Výsledek je fascinující i znepokojivý zároveň. Lidské tělo podle autorů vysílá molekulární signály blížícího se úpadku dávno předtím, než se objeví první nemoc.
Naznačuje to nová rozsáhlá studie publikovaná v časopise Nature. Mezinárodní tým vedený biologem Vadimem Gladyshevem analyzoval více než 11 tisíc transkriptomů – tedy kompletních záznamů aktivity genů – z více než 25 tkání čtyř druhů savců. Studie s názvem Universal transcriptomic hallmarks of mammalian ageing and mortality patří k největším pokusům pochopit, co přesně se v těle během stárnutí rozpadá – a zda lze tento proces spolehlivě měřit.
Myši, které předpovídají úpadek
Celý výzkum začal v játrech laboratorních myší. Vědci analyzovali stovky geneticky různorodých zvířat v rámci amerického programu Interventions Testing Program (ITP), který už roky testuje látky prodlužující život. Některé fungovaly překvapivě dobře, jiné neměly téměř žádný efekt a některé život naopak zkracovaly.
Výzkumníci proto vytvořili matematický model založený na takzvané Gompertzově křivce – klasickém modelu stárnutí, který popisuje, jak s věkem roste riziko smrti. U každého zvířete tak nesledovali jen kalendářní věk, ale i očekávanou úmrtnost a takzvaný normalizovaný věk, tedy biologické stáří vzhledem k předpokládané délce života. Právě to byl zásadní posun. „Chronologický věk sám o sobě nestačí. Důležitější je, jak rychle organismus biologicky chátrá,“ naznačuje studie.
Signály dlouho před nemocí
Když vědci porovnali aktivitu genů u mladých, starých, nemocných i „omlazených“ organismů, začal se objevovat překvapivě konzistentní vzorec. Stárnoucí tělo vykazovalo stejné signály napříč různými druhy i tkáněmi: chronický zánět, přetížený imunitní systém, poruchy metabolismu i slábnoucí schopnost buněk vyrábět energii. Jinými slovy: organismus začíná přecházet do krizového režimu mnohem dříve, než člověk skutečně onemocní.
Analýza tisíců genetických záznamů ukázala, že delší život souvisí hlavně s tím, jak dobře buňky hospodaří s energií a jak efektivně se dokážou zbavovat poškození. U dlouhověkých zvířat byly aktivnější systémy důležité pro energetický metabolismus a zpracování tuků.
Naopak u organismů s vyšším rizikem předčasné smrti vědci pozorovali stále silnější známky buněčného stresu a chronicky zapnuté obranné reakce. Podle autorů studie to naznačuje, že hlavním motorem stárnutí nemusí být jen postupné „opotřebování“ těla, ale spíš dlouhodobě přetížený obranný systém organismu.
Hodiny tikají všem savcům stejně
Jedním z největších překvapení studie bylo, že biologické hodiny fungovaly nejen u myší nebo potkanů, ale napříč celým savčím stromem. Výzkumníci spojili data myší, potkanů, makaků i lidí a vytvořili vůbec první univerzální hodiny stárnutí.
Modely dokázaly s mimořádnou přesností odhadovat biologický věk i očekávanou úmrtnost bez ohledu na druh nebo typ tkáně. A když vědci testovali model na druzích, které během trénování vůbec „neviděl“, stále velmi přesně zachytil průběh stárnutí. Podle autorů to ukazuje zásadní věc: základní mechanismus stárnutí je u savců překvapivě podobný. Člověk tak pravděpodobně nestárne úplně jinak než myš nebo opice – jen pomaleji a složitěji.
Geny, které ukazují blížící se konec
Napříč různými druhy se při stárnutí opakovaly stejné biologické změny. S věkem sílila aktivita genů spojených se zánětem, buněčným stresem a poškozením organismu, zatímco slábly mechanismy důležité pro opravu tkání, regeneraci a tvorbu energie. Významnou roli v tom podle studie hrají mitochondrie – buněčné „elektrárny“, které zásobují tělo energií. Když začnou ztrácet výkon, organismus se dostává do dlouhodobého stresu a postupně se zhoršuje fungování téměř všech tkání.
