Стареенето е естествен биологичен процес, свързан с физиологични и клетъчни промени, които настъпват в тялото с течение на времето. Въпреки непрекъснатите усилия на медицински специалисти и изследователи да открият начин да се преборят с дегенеративните промени, остаряването все още е неизбежна част от живота. Структурите и функциите на нашите клетки се променят и изхабяват, вследствие на което те се увреждат, изразходват компонентите си или просто спират да се възобновяват.
Дори да ви звучи футуристично, има някои любопитни концепции за борба с остаряването, с които ще ви запознаем днес – за дължината на теломерите, за кислородна терапия с хипербарни камери и за истинската биологична възраст, която MethylAge тестът може да определи. Да, тя може да се различава от реалната хронологична възраст на човек.
ДНК метилация – какво е това
Не всички гени са активни по всяко време. ДНК метилирането е един от няколкото епигенетични механизма, които клетките използват за контрол на генната експресия. ДНК метилирането е биологичен процес, чрез който към молекулата на ДНК се добавят метилови групи. Метилацията на ДНК е наследствен епигенетичен маркер, участващ в генната изява и генната транскрипция.
През последните десетилетия изследователите научават все повече за метилирането на ДНК – включително как и къде се случва. Откритията показват, че метилирането е важен компонент в множество клетъчни процеси, включително ембрионално развитие, геномно импринтиране, инактивиране на Х-хромозома и запазване на хромозомната стабилност. Предвид множеството процеси, в които метилирането играе роля, може би не е изненадващо, че изследователите свързват грешките в метилирането с отключването на различни заболявания.
Динамичните промени в метилирането на ДНК са от съществено значение за препрограмирането на транскрипционната мрежа по време на развитието.
Идентичността на клетките и тъканите в многоклетъчните организми може да бъде поддържана благодарение на техния конкретен епигеном. ДНК метилирането установява и стабилизира клетъчните фенотипове чрез поддържане на генната експресия.
Епигенетичните модулации играят съществена роля в различни биологични процеси. През последните няколко години е открито деметилиране на ДНК в ембрионалното и постнаталното развитие. Въпреки че някои потенциални функции на метилирането на ДНК вече са демонстрирани, остават много въпроси по отношение на разкриването на ролята на 5hmC, независимо дали служи просто като междинен продукт на деметилирането на ДНК, или като стабилен епигенетичен маркер.
Значението на 5hmC
5-хидроксиметилцитозинът (5hmC) е една от най-горещите теми в епигенетиката през последните години. 5hmC има потенциал да задълбочи значително нашето знание за епигенетиката, както и да ни даде обяснение за някои заболявания.
5hmC е първият окислителен продукт в активното деметилиране на 5-метилцитозин (5mC). Три ензима от транслокацията TET окисляват всяка стъпка в деметилирането на 5mC. 5mC първо се превръща в 5hmC, след това в 5-формилцитозин (5fC), след това в 5-карбоксилцитозин (5caC).
Доказано е, че 5-хидроксиметилцитозинът (5hmC) не просто служи като междинен продукт на деметилирането на ДНК, но действа и като стабилен епигенетичен маркер. Множество проучвания откриват доказателства за ролята на 5hmC в регулирането на генната експресия и контрола на клетъчната идентичност. Дисрегулацията на нивата на 5hmC може да доведе до неврологични заболявания, включително невродегенеративни промени. Тези открития дават нови полета за анализ в изследването на функцията на тази епигенетична модификация, включително ДНК деметилирането в мозъка.
Защо говорим толкова много за 5hmC?
Защото той е изключително важен маркер за биологичната възраст и процесите на остаряване, включително и за предпоставките за отключване на редица заболявания. Колкото по-високи са нивата на 5hmC, толкова по-ефективна е ДНК метилацията, а от това следва по-малка биологична възраст и редуцирана вероятност от развитие на заболявания.
Високото съдържание на 5hmC корелира с намалена мутационна честота и висока стабилност на човешката ДНК и обратно. Например, при синдрома на Даун, при който се наблюдава преждевременно остаряване, хидроксиметилацията и ТЕТ активността са намалени. А променената хидроксиметилация в мозъка се свързва с ментални заболявания, като когнитивни разстройства, намаляване на слуха, паметовите способности и деменция, включително болестта на Алцхаймер.
ДНК метилиране и стареене
Процесът на стареене на мозъка се характеризира с повишено увреждане на ДНК, различни структурни изменения, синаптична дисфункция и когнитивен спад. Специфичните за конкретен регион от мозъка промени в генната експресия, настъпващи в остаряващия мозък, вероятно ще бъдат податливи на епигенетична модулация в бъдеще.
Промяната на метилирането на ДНК е установена по време на процеса на стареене на мозъка, което включва намаляване на когнитивните функции. В друго проучване се установява, че 5hmC се увеличава в световен мащаб по време на процеса на стареене (от 6 седмици до 1 година) в регионите на малкия мозък. 5hmC също показва динамични характеристики по време на този процес, което предполага, че модификацията на 5hmC може да играе важна роля в процеса на стареене.
Деметилиране на ДНК при нарушения на невроразвитието
Няколко проучвания категорично показват, че дисрегулацията на 5hmC може да бъде свързана с множество заболявания, включително рак, неврологични разстройства, синдром на Рет, аутизъм, невродегенеративни заболявания, включително болестта на Хънтингтън и болестта на Алцхаймер. Подробна информация за точните методи и заключенията във връзка с тези нарушения има в публикацията From development to diseases: The role of 5hmC in brain, както и в The emerging role of 5-hydroxymethylcytosine in neurodegenerative diseases.
