W tym wpisie na blogu przyjrzymy się bliżej granicy Hayflicka, czyli granicy podziałów komórkowych, telomerów i telomerazy, oraz temu, jak wpływają one na starzenie się człowieka i jego długość życia.
Kiedy się rodzimy, dostajemy 25 lat życia, zanim zaczniemy się starzeć. Ten czas można kupić i sprzedać, więc bogaci mogą żyć setki lat w dobrym zdrowiu, podczas gdy biedni umierają, zanim zdążą przeżyć swoje życie w pełni. To jest sceneria filmu „In Time”. Ale co, jeśli licznik czasu życia człowieka byłby naprawdę określany przez pewien koszt? Staralibyśmy się oszczędzać pieniądze, aby żyć dłużej i pozostać młodymi, i staralibyśmy się zarabiać jak najwięcej. A gdyby ten koszt mógł być zapewniony w nieskończoność, prawdopodobnie moglibyśmy żyć nieśmiertelnym życiem, którego tak bardzo pragnął cesarz Qin Shi Huang, tak jak bogaci ludzie w filmie.
Ludzie mają ten licznik czasu swojego życia. W miarę starzenia się komórki w naszych ciałach przechodzą podział komórkowy. W tym czasie komórki muszą zapłacić pewien koszt z własnych zasobów, aby się podzielić. Jeśli komórka jest bogata i ma wysoką zdolność płatniczą, może dzielić się w nieskończoność, ale jeśli jest biedna, wkrótce nie będzie w stanie się dzielić. Kiedy komórki tracą zdolność do płacenia i przestają się dzielić, doświadczamy starzenia się i śmierci. Ta utrata zdolności komórek do płacenia nazywana jest limitem Hayflicka. Normalne komórki mają wystarczająco dużo energii, aby podzielić się około 50 razy, a kiedy zużyją całą tę energię, osiągają limit Hayflicka.
Jaki jest koszt tego podziału? Odpowiedź brzmi: telomery. Telomer to słowo złożone pochodzące od greckich słów telos (koniec) i meros (część) i odnosi się do końca chromosomu. Na pierwszy rzut oka telomery wydają się być losowo ułożonymi sekwencjami zasad zlokalizowanymi na końcach chromosomów, które nie zawierają informacji genetycznej. Jednak telomery odgrywają ważną rolę w procesie zatrzymywania ludzkiego licznika czasu życia. Podczas procesu replikacji część DNA jest nieuchronnie tracona z chromosomów. W tym momencie telomery na końcach chromosomów chronią informacje genetyczne chromosomów i poświęcają się jako koszt, powodując ich zniknięcie. Dlatego telomery tracą część siebie z każdym podziałem komórki, stając się krótsze z każdym podziałem. Kiedy telomery stają się krótsze niż określona długość, komórki przestają się dzielić, ponieważ nie stać ich na zapłacenie kosztu podziału komórkowego. Komórki z zatrzymanymi licznikami czasu pozostają w organizmie, niezdolne do prawidłowego funkcjonowania, zużywają dużo energii i powodują problemy, takie jak ataki układu odpornościowego.
Jeśli długość telomerów, która jest kosztem podziału komórek, jest długa, możemy spowolnić starzenie się i żyć dłużej. Długość telomerów jest w dużej mierze determinowana przez czynniki genetyczne i środowiskowe. Dziedziczymy telomery po naszych rodzicach, a chromosomy z długimi telomerami, powszechnie nazywane „genami długowieczności”, umożliwiają ludziom dłuższe życie. Jednak sama genetyka nie determinuje kosztu podziału komórek. Możemy przyspieszyć proces starzenia się poprzez „nadmierną konsumpcję”, taką jak intensywne picie i stres, co powoduje szybkie zanikanie telomerów, lub możemy zachować telomery poprzez „konserwację”, taką jak ćwiczenia wytrzymałościowe i zdrowa dieta.
Ponadto nasze ciała zawierają enzym, który stale produkuje telomery. Enzym ten nazywa się telomerazą. Telomeraza przytwierdza telomery z powrotem do końców DNA, umożliwiając komórkom nieskończoną replikację i zapewniając, że nasze ciała nadal otrzymują odpowiednie części, zapobiegając starzeniu się. Istnieje jednak poważny problem z tym. Telomeraza, która wydłuża telomery, pozwala również szkodliwemu materiałowi genetycznemu, takiemu jak rak, przetrwać w nieskończoność. W rzeczywistości komórki rakowe nadal produkują telomery za pośrednictwem telomerazy, stale replikując swój materiał genetyczny i rozprzestrzeniając się po całym ciele, co prowadzi do śmierci. Jako taka telomeraza ma dwoistą naturę: zapobiega starzeniu się normalnych komórek i śmierci, ale jednocześnie może również prowadzić do śmierci poprzez czynnik ryzyka raka.
Ostatnio badania odniosły sukces w zmniejszaniu ryzyka komórek rakowych poprzez aktywację enzymów, które zwiększają długość telomerów w krótkim okresie czasu za pomocą specjalnie przetworzonych białek. Suplementy zdrowotne zawierające jedynie śladowe ilości telomerazy zostały opracowane przy użyciu substancji naturalnych i są obecnie w fazie badań klinicznych, co sugeruje, że praktyczne zastosowanie telomerazy nie jest odległe. Ponadto trwają badania nad sposobami opóźnienia starzenia się normalnych komórek i zahamowania proliferacji komórek rakowych poprzez odpowiednią regulację telomerazy.
Obecnie wielu czołowych naukowców na świecie pracuje nad odkryciem tajemnic starzenia się poprzez badania telomerowe. W rezultacie możliwe stało się diagnozowanie raka poprzez pomiar nieprawidłowych stężeń telomerazy w komórkach rakowych i może być możliwe opracowanie leków przeciwnowotworowych, które będą oddziaływać tylko na te komórki, aby hamować telomerazę w raku. Przede wszystkim badania nad telomerami zapobiegają starzeniu się komórek i sprawiają, że marzenie o wiecznym życiu staje się rzeczywistością. W przyszłości możemy dożyć dnia, w którym będziemy mogli żyć dłużej dzięki własnym wysiłkom, tak jak w filmach. Nie oznacza to po prostu wydłużenia życia, ale umożliwienie ludziom dłuższego, zdrowszego i bardziej satysfakcjonującego życia.
