Toată lumea este familiarizată cu dimensiunile foarte diferite, precum și cu durata de viață, ale diferitelor mamifere. Un șoarece, cântărind mai puțin de o uncie, trăiește doar 12 până la 18 luni. Elefanții masculi pot cântări până la 13.000 de kilograme și au o durată de viață medie de 60 până la 70 de ani. Balena albastră face pitic elefantul și poate cântări peste 400.000 de kilograme și poate trăi între 80 și 90 de ani.

Toate animalele, mari și mici, precum și oamenii, dobândesc în mod regulat ceea ce sunt cunoscute sub numele de mutații somatice care apar de-a lungul vieții organismului. Aceste mutații somatice sunt modificări genetice în alte celule decât celulele reproducătoare ale animalului, oamenii acumulând aproximativ 20 până la 50 dintre aceste mutații pe an.

În timp ce majoritatea acestor mutații sunt inofensive, unele dintre ele pot afecta funcționarea normală a unei celule sau chiar declanșează celula să devină canceroasă. De zeci de ani, cercetătorii au crezut că aceste mutații trebuie cumva să joace un rol și în îmbătrânire, dar nu au avut mijloacele tehnologice pentru a le studia. Tehnologia este acum în vigoare care permite oamenilor de știință să observe aceste mutații somatice în celulele normale.

Paradoxul lui Peto

Dar, pe lângă rolul posibil al mutațiilor somatice în îmbătrânire, cercetătorii au avut și o altă întrebare fără răspuns despre dezvoltarea cancerului, cunoscută sub numele de paradoxul lui Peto.

Paradoxul este așa: cancerul se dezvoltă din celule unice. Deci animalele mai mari, cum ar fi elefanții care au mult mai multe celule decât animalele mai mici, cum ar fi șoarecele, ar trebui, în teorie, să aibă un risc mai mare de cancer.

Numai că ei nu. Incidența cancerului la diferite animale este total independentă de mărimea corpului lor. Oamenii de știință speculează că, într-un fel, animalele mai mari au dezvoltat un fel de mecanism, astfel încât să nu dezvolte cancer la ritmul de așteptat doar din dimensiunea lor. Una dintre teoriile care ar putea explica acest lucru este că animalele mai mari au o rată redusă de acumulare a mutațiilor somatice în celulele lor, dar până acum acest lucru nu a putut fi testat.

Într-un nou studiu publicat pe 13 aprilie 2022 în prestigioasa jurnală Nature, oamenii de știință au examinat celulele a șaisprezece specii diferite: maimuță colobus alb-negru, pisică, vacă, câine, dihor, girafă, marsuin, cal, om, leu, șoarece, șobolan aluniță gol, iepure, șobolan, lemur cu coadă inelată și tigru. Cercetătorii au descoperit că, în ciuda variației uriașe a dimensiunii corpului, precum și a duratei de viață, atunci când diferite specii de animale ajung la sfârșitul vieții lor naturale, toate au un număr similar de mutații somatice.

Cercetătorii au descoperit și altceva legat de durata de viață, ceea ce a confirmat suspiciunile lor anterioare. Cu cât durata de viață a animalului este mai lungă, cu atât mai lent este rata cu care apar aceste mutații somatice. Acest lucru sugerează că speculațiile de decenii ale oamenilor de știință despre mutațiile somatice care joacă un rol în procesul de îmbătrânire sunt corecte.

Dar după ce oamenii de știință au luat în considerare durata de viață, nu a existat nicio asociere între dimensiunea animalului și rata mutațiilor somatice, ceea ce i-a determinat pe cercetători să teoretizeze că există alți factori în joc în reducerea riscului de cancer al animalelor mai mari în raport cu dimensiunea corpului lor.

Îmbătrânirea și schimbările genetice

Îmbătrânirea este un proces biologic complex și multifactorial, iar acumularea de modificări genetice sub formă de mutații somatice nu este tot ceea ce are loc. Celulele și țesuturile corpului pot fi deteriorate în multe alte moduri, inclusiv acumulările de proteine ​​pliate greșit atât în ​​interiorul, cât și în afara celulelor, precum și modificările epigenetice, care apar ca rezultat al influențelor mediului.

Modificările epigenetice nu au ca rezultat o schimbare a ADN-ului celulei, dar pot afecta modul în care funcționează genele, modificând modul în care organismul „citește” o anumită secvență de ADN. Alte modificări epigenetice pot împiedica genele să fie exprimate și, ca rezultat, proteinele codificate de acele gene nu se produc niciodată.

Cancer și modificări genetice

Un studiu anterior, publicat în octombrie 2018 de același grup de cercetători, de la Institutul Wellcome Sanger și de la MRC Cancer Unit, Universitatea din Cambridge, a analizat celulele esofagiene la oameni sănătoși. fără semne sau simptome de boală. Oamenii de știință au devenit interesați de celulele esofagiene deoarece știau deja că celulele sănătoase acumulează mutații somatice.

