Хладноћа покреће скривени метаболички процес који продужава живот

У новој студији објављеној у часопису Нејчер, истраживачи су открили механизам који доприноси овом ефекту, а покреће га метаболичка супстанца која се назива дихидробиоптерин (БХ2).

„Узбуђени смо што можемо да покажемо да умерено ниске температуре подстичу значајну производњу одређеног метаболита, БХ2, који се синтетише, складишти и потом ослобађа из мишићног ткива. БХ2 затим доспева у друге делове тела, где помаже у одржавању равнотеже протеина и доприноси здрављу ткива током старења“, каже молекуларни биолог Дејвид Вилчез са Универзитета у Келну у Немачкој.

Иако научници већ више од једног века знају да ниске температуре продужавају животни век животиња, укључујући црве, муве, рибе и глодаре, истраживачима до сада није било сасвим јасно на који начин хладноћа остварује тај ефекат.

Научници су првобитно претпостављали да је реч о пасивним термодинамичким ефектима. Међутим, новија истраживања указују на то да је продужење животног века под утицајем хладноће активно регулисан процес у организму, који покреће одређене биолошке механизме и помаже организмима да преживе.

Пре неколико година, Вилчез и његове колеге открили су да ниске температуре доводе до уклањања штетних накупина протеина код нематоде Caenorhabditis elegans. Хладноћа притом активира ћелијске структуре познате као протеазоми, које разграђују протеински отпад.

У новом истраживању научници су испитивали сигнале који се преносе кроз организам и покрећу такве реакције. Претпоставили су да би у томе могли да учествују метаболити – мали молекули који настају током метаболичких процеса.

У експериментима са нематодом истраживачи су утврдили да излагање умерено ниским температурама од 15 степени Целзијуса, које продужавају животни век ових црва, повећава производњу ензима ЦАТ-4. Тај процес се највећим делом одвија у мишићима црва и подстиче стварање метаболита БХ2.

Након што се произведе, БХ2 се преноси у друга ткива, где се претвара у биоактивни молекул који се назива тетрахидробиоптерин (БХ4). Он омогућава производњу аминокиселине тирозин.

Истраживачи су утврдили да нарушавање овог метаболичког пута умањује позитивне ефекте хладноће на животни век црва. То указује на то да продужење животног века при нижим температурама није само пасивна последица успореног метаболизма, већ је делимично резултат активно регулисаног биолошког процеса који почиње у мишићним ћелијама.

У одвојеним експериментима научници су открили да овај метаболички пут доприноси и одржавању равнотеже протеина, односно протеостазе, спречавајући груписање штетних протеина у моделу нематоде који се користи за проучавање Хантингтонове болести.

„Ови резултати указују на то да би циљано деловање на само једно ткиво, попут мишића, могло да обезбеди заштиту читавог организма. То отвара нове могућности за развој терапијских приступа“, наводи Вилчез.

Можда је најзанимљивије откриће то што су истраживачи пронашли доказе да ниске температуре уопште нису неопходне за активирање овог метаболичког пута.

Генетским повећањем нивоа ЦАТ-4 у мишићима нематода, научници су успели да продуже њихов животни век чак и при уобичајеним или вишим температурама. То указује на могућност да се поједини корисни ефекти хладноће постигну и без снижавања телесне температуре.

„Заиста нас је изненадило што је додатак ове супстанце значајно продужио животни век чак и при стандардним и вишим температурама. Даљи експерименти на људским ћелијама охрабрују нас да потражимо терапије које би могле да опонашају корисне ефекте хладноће, без потребе за променом телесне температуре“, каже Вилчез.

У одвојеним експериментима са људским ћелијама, које су генетски модификоване тако да развијају протеине повезане са Хантингтоновом болешћу и амиотрофичном латералном склерозом (АЛС), истраживачи су утврдили да додавање БХ2 смањује нагомилавање абнормалних протеина.

Поред тога, један други експеримент показао је да додавање БХ2 и тирозина смањује показатеље програмиране ћелијске смрти у људским моторним неуронима који носе мутацију повезану са АЛС-ом. То указује на могућност да би овај метаболички пут могао да помогне и у заштити од неуродегенеративних болести.

Важно је нагласити да су ови резултати за сада добијени само у експериментима са нематодама и људским ћелијама. Биће потребно још много истраживања пре него што се буде могло разматрати како би ови ефекти могли безбедно да се примене код људи.

Ипак, резултати показују да су научници све ближе разумевању начина на који хладноћа доприноси дуговечности. Могуће је да ће једног дана успети да искористе тај механизам и развију терапије које опонашају њене корисне ефекте.