Stiinta din spatele tineretii fara batranete - interviu cu Mihnea Bostina

Un studiu aparut la sfarsitul lunii trecute anunta descoperirea mecanismului care ar putea declansa imbatranirea. Este vorba despre o proteina cu dublu rol care, dupa o anumita varsta, nu isi mai poate indeplini toate functiile si declanseaza astfel procesul de imbatranire.

Secretul proteinei raspunzatoare de imbatranire a fost intai descoperit in drojdia de bere, si de curand o varianta a acestei proteine – cu exact aceeasi functie si comportament – a fost descoperita la soareci. Cercetatorii care s-au ocupat de acest studiu sunt David Sinclair si colegii sai, de la Harvard Medical School.

Despre ce stim privind mecanismele care declanseaza imbatranirea, despre descoperire si ce ne-ar putea aduce viitorul am stat de vorba cu Mihnea Bostina, cercetator la Harvard Medical School.

Pentru majoritatea animalelor moartea de batranete are o probabilitate extrem de redusa. Prezenta pradatorilor, epidemiile sau perioadele de foamete sunt evenimente mult mai probabile care pot cauza moartea.

Mihnea Bostina

R. Mihnea Bostina, de ce imbatranim?

MB. Exista mai multe teorii privind imbatranirea. O prima explicatie logica ar fi faptul ca nu exista o presiune evolutiva pentru o viata mai lunga. Pentru majoritatea animalelor moartea de batranete are o probabilitate extrem de redusa. Prezenta pradatorilor, epidemiile sau perioadele de foamete sunt evenimente mult mai probabile care pot cauza moartea. Nu exista niciun mecanism care sa descurajeze imbatranirea.

Pentru orice specie exista doar recompensa legata de numarul de urmasi: cat mai multi si cat mai repede! Sa ne gindim la o mutatie care ar avea un efect negativ doar tarziu in viata: din punct de vedere al evolutiei ea este foarte putin vizibila, pentru ca organismul si-a jucat deja mare parte din rolul sau in cadrul speciei.

O alta explicatie ar fi legata de faptul ca o anumita gena poate avea roluri diferite in organism, iar de multe ori acestea pot fi contrare. In ultima instanta, ceea ce conteaza este ca organismul sa ajunga la maturitate si sa aiba urmasi, chiar daca pentru asta exista un pret de platit mai tarziu in viata.

Acestea ar fi teorii prin perspectiva carora imbatranirea este o ‘eroare’ biologica, un efect colateral al evolutiei.

In ultimele decenii au aparut insa multe date care sugereaza ca poate fi vorba de un proces care a aparut si a fost selectat pentru ca ofera niste avantaje. Cu alte cuvinte este o forma de adaptare a speciilor.

R. Imbatranirea ca forma de adaptare a speciilor? In ce sens?

MB. Ar fi o forma prin care vechea generatie face loc unei noi generatii. O succesiune mai rapida a generatiilor inseamna o rata a evolutiei mai rapida. Pe de alta parte, o specie prin imbatranire si in final moarte poate controla numarul de indivizi dintr-o populatie si, prin urmare, poate raspunde mai adecvat la schimbarile mediului: perioade de foamete, anotimp etc.

Un numar mare de nasteri inseamna implicit si un numare mare de variante de incercat in selectia naturala si in acelasi timp o populatie a carei dinamica nu risca sa epuizeze resursele. Sa ne gandim ca durata de viata este extrem de diferita chiar pentru specii inrudite. Spre exemplu, noi oamenii traim mult mai mult decit alte primate!

R. De ce traiesc oamenii mai mult?

MB. Nu este foarte clar. Spre exemplu s-ar putea argumenta ca persoanele in varsta ajuta la cresterea copiilor. Asta inseamna mai mult timp pentru procurarea hranei de catre cei tineri, inseamna un numar mai mare de copii, inseamna o educatie mai buna pentru copii. Pentru o specie sociala, prezenta unor persoane experimentate este un avantaj pentru care merita platit un pret.

R. Cum se traduce imbatranirea la nivel celular?

MB. In ultimele decenii s-au descoperit la nivel celular multe forme de moarte programata. Este vorba despre mecanisme programate genetic, justificate evolutiv si investigabile in laborator. Acestea sunt diferite de necroza – procesul prin care celulele mor ca urmare a unui proces inflamator.