Кръвен тест за определяне на биологичната възраст MethylAge
Както вероятно знаете генетична информация на всяко живо същество е кодирана в ДНК молекули. В допълнение към гените съществуват различни епигенетични модификации, които носят допълнителна информация. Освен в състояние на мутации, генетичната информация остава непроменена през целия живот. За разлика от генетичната информация, епигенетичните модификации не са стабилни. ДНК метилацията е най-добре познатата генетична модификация.
Какво е MethylAge? MethylAge е кръвен тест за оценка нивото на ДНК метилация (хидроксиметилация 5hmC) в организма, което корелира пряко с биологичната възраст на индивида.
Новите изследвания, свързват хидроксиметилацията с възникването на злокачествени заболявания. В действителност, различните туморни образувания и левкемията показват силно намалени нива на 5hmC. Измененията на клетките, предизвикани от натрупани с времето промени, може да се счита за един от основните знаци за биологично остаряване. В този контекст хидроксиметилацията е глобален маркер за оценка на биологичното остаряване.
Ако искате да научите действителната си биологична възраст, то MethylAge ще ви даде правилния отговор. Вашият рожден ден поставя началото на хронологичната възраст, а както стана ясно от днешната тема, някои епигенетични биомаркери могат да покажат друга биологична възраст. Този тест ще помогне за промяна и подобряване на добрите навици, които да ви осигурят по-млада биологична възраст.
Използвайки MethylAge, хронологичната възраст може да се сравни с действителната биологична възраст. Познавайки биологичната възраст, това дава възможност за оценка на начина на живот и индивидуални препоръки за подобряването му.
Ако темата ви е била интересна:
Учени успешно обръщат процеса на стареене у човека – проучване
Изворът на младостта може да се състои от кислород, а не от вода. До това важно и не толкова изненадващо заключение стига екип от изследователи от университета в Тел Авив. За целта на проучването учените са използвали хипербарни кислородни камери при хора с наличие на специфични клетки, свързани със съкратено времетраене на живота. По време на проучването учените изследват дали терапията, която включва вдишване на чист кислород в среда под налягане може да обърне ефектите от стареенето при 35 души на възраст над 64 години.
Екипът учени поставя възрастните участници в хипербарни камери за 90 минути на ден, пет дни в седмицата в продължение на три месеца и изучава ефекта върху застаряващите клетки, които са свързани с влошаване здравето на тъканите и органите. Те също така измерват дължината на теломерите на всеки човек – молекула, свързана с преждевременното клетъчно стареене.
Забележително, учените откриват, че теломерите на участниците са се увеличили средно с около 20%, докато техните стареещи клетки са намалели с до 37% в края на проучването. Тези промени отговарят на състоянието на клетъчната възраст на телата на участниците преди 25 години!
„Показаното значително подобрение на дължината на теломерите предоставя на научната общност нова основа за разбирането, че процесът на стареене може да бъде управляван и обърнат на клетъчно-биологично ниво“, казва съавторът на изследването проф. Шай Ефрати от Университета в Тел Авив.
Това, което е много важно да се отбележи е, че само за три месеца терапия учените успяват да постигнат значително удължаване на теломерите – със скорост, далеч надхвърляща ефективността от наличните в момента анти-ейджинг интервенции или промени в начина на живот.
Така изследователите откриват, че успешно са обърнали процеса на стареене на възрастните хора чрез „кислородна терапия“ в първо по рода си проучване.
Ефектът на теломерите
Молекулярният биолог Елизабет Блекбърн получава Нобелова награда за изследванията си върху теломерите. Те представляват малки структури, намиращи се в краищата на хромозомите, които играят ключова роля в клетъчното стареене. Заедно с психолога Елиса Епел, тя публикува своите открития в книгата „Ефектът на теломерите“, насочена към широката аудитория и разказваща на достъпен език колко голямо е влиянието на тези важни структури и как бихме могли да им повлияем, контролирайки храненето, съня и физическата си активност.
До голяма степен тези фактори могат да осигурят по-пълноценен начин на живот. Една полезна стъпка, която може да направите, е да се възползвате от кръвния тест MethylAge, за да научите повече за своята епигенетична предопределеност и това как можете да й повлияете.
Използвани ресурси
- Hachmo Y, Hadanny A, Abu Hamed R, Daniel-Kotovsky M, Catalogna M, Fishlev G, Lang E, Polak N, Doenyas K, Friedman M, Zemel Y, Bechor Y, Efrati S. Hyperbaric oxygen therapy increases telomere length and decreases immunosenescence in isolated blood cells: a prospective trial. Aging (Albany NY). 2020; 12:22445-22456. https://doi.org/10.18632/aging.202188
- Xu, Y., Wu, F., Tan, L., Kong, L., Xiong, L., Deng, J., Barbera, A.J., Zheng, L., Zhang, H., Huang, S., et al. (2011). Genome-wide regulation of 5hmC, 5mC, and gene expression by Tet1 hydroxylase in mouse embryonic stem cells. Mol. Cell 42, 451-464.
- Branco MR, Ficz G, Reik W. Uncovering the role of 5-hydroxymethylcytosine in the epigenome. Nat Rev Genet. 2011 Nov 15;13(1):7-13. doi: 10.1038/nrg3080. PMID: 22083101.
- Pfeifer, G.P., Kadam, S. & Jin, SG. 5-hydroxymethylcytosine and its potential roles in development and cancer. Epigenetics & Chromatin 6, 10 (2013). https://doi.org/10.1186/1756-8935-6-10
- Kim, M., Costello, J. DNA methylation: an epigenetic mark of cellular memory. Exp Mol Med 49, e322 (2017). https://doi.org/10.1038/emm.2017.10
