Γιατί ορισμένα όργανα μας γερνούν πιο γρήγορα από άλλα

Μια ομάδα από το Πανεπιστήμιο της Γενεύης (UNIGE), σε συνεργασία με το Πανεπιστήμιο της Βέρνης εντόπισαν έναν μηχανισμό που εξηγεί γιατί ορισμένα ανθρώπινα όργανα, όπως το ήπαρ, γερνούν πιο γρήγορα από άλλα.

Υπάρχουν διαφορετικές θεωρίες για τη γήρανση και οι επιστήμονες έχουν βρει διάφορους τρόπους για να υπολογίσουν τη βιολογική ηλικία.

Οι μεταλλαγές που συμβαίνουν στο DNA ως αποτέλεσμα της έκθεσης σε διάφορους περιβαλλοντικούς παράγοντες, όπως η υπεριώδης ακτινοβολία, το κάπνισμα ή η ρύπανση ή και λόγω μικρών λαθών στις φυσικές διαδικασίες, μπορεί να συσσωρευτούν με την πάροδο του χρόνου και να οδηγήσουν σε ασθένειες που σχετίζονται με τη γήρανση ή σε καρκίνο ή στην ίδια τη γήρανση.

Οι επιγενετικές αλλαγές έχουν επίσης συσχετιστεί με τη γήρανση.

Οι επιστήμονες έχουν επίσης δείξει ότι η γήρανση σε ένα άτομο μπορεί να συμβεί με διαφορετικούς ρυθμούς σε διάφορα όργανα, όπως το συκώτι και τώρα βρήκαν έναν λόγο για αυτή την διακύμανση.

Τα μόρια DNA περιέχουν κωδικοποιητικές περιοχές (τα γονίδια που κωδικοποιούν τις πρωτεΐνες) και μη κωδικοποιητικές περιοχές που εμπλέκονται στους μηχανισμούς που ρυθμίζουν ή οργανώνουν το γονιδίωμα.

Η νέα εργασία, τα ευρήματα της οποίας έχουν αναφερθεί στο Cell έδειξε ότι οι γενετικές μεταλλαγές σε τμήματα του DNA που δεν κωδικοποιούν πρωτεΐνη, μπορούν να συσσωρευτούν σε ιστούς όπως το ήπαρ ή τα νεφρά, οι οποίοι αναγεννώνται λίγο πιο αργά από κάποια άλλα όργανα. Αυτές οι μεταλλαγές στο μη κωδικοποιητικό DNA μπορούν να παραμείνουν μη ανιχνεύσιμες, αλλά να διαταράξουν την κυτταρική διαίρεση.

Τα κύτταρα που είναι γερασμένα μπορεί να σταματήσουν να διαιρούνται σε κάποιο σημείο και να εισέλθουν σε μια κατάσταση γήρανσης.

Αυτό μπορεί να συμβεί για διαφορετικούς λόγους, είτε π.χ. εξαιτίας των κοντών τελομερών (τα καλύμματα που προστατεύουν τα άκρα των χρωμοσωμάτων) ή εξαιτίας μεταλλαγών που προκύπτουν σε γονίδια που σχετίζονται με την κυτταρική διαίρεση. Αυτά τα γηρασμένα κύτταρα που δεν μπορούν να διαιρεθούν, συχνά χάνουν τη λειτουργικότητά τους και τείνουν να επηρεάζουν το ήπαρ ή τα νεφρά περισσότερο από το έντερο ή το δέρμα.

Οι ιστοί που έρχονται συχνά σε επαφή με το περιβάλλον, όπως το δέρμα τείνουν να ανανεώνονται συχνότερα (1-2 φορές τη βδομάδα), αλλά τα ηπατικά ή τα νεφρικά κύτταρα μπορεί να διαιρούνται μόνο μερικές φορές το χρόνο. Όταν τα κύτταρα διαιρούνται, το γονιδίωμα πρέπει να αντιγραφεί.

Τα κύτταρα έχουν τρόπους ανίχνευσης και επιδιόρθωσης γενετικών μεταλλαγών για να εξασφαλίσουν πιστή αντιγραφή, αλλά ορισμένες μεταλλαγές, όπως αυτές στο μη κωδικοποιητικό DNA, μπορεί να ξεφύγουν από την διαδικασία επιδιόρθωσης ή ο ίδιος ο μηχανισμός επιδιόρθωσης μπορεί να διαταραχθεί με κάποιο τρόπο.

Σε αυτή τη μελέτη, οι ερευνητές αφού αφαίρεσαν τα ηπατικά κύτταρα σε ένα μοντέλο ποντικού, ώστε να μπορέσουν να τα αξιολογήσουν καθώς πολλαπλασιάζονταν, χαρτογράφησαν τη θέση έναρξης της αντιγραφής του DNA στα ηπατοκύτταρα και διαπίστωσαν ότι αυτές οι θέσεις βρίσκονταν πάντα σε μη κωδικοποιητικές περιοχές του γονιδιώματος. Η διαδικασία αντιγραφή ήταν επίσης πιο ακριβής σε νεαρά ποντίκια σε σύγκριση με τα ηλικιωμένα ποντίκια.

«Αυτές οι μη κωδικοποιητικές περιοχές δεν υπόκεινται σε τακτικό έλεγχο σφαλμάτων και επομένως συσσωρεύουν ζημιές με την πάροδο του χρόνου. Μετά την αφαίρεση του ήπατος σε νεαρά ποντίκια, υπάρχει ακόμη μικρή βλάβη και είναι δυνατή η αντιγραφή του DNA.

Αντίθετα, όταν το πείραμα πραγματοποιείται σε ηλικιωμένα ποντίκια, ο υπερβολικός αριθμός σφαλμάτων που συσσωρεύονται με την πάροδο του χρόνου ενεργοποιεί ένα σύστημα συναγερμού που εμποδίζει την αντιγραφή του DNA», εξηγεί ο πρώτος συγγραφέας της μελέτης Τζάκομο Ροσέτι, ερευνητής στο Πανεπιστήμιο της Γενεύης (UNIGE). Η διακοπή της αντιγραφής του DNA σταματά τον πολλαπλασιασμό και τα κύτταρα γίνονται δυσλειτουργικά και γερνούν.

Η μελέτη μπορεί να εξηγήσει γιατί οι ιστοί που δεν διαιρούνται και δεν ανανεώνονται τόσο πολύ όσο άλλοι μπορούν να γεράσουν πιο γρήγορα από αυτούς που πολλαπλασιάζονται συχνότερα, όπως το έντερο ή το δέρμα. Κύτταρα που είναι αδρανοποιημένα για μεγάλο χρονικό διάστημα μπορεί να φέρουν κρυφές αλλοιώσεις στα μη κωδικοποιητικά τμήματα του γονιδιώματός τους, τα οποία καταλήγουν να εμποδίζουν την αντιγραφή. Ωστόσο, τα κύτταρα που ανανεώνονται συχνά διατηρούν την αποτελεσματικότητά τους.

«Το μοντέλο μας προτείνει ότι με την επιδιόρθωση κρυφής βλάβης του DNA πριν από την ενεργοποίηση της αντιγραφής, ορισμένες πτυχές της γήρανσης θα μπορούσαν ίσως να αποφευχθούν. Σε αυτή τη νέα υπόθεση εργασίας θα επικεντρωθούν οι προσπάθειές μας», σημείωσε ο συν-συγγραφέας της μελέτης Θάνος Χαλαζονέτης, καθηγητής στη Σχολή Επιστημών UNIGE.

Πηγή:dnews