Exista extrem de multe cazuri in care pentru un organism este util ca anumite celule sa dispara. In perioada embrionara, faptul ca anumite celule aleg apoptoza (una dintre formele de moarte programata) duce de exemplu la formarea degetelor. La fel, intr-un organism complet dezvoltat, pentru celulele care sunt infectate si care nu pot fi reparate este de asemenea declansata apoptoza. Aceste procese sunt extrem de importante in mentinerea unui organism sanatos.

Mai mult decat atat, exista un anumit mecanism prin care se tine evidenta de cite ori s-a divizat o celula. Dupa o anumita limita, celulele ‘batrane’ din anumite tesuturi nu se mai divid. Exista o portiune de ADN la capatul fiecarui cromozom care nu codeaza nici o proteina (telomer), care se scurteaza la fiecare diviziune celulara. Acest fel de a contabiliza varsta unui organism este implicat in multe tipuri de cancer. Si ar putea fi una dintre cauzele imbatranirii.

Paradoxal, pana acum singura metoda de prelungire a vietii este infometarea! In cazul restrictiei calorice, sa spunem ceva de ordinul 10-25% din necesarul zilnic, majoritatea speciilor investigate au o durata medie de viata mai lunga.

Mihnea Bostina

R. Care sunt progresele facute pana acum de catre cercetatori pentru prelungirea vietii? Evident, daca asemenea progrese exista.

MB. Paradoxal, pana acum singura metoda de prelungire a vietii este infometarea! In cazul restrictiei calorice, sa spunem ceva de ordinul 10-25% din necesarul zilnic, majoritatea speciilor investigate au o durata medie de viata mai lunga. In cazul sobolanilor de pilda, aceasta se poate dubla. Pana acum nu exista inca o teorie care sa explice aceste obervatii. Din pacate, efectele adverse in cazul restrictiei calorice sunt dramatice. Ideala ar fi obtinerea aceluiasi rezultat prin administrarea unor compusi chimici. Exista deja substante care au, in mod potential, acest efect.

Acelasi David Sinclair, conducatorul grupului de autori al recentei descoperiri, a aratat in 2003 ca resveratrolul – un compus care se gaseste printre altele si in vinul rosu – duce la prelungirea vietii in cazul soarecilor (din nefericire, cantitatea zilnica necesara este echivalenta cu aproximativ 1.000 de sticle de vin).

Mai interesant, pentru soarecii tratati cu resveratrol, restrictia calorica nu duce la o crestere suplimentara a duratei de viata. Avem deci un compus chimic care, pe de o parte are acelasi efect pozitiv ca restrictia calorica, fara efectele negative si a carui doza o putem varia in functie de specie.

R. Haideti sa vorbim despre acest mecanism al imbatranirii la nivel subcelular. Ce se cunoaste – si de unde provin aceste informatii?

MB. Majoritatea informatiilor cunoscute despre imbatranire au fost – si sunt – intens studiate intr-un organism unicelular: Saccharomyces cerevisiae – sau, pe romaneste, drojdia de bere.

Asa au fost descoperite o serie de proteine (cu initialele de cod SIR) care intervin intr-o serie de procese din interiorul celulei. Una dintre acestea are o legatura directa si extrem de importanta cu imbatranirea – o cantitate mai mare din aceasta proteina prelungeste durata de viata a celulelor, iar o cantitate mai mica o reduce.

Aceasta proteina gasita intai in drojdie are corespondent si in regnul animal – si a fost descoperita chiar si la mamiferele superioare – mai precis la soareci, la care poarta numele de SIRT1. Nu se poate spune care este mecanismul care explica acest fenomen, insa este interesant de investigat legatura care exista cu restrictia calorica – singura modalitate ‘naturala’ de a prelungi viata in cazul animalelor de laborator.

R. Care este rolul proteinei SIRT1? Articolul publicat arata ca aceasta este cheia procesului de imbatranire.

MB. SIRT1 incearca sa faca mai multe lucruri in acelasi timp – si de aici apar problemele.

