Zespół badawczy pod kierownictwem biologa molekularnego Davida Vilcheza z Uniwersytetu w Kolonii (ośrodek CECAD) przyjrzał się reakcjom organizmów na spadek temperatury.
WIDEO…
Wyniki prac opublikowane na łamach czasopisma „Nature” pokazują, że kluczem do długowieczności jest metabolit o nazwie dihydrobiopteryna (BH2). Cząsteczka ta powstaje w tkance mięśniowej, skąd wyrusza w podróż po całym ciele i chroni inne narządy przed starzeniem.
Koniec mitu o zamrożonym metabolizmie
Biolodzy od ponad stu lat wiedzieli, że zwierzęta zmiennocieplne – od muszek owocowych i ryb po nicienie – żyją dłużej w chłodnym otoczeniu. Podobną zależność zaobserwowano u ssaków: w 2006 roku wykazano, że obniżenie wewnętrznej temperatury ciała myszy o zaledwie 0,5°C wydłuża ich życie o około 15%. Przez dekady zakładano, że chłód jedynie pasywnie spowalnia reakcje chemiczne, tak jak lodówka opóźnia psucie się żywności.
Kilka lat temu zespół z Kolonii zauważył jednak, że u nicieni Caenorhabditis elegans niska temperatura aktywnie uruchamia proteasomy, czyli wewnątrzkomórkowe „niszczarki” rozkładające szkodliwe złogi białek. W nowym badaniu naukowcy sprawdzili, jaki sygnał chemiczny zawiaduje tym sprzątaniem w skali całego organizmu. Okazało się, że ekspozycja robaków na umiarkowany chłód (15°C) zwiększa w ich mięśniach produkcję enzymu CAT-4, co bezpośrednio napędza wytwarzanie cząsteczki BH2.
– Cieszymy się, że możemy pokazać, jak umiarkowanie niskie temperatury wyzwalają produkcję specyficznego metabolitu BH2, który jest syntetyzowany, magazynowany, a następnie uwalniany przez tkankę mięśniową – wyjaśnia główny autor badania, prof. David Vilchez z Uniwersytetu w Kolonii.
Od mięśni do neuronów. Jak działa tarcza z tyrozyny?
Uwolniona z mięśni cząsteczka BH2 trafia do pozostałych tkanek, gdzie przekształca się w aktywną formę zwaną tetrahydrobiopteryną (BH4). Związek ten umożliwia kolejnemu enzymowi (PAH-1) produkcję tyrozyny – ważnego aminokwasu, który u ludzi służy między innymi do budowy dopaminy oraz hormonów tarczycy. Gdy naukowcy zablokowali ten szlak chemiczny, nicienie straciły korzyści płynące z chłodu i przestały żyć dłużej.
Odkryty mechanizm nie tylko wydłuża życie, ale też utrzymuje porządek w białkach, zwany proteostazą. Z wiekiem w komórkach odkładają się splątane cząsteczki białek, które prowadzą do chorób neurodegeneracyjnych. W modelach zwierzęcych szlak zapoczątkowany przez chłód zahamował gromadzenie się toksycznych złogów odpowiedzialnych za pląsawicę Huntingtona.
Efekt morsowania zamknięty w pastylce
Najciekawszy wniosek płynący z eksperymentu dotyczy możliwości oszukania natury bez konieczności marznięcia. Kiedy badacze genetycznie zwiększyli poziom enzymu CAT-4 w mięśniach nicieni, zwierzęta żyły dłużej nawet w normalnych i podwyższonych temperaturach. Podanie gotowych cząsteczek BH2 zadziałało również w badaniach na ludzkich komórkach w laboratorium.
W ludzkich tkankach zmodyfikowanych tak, aby rozwijały zmiany typowe dla choroby Huntingtona oraz stwardnienia zanikowego bocznego (ALS), suplementacja BH2 ograniczyła odkładanie wadliwych białek. Z kolei dodanie BH2 i tyrozyny uchroniło ludzkie neurony ruchowe z mutacją ALS przed przedwczesnym obumarciem. Choć od testów na nicieniach i szalkach Petriego do gotowego leku dla ludzi wiedzie jeszcze daleka droga, odkrycie otwiera szansę na terapie pozwalające korzystać z błogosławieństw zimna bez wychładzania organizmu.
Źródła: Nature, ScienceAlert