Cercetările anterioare au arătat că aproximativ un sfert din celulele pielii normale a unei persoane au mutații cauzate de cancer. Dar pentru că pielea umană este expusă la soare, iar lumina ultravioletă pe care o conține este cunoscută pentru a crește dezvoltarea cancerului, cercetătorii au prelevat mostre din interiorul esofagului, unde lumina solară nu ar pătrunde vreodată.

Cercetarea a arătat că, pentru persoanele în vârstă de douăzeci de ani, celulele sănătoase din esofag au deja cel puțin câteva sute de mutații în fiecare celulă. Acest număr crește dramatic la peste 2.000 de mutații per celulă pentru cei mai în vârstă.

Dar descoperirea fascinantă și destul de neașteptată a studiului a fost următoarea: atunci când au fost examinate la microscop, celulele esofagiene de la participanții la studiu, care erau toate sănătoase și nu aveau simptome de boală, păreau complet normale. Dar când oamenii de știință au examinat componența genetică a acelorași celule, au descoperit că țesuturile esofagiene erau complet întrepătrunse cu mutații, atât de mult încât la subiecții de studiu de vârstă mijlocie, celulele mutante le depășeau efectiv pe cele normale!

Aceste mutații particulare au fost asociate cu cancerul esofagian și se pare că, la subiecții studiului, aceste mutații au oferit celulelor un avantaj competitiv și le-au permis să „preia” țesutul din jur pentru a forma un mozaic dens de celule mutante.

Aceste studii marchează doar începutul înțelegerii modului în care schimbările genetice, cum ar fi mutațiile somatice, conduc la dezvoltarea cancerului și ce rol joacă aceste mutații în procesul de îmbătrânire. Cancerul esofagului este notoriu greu de tratat, doar 20% dintre pacienți supraviețuind mai mult de cinci ani de la diagnosticare.

Înțelegerea modului în care se dezvoltă aceste mutații somatice și, de asemenea, permite un avantaj competitiv pentru celulele din esofag care le poartă ar putea duce la teste de diagnostic care ar putea permite boala să fie descoperită mult, mult mai devreme, ceea ce duce la o rată de supraviețuire mult îmbunătățită.

Alzheimer și modificări genetice

Celulele nu cedează întotdeauna la deteriorarea ADN-ului, deoarece au căi de reparare pentru a face față efectelor, dar în boli precum Alzheimer, neuronii (celulele creierului) nu pot ține pasul cu cantitatea de daune care se produc. De fapt, la persoanele cu Alzheimer, neuronii acumulează mutații mult mai repede decât la persoanele fără boală.

Aceste mutații au ca rezultat acumularea de proteine ​​cunoscute sub numele de amiloid-β și tau care induc producerea de specii reactive de oxigen, contribuind la moartea celulelor creierului. Într-un studiu publicat în aprilie 2022, cercetătorii au descoperit că persoanele cu Alzheimer au avut un număr mare de mutații nou dobândite în celulele lor cerebrale, o cantitate suficient de mare pentru a dezactiva genele importante pentru funcționarea creierului.

Ce înseamnă această cercetare pentru sănătatea ta

Știința longevității și a îmbătrânirii, precum și cunoștințele asupra dezvoltării cancerului, depind de aceste studii genetice fundamentale timpurii, care creează scena pentru cercetările și dezvoltarea ulterioară a modalităților de diagnostic și terapeutice. Între timp, trebuie, ca individ, să-ți optimizezi sănătatea printr-o combinație de nutriție, suplimente direcționate , exerciții fizice, somn de calitate și control al stresului pentru a ține sub control efectele acestor mutații inevitabile.

Referințe:

1. Cagan, A., Baez-Ortega, A., Brzozowska, N. și colab. Ratele mutațiilor somatice cresc cu durata de viață la mamifere. Nature 604, 517–524 (2022). https://doi.org/10.1038/s41586-022-04618-z

2. Martincorena I, Fowler JC, Wabik A, Lawson ARJ, Abascal F, Hall MWJ, Cagan A, Murai K, Mahbubani K, Stratton MR, Fitzgerald RC, Handford PA, Campbell PJ, Saeb-Parsy K, Jones PH. Clonele mutante somatice colonizează esofagul uman odată cu vârsta. Ştiinţă. 23 nov 2018;362(6417):911-917. doi: 10.1126/science.aau3879. Epub 2018 Oct 18. PMID: 30337457; PMCID: PMC6298579.

3. Miller, M.B., Huang, A.Y., Kim, J. şi colab. Modificări genomice somatice în neuronii unici ai bolii Alzheimer. Natura (2022). https://doi.org/10.1038/s41586-022-04640-1