u dziewczynek nie stwierdzono podobnej zależności od tych czynników. W związku z tym mówi się, że genom chłopców jest mniej odporny na matczyny stres niż dziewczynek. Możemy to powiązać z różnicami w chorobach charakterystycznych dla obu płci oraz odmiennymi mechanizmami starzenia.²⁰

Nadzieję przynoszą badania na szczurach. Pokazują one, że suplementacja koenzymem Q10 potrafi odwrócić procesy przyspieszonego kurczenia się telomerów potomstwa na skutek nieodpowiedniego odżywiania się matki.²¹ Warto przy tym wsomnieć, że dzieci w wieku 3–15 lat narażone na stres w rodzinie (przemoc, niski status społeczno-ekonomiczny, depresja rodziców, pobyt w instytucji opiekuńczej) również doświadczają przyspieszonej erozji telomerów.²²

10-letnie badanie monitorujące telomery w białych krwinkach u osób różnego pochodzenia i płci pokazuje, że chroniczny stres na tle psychospołecznym również ma znaczący wpływ na telomery. Co ciekawe, u kobiet bardziej niebezpieczny wydaje się stres osobisty, a mężczyźni mocniej reagują na presję pochodzącą z otoczenia.²³ Badania wyłącznie na kobietach pokazały, że u najbardziej zestresowanych pań telomery były równe długości struktur u kobiet o dekadę starszych, które tego stresu nie doświadczały.²⁴

W medycznym magazynie The Lancet przeczytamy, że telomery kobiet otyłych są średnio o 240 par zasad azotowych krótsze niż u kobiet szczupłych. Kolejnym czynnikiem negatywnie wpływającym na długość telomerów jest palenie papierosów. Przyspiesza ono skracanie telomerów i to w sposób zależny od dawki. Każda wypalona paczka papierosów skraca telomery o kolejne 5 par zasad rocznie, tj. 18% szybciej w stosunku do osób niepalących.²⁵

W wielu badaniach standardowe skrócenie telomerów wynosi około 15 par zasad rocznie. Natomiast przynajmniej pięć rzetelnych badań dowiodło, że dieta śródziemnomorska, a w szczególności spożywanie dużych ilości owoców i warzyw, wpływa na wydłużanie telomerów.²⁶ Te same badania pokazały, iż spożywanie słodzonych napojów lub przetworzonych produktów mięsnych i tłuszczy sprzyja ich erozji!

Następne ciekawe próby kliniczne dowodzą, że dieta bogata w orzechy i nasiona oraz rośliny strączkowe faktycznie wydłuża życie – u osób, u których 5% dziennego zapotrzebowania energetycznego pochodzi z wymienionych źródeł, zaobserwowano opóźnienie procesu starzenia komórkowego o 1,5 roku! Wystarczy jednak, że orzechy i fasolki będą stanowić 1% codziennej diety, aby wydłużyć telomery o 5 par zasad.²⁷

Długości telomerów w leukocytach są skutecznym biomarkerem starzenia, szczególnie w kontekście demencji i umieralności.²⁸ Wiele słyszy się o stanach zapalnych, które powodują szereg dysfunkcji w organizmie – od chorób autoimmunologicznych, po choroby neurodegeneracyjne oraz nowotwory. Nie będzie zaskoczeniem, kiedy dodam, że przyczyniają się one również do skracania telomerów.²⁹

Na przykład praktyka jogi i medytacji w badaniu klinicznym z 2017 okazała się zbawienna dla jego uczestników. Już po 12 tygodniach od wprowadzenia zmian zaobserwowano znacząco obniżony poziom zniszczeń DNA oraz minimalnie dłuższe telomery niż osoby w grupie kontrolnej. Kontynuacja zdrowych nawyków mogłaby uwypuklić tę różnicę.³⁰

Długie telomery komórek mięśni szkieletowych są także pozytywnie powiązane ze zdrowym stylem życia. Sportowcy mają dłuższe telomery niż osoby nieuprawiające sportu, a różnice między tymi grupami rosną wraz z wiekiem.³¹ Nawet średni poziom aktywności wystarczy, aby skutecznie chronić końcówki chromosomów. To oznacza, że wysiłek fizyczny pomaga pokonać wzmożony proces skracania telomerów, także u osób starszych.

Na koniec dodajmy również, że długie telomery w komórkach układu odpornościowego są odpowiedzialne za skuteczniejszą reakcję na infekcje.³² Radykalnie skrócić je mogą za to (nawet u młodych osób): zespół stresu pourazowego, depresja, lęk oraz inne zaburzenia psychiczne.^{33, 34, 35} Osoby otyłe z zaburzeniami snu mają z kolei zdecydowanie krótsze telomery w limfocytach T i B, co może tłumaczyć uczucie przewlekłego zmęczenia oraz podwyższone ryzyko różnych chorób.³⁶