När du sitter här och läser den här artikeln arbetar dina celler bort i din kropp och utför alla de olika biokemiska reaktionerna som krävs för att hålla dig igång. När de tuffar på, samlar de på sig mutationer, tar emot miljögifter och gör sitt bästa för att absorbera näringsämnen från en mindre-än-perfekt kost.

Med tiden börjar våra celler att försvagas. Våra en gång redo biologiska soldater, arbetare och beskyddare är inte längre vad de brukade vara. Vi åldras ... konstant. Detta allmänt accepterade faktum anses nu vara mer av ett tillfälligt hinder av vissa optimistiska forskare på grund av de senaste upptäckterna som får livslängden att surra av tal om odödlighet.

Varför det plötsliga skiftet kanske du frågar dig? Ja, i sanning är sökandet efter odödlighet ingen ny modefluga. Strävan efter ungdomens källa och elixir för evigt liv har funnits sedan mänsklighetens gryning. De senaste experimenten inom livslängdsområdet har dock frambringat intressanta nya observationer som får oss att undra om åldrande verkligen är oundvikligt, eller om det bara är en annan sjukdom med ett botemedel som väntar på vår upptäckt.

I avsnitten nedan kommer jag att diskutera tre nyckelexperiment från de senaste två decennierna som avsevärt har utvecklat området för livslängd och hälso-span forskning. Dessa studier klargör att om en sådan väg till odödlighet existerar, så ligger den inte i någon gömd fontän eller magisk dryck, utan snarare i att förstå den dolda världen i våra egna celler och vävnader.

Parabiosstudier

Ett kännetecken för ungdom är förmågan hos kroppens progenitorceller att ersätta gamla eller skadade celler med nya. När vi åldras avtar denna förmåga och vi kan inte längre fylla på våra vävnader med nya celler med samma effektivitet. Detta leder till problem som muskelatrofi och försämrad organfunktion. 2005 publicerade Stanford-forskaren Dr. Thomas Rando och hans kollegor en artikel som undersökte ålderns effekter på förmågan hos satellitceller, en typ av muskel stamcellerför att föröka sig och regenerera. (Conboy et al., 2005). Tidigare studier utförda av detta labb visade att de åldrade satellitcellernas minskande förmåga att generera nya celler (aka, "regenerativ potential") inte berodde på interna förändringar i cellen, utan snarare en brist på externa regenereringsaktiverande signaler från miljön (Conboy et al., 2003). Med andra ord, det var inte något fel med själva cellen, utan snarare dess miljö, som fick den att sluta regenerera.

Cirkulationssystemet är ett näringstillförselsystem som hjälper till att forma en cells miljö. Det gör den genom att förse cellen med de material den behöver för att fungera. År 2005 frågade Rando-laboratoriet om att ersätta en åldrad organisms cirkulationssystem med det hos ett yngre djur skulle kunna återställa aktivering och spridning av åldrade satellitceller. För att undersöka denna fråga kopplade Rando labbforskare kirurgiskt samman cirkulationssystemen hos en ung och gammal mus i en procedur som kallas parabios. Efter synkronisering av cirkulationssystemen hos mössen kunde satellitceller från åldrade möss bättre generera nya celler som visar en regenerativ potential liknande den hos satellitceller i unga möss. En ytterligare studie dokumenterade också effekten av parabios på livslängdsförlängning. I denna studie kopplades möss ihop av parabios i endast tre månader innan de separerades. Att exponeras för ett mer ungdomligt cirkulationssystem ökade mössens livslängd från 125 till 130 veckor, totalt sett en ökning med 5 % i livslängd (Zhang et al., 2021).

Föryngrande Cerebral Spinal Fluid

Medan parabiosstudierna var ett spännande steg framåt, var deras implikationer begränsade till vävnader som var mer tillgängliga för cirkulationssystemet. De centrala nervsystemet (CNS) är å andra sidan inte så lättillgänglig. CNS skyddas av blod-hjärnbarriär, ett system av tätt sammanfogade epitelceller som skyddar vårt nervsystem från potentiellt skadliga bakterier och virus som cirkulerar i vårt blod. När cellerna i vårt CNS åldras blir vi mer i riskzonen för att utveckla neurodegenerativa sjukdomar som Alzheimers och Parkinsons sjukdom. Att hitta ett sätt att föryngra cellerna i CNS är därför också extremt viktigt för hälsan och livslängden.

För att ta itu med denna oro undersökte Stanford-forskarna Dr. Tal Iram och Dr. Tony Wyss-Coray om fyllning av cellulär miljö kunde ha liknande anti-aging-effekter i CNS som i andra vävnader. Istället för att koppla samman cirkulationssystemen hos gamla och unga möss (som möjliggör utbyte av blod och plasma), utförde de en CSF-transfusion – en procedur som utbytte cerebral ryggvätska (CSF) av gamla möss med det för unga möss.

