Κύτταρα “ζόμπι” το ελιξίριο της νιότης… καθώς ξεγελούν τον εγκέφαλο

Υπάρχει ίσως ένα παράδοξο στη βιολογία της γήρανσης. Καθώς οι άνθρωποι μεγαλώνουν, ο μεταβολισμός τους συνήθως επιβραδύνεται, χάνουν μυϊκή μάζα και καίνε λιγότερες θερμίδες. Όμως ορισμένα κύτταρα σε ηλικιωμένους φαίνεται να κάνουν το ακριβώς αντίθετο — καταναλώνουν περισσότερη ενέργεια σε σχέση με όταν ήταν νέα.

Αυτά τα πιθανά «ενεργειακά βαμπίρ» είναι τα γερασμένα κύτταρα, δηλαδή κύτταρα που έχουν σταματήσει να διαιρούνται και δεν εκτελούν πλέον τις βασικές τους λειτουργίες. Επειδή μοιάζουν αδρανή, οι βιολόγοι υπέθεταν πως τα ζόμπι-κύτταρα χρησιμοποιούν λιγότερη ενέργεια από τα νεότερα, ενεργά διαιρούμενα κύτταρα, εξηγεί ο Martin Picard, ψυχοβιολόγος στο Columbia University της Νέας Υόρκης.

Ωστόσο, το 2022, ο Gabriel Sturm, πρώην μεταπτυχιακός φοιτητής του Picard, παρακολούθησε με λεπτομέρεια την πορεία ζωής ανθρώπινων κυττάρων δέρματος σε καλλιέργεια και διαπίστωσε —σε ευρήματα που δεν έχουν ακόμη δημοσιευθεί πλήρως— ότι τα κύτταρα που είχαν σταματήσει να διαιρούνται παρουσίαζαν περίπου διπλάσιο μεταβολικό ρυθμό σε σύγκριση με τα νεότερα.

Για τον Picard και τους συνεργάτες του, αυτή η ενεργειακή ασυμφωνία δεν ήταν παράδοξο: τα γερασμένα κύτταρα συσσωρεύουν ενεργειακά δαπανηρές βλάβες, όπως τροποποιήσεις στο DNA, και προκαλούν φλεγμονώδη σήματα. Η σύνδεση αυτών των διεργασιών με τη γενικά χαμηλή ενεργειακή δαπάνη των ηλικιωμένων οργανισμών παραμένει ασαφής. Οι ερευνητές υποθέτουν ότι αυτή η ένταση ίσως αποτελεί βασικό μηχανισμό για πολλά αρνητικά αποτελέσματα της γήρανσης, με τον εγκέφαλο να παίζει ρόλο διαμεσολαβητή.

Ο εγκέφαλος ως ρυθμιστής της ενέργειας στη γήρανση

Καθώς ορισμένα κύτταρα γερνούν και απαιτούν περισσότερη ενέργεια, ο εγκέφαλος αντιδρά αφαιρώντας πόρους από άλλες βιολογικές διαδικασίες, οδηγώντας τελικά σε εξωτερικά σημάδια γήρανσης όπως τα γκρίζα μαλλιά ή η απώλεια μυϊκής μάζας.

Οι Picard και συνεργάτες του ονομάζουν αυτήν την ιδέα «μοντέλο εξοικονόμησης ενέργειας εγκεφάλου–σώματος». Αν και πολλά μέρη αυτής της υπόθεσης παραμένουν αναπόδεικτα, οι επιστήμονες προσπαθούν να αποκαλύψουν τους ακριβείς μηχανισμούς που συνδέουν τον εγκέφαλο με διεργασίες όπως η κυτταρική γήρανση, η φλεγμονή και η βράχυνση των τελομερών — των τμημάτων επαναλαμβανόμενου DNA που προστατεύουν τα άκρα των χρωμοσωμάτων.

Αυτή η έρευνα αρχίζει επίσης να αποκαλύπτει πώς το ψυχολογικό στρες μπορεί να επιταχύνει τη γήρανση σε μοριακό επίπεδο. Παρότι κάποτε θεωρούνταν περιθωριακή ιδέα στη μελέτη της γήρανσης, σήμερα γίνεται όλο και πιο αποδεκτή, σύμφωνα με τον Alessandro Bartolomucci, βιολόγο στο University of Minnesota. «Η επιστήμη μιλά από μόνη της. Ο χώρος δεν μπορεί να το αγνοήσει», σχολιάζει.

Φθορά από το στρες: Τελομερή και μοριακά ρολόγια

Τα πρώτα στοιχεία για τον ρόλο του εγκεφάλου στη γήρανση προέκυψαν από έρευνες που ανέδειξαν τις επιδράσεις του ψυχολογικού στρες στα κύτταρα.

Στις αρχές της δεκαετίας του 2000, η Elissa Epel, τότε μεταδιδακτορική ερευνήτρια στο University of California, San Francisco (UCSF), ξεκίνησε με συναδέλφους της να διερευνήσει αν το χρόνιο στρες αφήνει κυτταρικό αποτύπωμα. Ήδη υπήρχαν σημαντικά δεδομένα που συνέδεαν το μακροχρόνιο στρες με κακή υγεία, αλλά λίγα ήταν γνωστά για τις κυτταρικές επιπτώσεις.

Έτσι, οι ερευνητές επικεντρώθηκαν στο μήκος των τελομερών. Τα τελομερή μικραίνουν προοδευτικά κατά τη διάρκεια της ζωής ενός οργανισμού — μια διαδικασία που συνδέεται με τη γήρανση και άλλες κυτταρικές αλλαγές σχετιζόμενες με την ηλικία.