In primul rand este implicata in pastrarea arhitecturii ADN-ului in nucleu. Din multele mii de gene existente intr-o celula (in cazul omului peste 20 de mii) multe nu sunt folosite. Unele sunt utile doar intr-o anumita perioada, altele sunt utile doar in anumite tesuturi.

Asadar fiecare celula trebuie sa le ascunda pe cele care nu trebuie exprimate si sa le pastreze in pozitii accesibile pe cele utile. Acest lucru se face printr-o serie de proteine in jurul carora sunt infasurati cei cativa metri de ADN din interiorul fiecarei celule – care blocheaza copierea anumitor gene si in acelasi timp faciliteaza copierea altora.

In al doilea rand, SIRT1 face parte in acelasi timp dintr-o alta ‘echipa’ care repara sirul de ADN atunci cand acesta este rupt. In momentul cand un astfel de incident are loc, SIRT1 paraseste pozitia pe care o avea in ‘ghemul’ de ADN, ceea ce face ca unele gene care nu trebuiau sa fie vizibile sa devina acum active in celule. Acest proces da peste cap intreaga ordine existenta.

R. Ce-a facut acum David Sinclair? Ce aduce nou acest articol?

MB. Procesul de care am vorbit mai sus a fost demonstrat acum 10 ani in cazul drojdiei. Noutatea articolulului este demonstratia ca acelasi lucru este valabil si in cazul mamiferelor, chiar daca tipul de defecte care trebuiesc reparate este diferit.

Asadar SIRT1 este implicat in mentinerea stabilitatii genomului; in repararea continua a defectelor care apar in copierea ADN-ului din nucleu. Modificarea materialului genetic initial este una dintre cauzele imbatranirii, prin aceasta intelegand o uzura a organismului in care probabilitatea aparitiei anumitor boli creste.

Odata cu varsta, efectele negative se acumuleaza iar ‘reconditionarea’ materialului initial este din ce in ce mai dificila. Ori SIRT1 tocmai aici intervine; odata cu varsta rolul sau este din ce in ce mai important iar prezenta sa este reclamata din ce in ce mai des. Solutia logica in acest caz ar fi suplimentarea sa pe cale chimica. DesiIar rolul resveratrolul tocmai asta face.

Din pacate nu se stie cu exactitate efectul resveratrolului asupra omului, asa incat deocamdata nu se poate recomanda dieta sa, desi compusul este deja pe piata, iar vanzarile cresc continuu din 2006.

Mihnea Bostina

R. Aceste studii au evidentiat rolul proteinelor SIR la drojdie, la regnul animal – acum si la soareci, care sunt mamifere. De ce sa tragem insa concluzia ca asa ar fi si la oameni?

David Sinclair crede cu tarie ca e vorba despre acelasi lucru. In fond procesele biologice implicate sunt asemanatoare, singura diferenta importanta fiind cantitatea optima in fiecare caz.

De fapt de acum cinci ani, de cand a descoperit efectul asupra SIRT1, Sinclair ia in fiecare zi o doza de resveratrol. Din pacate nu se stie cu exactitate efectul acestuia asupra omului, asa incat deocamdata nu se poate recomanda dieta sa, desi compusul este deja pe piata, iar vanzarile cresc continuu din 2006.

R. Ce urmeaza in acest domeniu al studiului imbatranirii – care in fond ne intereseaza pe toti?

MB. Probabil ca pasul urmator a fost deja facut: David Sinclair a fondat o companie – Sirtris – care incearca dezvoltarea si comercializarea unor astfel de produse. Esentiala este intelegerea cat mai exacta a acestui fenomen si realizarea unui medicament aprobat care sa poata fi administrat pe scara larga.

Extrem de important este faptul ca un astfel de medicament ar avea un efect global. Nu ar fi vorba despre un compus care vizeaza o anumita boala, ci ar actiona asupra imbatranirii in ansamblu, cu toate bolile asociate: boli de inima, cancer, osteoporoza si asa mai departe.

Video despre mecanismele moleculare ale imbatranirii – realizat cu David Sinclair, autorul descoperirii.

Materiale video despre resveratrol de la laboratorul lui David Sinclair:

Articolul poate fi gasit la: Cell (DOI: 10.1016/j.cell.2008.10.025)