I sin studie visade Dr Wyss-Coray och Dr Iram att infusion av unga CSF (från både möss och människor) i kammarsystemet hos gamla möss förbättrade nyckelfunktioner i CNS-celler hos åldrade djur. Specifikt ökade CSF-transfusionen proliferation och differentiering av oligodendrocytprogenitorcell (OPC) populationer. OPC är celler som ger upphov till mogna oligodendrocyter, en typ av gliaceller i hjärnan som ansvarar för att linda in våra nervceller i en fettledande substans som kallas myelin och som hjälper till med neuronal kommunikation.

När vi åldras, volymen av vit materia (vävnaden i våra hjärnor som består av myeliniserade neuroner) minskar, vilket negativt påverkar den kognitiva funktionen. Därför är en implikation av Dr Wyss-Coray och Dr Irams resultat att återställande av OPC kan motverka förlust av vit substans och hämma kognitiv försämring när vi åldras. Intressant nog visade en annan studie från Wyss-Coray-labbet 2014 positiva effekter på kognitiv funktion och synaptisk plasticitet hos äldre möss efter att ha genomgått parabiosoperation (Villeda et al., 2014).

Dessa parabios- och CSF-transfusionsstudier var grundläggande för att fastställa betydelsen av en cells miljö för dess funktion och biologiska åldrande, men de svarade inte på nästa viktiga fråga: Om vi ​​vet att något är fel med miljön, vad är det specifikt för fel med den? Att svara på denna fråga skulle göra det möjligt för oss att utveckla terapier för att förändra miljön i våra celler så att de kan återgå till sitt mer ungdomliga jag.

Horvath-klockan

Wyss-Coray- och Rando-studierna visade oss vad som händer utanför våra celler spelar roll - men hur är det med vad som händer inuti? Om vi ​​skulle dyka in i våra celler förbi plasmamembranet, förbi cytosolen och in i kärnan – cellens kommandocentral – skulle vi hitta vårt DNA. DNA kan ses som en samling instruktioner som våra celler använder för att fungera. Dessutom har vårt DNA vad som kallas ett epigenom, ett mönster av markeringar som sitter ovanpå våra gener och reglerar var och när de kommer att uttryckas i cellen. När vi åldras kommer epigenetiska mönster som t.ex DNA-metylering påverka gen uttryck. I vissa fall kan ackumulering eller förlust av vissa mönster av DNA-metylering göra att livslängdsassocierade gener undertrycks (Salas-Pérez et al., 2019). Detta försämrar cellfunktionen och får oss i slutändan att se, känna och agera äldre. 2011 karakteriserade Dr. Steve Horvath, en forskare inom humangenetik och biostatistik vid UCLA, korrelation mellan DNA-metyleringsmönster och åldrande, vilket skapar ett nytt biokemiskt riktmärke för cellulär hälsa som forskare nu kallar den epigenetiska klockan (Blocklandt et al., 2011; Horvath, 2013).

Så fort det kom ut om Horvaths epigenetiska klocka började forskare ivrigt utforska möjligheten att vända epigenetiska mönster för att vrida tillbaka klockan (Rando & Chang, 2012). Studier rapporterade att bibehållande av hälsosamma personliga livsstilsval som att träna och äta en bra kost kan hjälpa celler att upprätthålla epigenetiska mönster som mer liknar de som finns i yngre celler, men dessa förändringar kunde bara vrida tillbaka klockan hittills (Quach et al., 2017) ). Forskare letar nu efter andra sätt att redigera epigenomet. Med nya verktyg till vårt förfogande, som t.ex Crispr, är det möjligt för oss att gå in och manuellt ändra de epigenetiska mönstren på vårt DNA. Mycket arbete pågår för närvarande på denna front (dvs. Lau och Suh et al., 2017), men det är viktigt att notera att vi fortfarande inte vet i vilken utsträckning epigenomet direkt bidrar till åldrandeprocessen och om att redigera den kommer att ha den avsedda anti-aging-effekten.

Sammanfattningsvis…

Dessa studier visar att vi är på god väg att avslöja de vetenskapliga hemligheterna för förlängt liv. Det har sagts att den första personen som lever till 150 redan är född!

Med tanke på de senaste framstegen är det svårt att föreställa sig att vi inte skulle kunna förlänga mänskligt liv utöver dess nuvarande gräns. Men huruvida åldrande bara är en annan sjukdom som väntar på ett botemedel är en fråga upp till debatt. Bara tiden kommer att utvisa om vetenskapen kan överlista dödligheten.

Även om vissa anser att vi inte alls borde ge oss in i detta spel av intelligens, är en sak säker: nyfikenhet är en integrerad del av vår mänsklighet och så länge vi lever kommer vår nyfikenhet alltid att driva oss att söka efter svar på denna bestående fråga .