Η ομάδα στρατολόγησε 58 υγιείς γυναίκες: 19 είχαν ένα υγιές παιδί και 39 είχαν παιδί με χρόνια ασθένεια. Η δεύτερη ομάδα συχνά βίωνε αυξημένα επίπεδα στρες σε σύγκριση με τις γυναίκες της πρώτης ομάδας. Η ομάδα της Epel διαπίστωσε ότι οι μητέρες με χρόνια άρρωστο παιδί είχαν μικρότερα τελομερή, συσχετιζόμενα μάλιστα με τα χρόνια φροντίδας. Τα ευρήματα αυτά υποδηλώνουν ότι η έκθεση σε χρόνιο στρες προκαλεί μοριακές αλλαγές σημαντικές για τη διαδικασία της γήρανσης.

Έκτοτε, έχουν εντοπιστεί ενδείξεις βράχυνσης τελομερών και σε άτομα που εκτέθηκαν σε άλλους στρεσογόνους παράγοντες — όπως τραυματικές εμπειρίες στην παιδική ηλικία ή εξάντληση λόγω εργασίας. Παρότι τα αποτελέσματα για τα τελομερή είναι ανάμεικτα, έχει συγκεντρωθεί πληθώρα στοιχείων που συνδέουν το στρες και με άλλους μοριακούς δείκτες γήρανσης.

Το στρες αλλάζει το γενετικό προφίλ

Για παράδειγμα, ο Anthony Zannas, ιατροβιολόγος στο University of North Carolina at Chapel Hill, απέδειξε μέσω μεγάλων πληθυσμιακών μελετών ότι υψηλά επίπεδα στρες στη διάρκεια της ζωής σχετίζονται με σημάδια επιτάχυνσης της γήρανσης στο επιγενόμιο — δηλαδή στα πρότυπα χημικών τροποποιήσεων του DNA (όπως η μεθυλίωση), που ελέγχουν ποια γονίδια εκφράζονται.

Αυτές οι αλλαγές φαίνεται να διαμεσολαβούνται από ορμόνες του στρες όπως η κορτιζόλη. Η ομάδα του Zannas διαπίστωσε ότι στις γυναίκες υψηλότερη κορτιζόλη συνδέεται με χαμηλότερη μεθυλίωση DNA και αυξημένη έκφραση του γονιδίου για τον παράγοντα νέκρωσης όγκων (TNF), ένα μόριο-κλειδί για τη φλεγμονή.

(Η άσκηση μπορεί να βοηθήσει στην αντιμετώπιση κάποιων από τις επιπτώσεις του στρες στη γήρανση.)

Ζώα-μοντέλα: Το κοινωνικό στρες μειώνει το προσδόκιμο ζωής

Άλλοι επιστήμονες εξετάζουν αυτές τις διεργασίες σε ζώα. Παρότι τα μοντέλα στρες σε ζώα έχουν περιορισμούς — καθώς οι ανθρώπινοι στρεσογόνοι παράγοντες είναι πιο σύνθετοι — προσφέρουν πολύτιμες μηχανιστικές πληροφορίες δύσκολα προσβάσιμες στις ανθρώπινες μελέτες.

Η ομάδα του Bartolomucci ανακάλυψε ότι το χρόνιο κοινωνικό στρες σε τρωκτικά (π.χ., έκθεση σε επιθετικότητα από κυρίαρχο ζώο) προκαλεί βλάβες στην καρδιά και μικρότερο προσδόκιμο ζωής. Διαπίστωσαν επίσης ότι τέτοια αντιξοότητα σχετίζεται με αύξηση μοριακών δεικτών σχετικών με τη γήρανση και τη συσσώρευση σημάτων κυτταρικής γήρανσης.

Σε μία έρευνα του 2024, η ομάδα έδειξε ότι κοινωνικό στρες κατά την πρώιμη ζωή αρσενικών ποντικιών αύξησε τα επίπεδα ενός βασικού δείκτη κυτταρικής γήρανσης (p16) στον εγκέφαλο, τον λιπώδη ιστό και τα ανοσοκύτταρα. Αυτές οι αλλαγές εμφανίστηκαν μόνο λόγω κοινωνικού στρες· ποντίκια που υπέστησαν φυσικό περιορισμό (σε σωλήνες για τρεις ώρες ημερησίως επί ένα μήνα) δεν εμφάνισαν συσσώρευση p16.

Kοινωνική θέση και ανοσοποιητικό στους πιθήκους

Ο Synder-Mackler και οι συνεργάτες του διεξάγουν παρόμοιες έρευνες σε μακάκους rhesus. Τα ζώα αυτά σχηματίζουν ιεραρχίες μέσα στις ομάδες τους· νέοι εισερχόμενοι καταλαμβάνουν χαμηλότερη κοινωνική θέση. Εισάγοντας διαδοχικά νέα ζώα στις ομάδες, οι ερευνητές εξέτασαν τις συνέπειες της κοινωνικής θέσης στην υγεία.

Bρήκαν πως το κοινωνικό στρες επηρεάζει το ανοσοποιητικό σύστημα πολλαπλά: στα ανοσοκύτταρα πιθήκων χαμηλής κοινωνικής τάξης αυξάνεται η έκφραση φλεγμονωδών γονιδίων. Αυτές οι επιδράσεις ήταν ως έναν βαθμό αναστρέψιμες: όταν άλλαζε η κοινωνική θέση των ζώων, άλλαζαν και τα πρότυπα έκφρασης στα ανοσοκύτταρά τους ώστε να συμβαδίζουν με τη νέα τάξη τους. Ωστόσο, δεν έχει ακόμη εξεταστεί πώς αυτές οι αλλαγές επηρεάζουν το προσδόκιμο ζωής στους μακάκους — που μπορούν να ζουν έως περίπου 30 χρόνια.

Πηγή: nature.com