Vědci zároveň identifikovali několik genů, jejichž aktivita se se stárnutím výrazně zvyšovala. Jedním z nejdůležitějších byl gen CDKN1A, který zastavuje dělení poškozených buněk a krátkodobě chrání organismus například před rakovinou. Jenže s věkem těchto nefunkčních buněk přibývá a začínají produkovat látky podporující chronický zánět a další poškození tkání.
Naopak u dlouhověkých organismů byly aktivnější geny, které pomáhají tlumit zánět, chránit buňky před poškozením a udržovat správné fungování metabolismu. Některé ochranné mechanismy se navíc s věkem samy zesilovaly, což podle autorů naznačuje, že se organismus proti stárnutí alespoň částečně snaží aktivně bránit.
Stárne každá jednotlivá buňka
Vědci zjistili, že známky stárnutí nejsou jen v některých orgánech, ale prakticky v celém těle – od nervových a svalových buněk až po kmenové buňky, které mají organismus opravovat a regenerovat. I ty totiž s věkem postupně ztrácejí svou funkčnost. Výzkum zároveň ukázal, že organismus nestárne jen jedním způsobem. V těle probíhá několik různých „programů“ stárnutí – některé souvisejí hlavně se zánětem, jiné s metabolismem nebo fungováním mitochondrií.
Proto také různé zásahy působí odlišně. Chronický zánět výrazně urychloval chátrání organismu, zatímco kalorická restrikce pomáhala zpomalovat hlavně metabolické procesy spojené se stárnutím. Podle vědců by právě pochopení těchto rozdílů mohlo jednou vést k mnohem přesnější léčbě nemocí spojených se stárnutím.
Gen dlouhověkosti
Jedním z nejpůsobivějších experimentů studie byly myši bez genu Klotho, kterému se někdy přezdívá „gen dlouhověkosti“. Jakmile tento gen chyběl, zvířata začala stárnout extrémně rychle a umírala už po několika měsících. Nové biologické hodiny okamžitě odhalily prudké zhoršení stavu organismu – nejvíce v ledvinách a svalech, kde buňky postupně ztrácely schopnost správně vyrábět energii.
Vědci zároveň zjistili, že biologické stárnutí začíná mnohem dřív, než se objeví první viditelné příznaky. Když sledovali lidské buňky v laboratoři, jejich „biologický věk“ rostl ještě předtím, než buňky začaly působit staře. A v okamžiku, kdy výzkumníci aktivovali enzym opravující telomery nebo buňky přeprogramovali do stavu kmenových buněk, molekulární známky stárnutí výrazně ustoupily. Podle autorů to naznačuje, že nové biologické hodiny neměří jen plynutí času, ale skutečné poškození organismu – a možná jednou pomohou zachytit stárnutí dávno před propuknutím nemocí.
Nová éra medicíny
Vědci navíc zjistili, že během raného vývoje embrya se biologické stáří buněk zřejmě na čas „vynuluje“. Jinými slovy – život začíná jakýmsi molekulárním restartem. Studie tak podporuje odvážnou myšlenku, že stárnutí nemusí být jen nevratné chátrání organismu, ale proces, který lze alespoň částečně zpomalit nebo ovlivnit.
Video: Jak je to s regenerací těla
Autoři zároveň upozorňují, že nejde o návod na nesmrtelnost. Nové biologické hodiny by ale mohly zásadně proměnit moderní medicínu. Pokud totiž nemoci jako rakovina, cukrovka nebo Alzheimerova choroba souvisejí hlavně se samotným stárnutím organismu, může být účinnější zpomalit biologické stárnutí než léčit každou nemoc zvlášť.
A právě k tomu by jednou mohly sloužit nové molekulární testy – jako citlivý systém včasného varování, který odhalí, že organismus začíná biologicky chátrat ještě dávno před prvními příznaky.
Zdroj: Nature, National Institutes of Health