Bara tiden kommer att utvisa om vetenskapen kan överlista dödligheten

Om författaren

Arielle Hogan tog en BS i biologi och en BA i franska från University of Virginia. Hon bedriver nu en doktorsexamen. i neurovetenskap i NSIDP-programmet vid UCLA. Hennes forskning fokuserar på CNS-skada och neural reparation. Specifikt forskar hon om de differentiella inre transkriptionsprogram som möjliggör PNS-regenerering och undersöker hur dessa transkriptionsprogram kan induceras i modeller av CNS-skada för att främja regenerering. Hon tycker också om att lära sig om biomekatronik och hjärn-maskin-gränssnitt (BMI), samt att delta i vetenskapsuppsökande och undervisning. Utanför labbet tillbringar hon tid med att öva sin franska, spela basket, titta på filmer (även de dåliga) och resa. För mer information om Arielle Hogan, besök hennes fullständiga profil.

Referensprojekt

Bocklandt, S., Lin, W., Sehl, ME, Sánchez, FJ, Sinsheimer, JS, Horvath, S., & Vilain, E. (2011). Epigenetisk prediktor för ålder. PloS en, 6(6), e14821. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0014821

Conboy, IM, Conboy, MJ, Wagers, AJ, Girma, ER, Weissman, IL, & Rando, TA (2005). Föryngring av åldrade progenitorceller genom exponering för en ung systemmiljö. Natur, 433(7027), 760-764. https://doi.org/10.1038/nature03260

Conboy, IM, Conboy, MJ, Smythe, GM, & Rando, TA (2003). Notch-medierad återställande av regenerativ potential till åldrad muskel. Vetenskap (New York, NY), 302(5650), 1575-1577. https://doi.org/10.1126/science.1087573

Horvath S. (2013). DNA-metyleringsålder för mänskliga vävnader och celltyper. Genome biologi, 14(10), R115. https://doi.org/10.1186/gb-2013-14-10-r115

Iram, T., Kern, F., Kaur, A., Myneni, S., Morningstar, AR, Shin, H., Garcia, MA, Yerra, L., Palovics, R., Yang, AC, Hahn, O. ., Lu, N., Shuken, SR, Haney, MS, Lehallier, B., Iyer, M., Luo, J., Zetterberg, H., Keller, A., Zuchero, JB, Wyss-Coray, T. (2022). Ung CSF återställer oligodendrogenes och minne hos åldrade möss via Fgf17. Natur, 605(7910), 509-515. https://doi.org/10.1038/s41586-022-04722-0

Lau, CH, & Suh, Y. (2017). Genom- och epigenomredigering i mekanistiska studier av mänskligt åldrande och åldranderelaterade sjukdomar. Gerontologi, 63(2), 103-117. https://doi.org/10.1159/000452972

Quach, A., Levine, ME, Tanaka, T., Lu, AT, Chen, BH, Ferrucci, L., Ritz, B., Bandinelli, S., Neuhouser, ML, Beasley, JM, Snetselaar, L., Wallace, RB, Tsao, PS, Absher, D., Assimes, TL, Stewart, JD, Li, Y., Hou, L., Baccarelli, AA, Whitsel, EA, Horvath, S. (2017). Epigenetisk klockanalys av kost-, tränings-, utbildnings- och livsstilsfaktorer. Åldrande, 9(2), 419-446. https://doi.org/10.18632/aging.101168

Rando, TA, & Chang, HY (2012). Åldrande, föryngring och epigenetisk omprogrammering: återställning av den åldrande klockan. Cell, 148(1-2), 46-57. https://doi.org/10.1016/j.cell.2012.01.003

Salas-Pérez, F., Ramos-Lopez, O., Mansego, ML, Milagro, FI, Santos, JL, Riezu-Boj, JI, & Martínez, JA (2019). DNA-metylering i gener av livslängdsreglerande vägar: samband med fetma och metabola komplikationer. Åldrande, 11(6), 1874-1899. https://doi.org/10.18632/aging.101882

Telano LN, Baker S. Fysiologi, Cerebral Spinal Fluid. [Uppdaterad 2022 juli 4]. I: StatPearls [Internet]. Treasure Island (FL): StatPearls Publishing; 2022 Jan-. Tillgänglig från: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK519007/

Villeda, SA, Plambeck, KE, Middeldorp, J., Castellano, JM, Mosher, KI, Luo, J., Smith, LK, Bieri, G., Lin, K., Berdnik, D., Wabl, R., Udeochu, J., Wheatley, EG, Zou, B., Simmons, DA, Xie, XS, Longo, FM, & Wyss-Coray, T. (2014). Ungt blod vänder på åldersrelaterade försämringar i kognitiv funktion och synaptisk plasticitet hos möss. Naturmedicin, 20(6), 659-663. https://doi.org/10.1038/nm.3569

Zhang, B., Lee, DE, Trapp A., Tyshkovskiy, A., Lu, AT, Bareja, A. Kerepesi, C., Katz, LH, Shindyapina, AV, Dmitriev, SE, Baht, GS, Horvath, S ., Gladyshev, VN, White, JP, bioRxiv 2021.11.11.468258;doi:https://doi.org/10.1101/2021.11.11.468258

• ? Problem med att bedöma medvetande under 21-talet
• Autism Book Club #1: En berättelse om två autismer?

Denna artikel publicerades ursprungligen på Att veta neuroner