Κυτταρική γήρανση: Το «κλειδί» που αναζητούν οι επιστήμονες για να επιβραδύνουν τη φθορά

Η γήρανση δεν είναι απλώς το αποτέλεσμα του χρόνου που περνά. Σε κυτταρικό επίπεδο, αποτελεί μια σύνθετη διαδικασία στην οποία συμμετέχουν συσσωρευμένες βλάβες στο DNA, αλλαγές στην έκφραση των γονιδίων, διαταραχές στη λειτουργία των μιτοχονδρίων και χρόνια φλεγμονή.

Στο επίκεντρο της σύγχρονης έρευνας βρίσκεται η κυτταρική γήρανση (cellular senescence), ένας φυσιολογικός μηχανισμός που αρχικά λειτουργεί ως άμυνα του οργανισμού, αλλά μπορεί να αποκτήσει επιβαρυντικό ρόλο όταν τα γηρασμένα κύτταρα συσσωρεύονται στους ιστούς.

Όπως αναφέρουν οι ιατροί της Θεραπευτικής Κλινικής του Νοσοκομείου «Αλεξάνδρα» και της Ιατρικής Σχολής του ΕΚΠΑ, Θεοδώρα Ψαλτοπούλου, Μαρία Καπαρέλου και Θάνος Δημόπουλος, η καλύτερη κατανόηση αυτών των μηχανισμών δημιουργεί ένα νέο πεδίο έρευνας για πιθανές θεραπευτικές παρεμβάσεις.

Γιατί γερνούν τα κύτταρα

Η κυτταρική γήρανση χαρακτηρίζεται από μόνιμη διακοπή του κυτταρικού κύκλου. Μπορεί να προκληθεί από παράγοντες όπως η βράχυνση των τελομερών, οι επίμονες βλάβες στο DNA, το οξειδωτικό στρες, η ενεργοποίηση ογκογονιδίων και οι επιγενετικές αλλαγές.

Η διαδικασία δεν είναι από μόνη της αρνητική. Όταν ένα κύτταρο έχει υποστεί σοβαρή βλάβη, η διακοπή της διαίρεσής του μπορεί να λειτουργήσει προστατευτικά, εμποδίζοντας τον ανεξέλεγκτο πολλαπλασιασμό του και συμβάλλοντας στην καταστολή της καρκινογένεσης.

Το πρόβλημα προκύπτει όταν τα γηρασμένα κύτταρα παραμένουν και συσσωρεύονται στους ιστούς.

Τα «γερασμένα» κύτταρα δεν είναι ανενεργά

Παρότι δεν πολλαπλασιάζονται, τα γηρασμένα κύτταρα εξακολουθούν να είναι μεταβολικά ενεργά. Απελευθερώνουν ένα σύνολο ουσιών, μεταξύ των οποίων κυτταροκίνες, χημειοκίνες και ένζυμα, που μπορούν να επηρεάσουν τόσο τα ίδια όσο και τα γειτονικά κύτταρα.

Το εκκριτικό αυτό προφίλ είναι γνωστό ως senescence-associated secretory phenotype (SASP).

Μέσω του SASP, τα γηρασμένα κύτταρα μπορούν να δημιουργούν ένα περιβάλλον χρόνιας, χαμηλού βαθμού φλεγμονής. Η κατάσταση αυτή συνδέεται με το λεγόμενο «inflammaging», δηλαδή τη χρόνια φλεγμονώδη διεργασία που σχετίζεται με τη γήρανση.

Τέσσερις μηχανισμοί βρίσκονται στο μικροσκόπιο

Οι ερευνητές εξετάζουν μια σειρά αλληλένδετων μηχανισμών που διατηρούν το γηρασμένο κυτταρικό προφίλ.

Η παρατεταμένη απόκριση στις βλάβες του DNA ενεργοποιεί μηχανισμούς που εμποδίζουν το κύτταρο να συνεχίσει να διαιρείται. Παράλληλα, οι επιγενετικές αλλαγές επηρεάζουν τον τρόπο με τον οποίο εκφράζονται τα γονίδια χωρίς να αλλάζουν την αλληλουχία του DNA.

Σημαντικό ρόλο έχει και η αυτοφαγία, ο μηχανισμός μέσω του οποίου το κύτταρο απομακρύνει και ανακυκλώνει κατεστραμμένα συστατικά. Όταν αυτή η διαδικασία δυσλειτουργεί, τα κυτταρικά «απόβλητα» συσσωρεύονται.

Τέλος, η δυσλειτουργία των μιτοχονδρίων μπορεί να αυξήσει το οξειδωτικό στρες και να ενισχύσει περαιτέρω το SASP. Οι μηχανισμοί αυτοί δεν λειτουργούν ανεξάρτητα, αλλά αλληλοεπιδρούν και μπορούν να ενισχύουν ο ένας τον άλλον.

Τα «senolytics» και η νέα ερευνητική κατεύθυνση

Η κατανόηση της κυτταρικής γήρανσης έχει οδηγήσει στην ανάπτυξη δύο βασικών ερευνητικών στρατηγικών.

Τα senolytics είναι ουσίες που μελετώνται για την επιλεκτική απομάκρυνση των γηρασμένων κυττάρων, στοχεύοντας μηχανισμούς που τα βοηθούν να επιβιώνουν.

Μια διαφορετική προσέγγιση ακολουθούν τα senomorphics. Αντί να εξαλείψουν τα γηρασμένα κύτταρα, επιχειρούν να περιορίσουν τη βλαπτική δραστηριότητά τους, επηρεάζοντας μεταξύ άλλων την παραγωγή του SASP και μηχανισμούς που σχετίζονται με τη φλεγμονή και τον κυτταρικό μεταβολισμό.

Στο πλαίσιο αυτό μελετώνται και φυσικές ενώσεις, όπως η quercetin, η fisetin και η procyanidin C1, για πιθανή senolytic δράση. Άλλες ενώσεις, μεταξύ των οποίων η resveratrol, η pterostilbene, η urolithin A και η spermidine, εξετάζονται κυρίως για senomorphic ιδιότητες.

Ωστόσο, οι ειδικοί υπογραμμίζουν ότι τα μέχρι σήμερα δεδομένα δεν αρκούν για να θεωρηθούν αυτές οι ουσίες καθιερωμένες θεραπείες. Η βιοδιαθεσιμότητα, η σωστή δοσολογία και κυρίως η μακροχρόνια ασφάλειά τους παραμένουν αντικείμενα έρευνας.

Δεν γερνούν όλα τα κύτταρα με τον ίδιο τρόπο

Ένα από τα μεγαλύτερα εμπόδια για την ανάπτυξη στοχευμένων θεραπειών είναι η ετερογένεια της κυτταρικής γήρανσης.

Τα διαθέσιμα δεδομένα δείχνουν ότι τα χαρακτηριστικά της γήρανσης διαφέρουν σημαντικά ανάλογα με τον τύπο του κυττάρου, τα ερεθίσματα που προκάλεσαν τη γήρανση και το μικροπεριβάλλον μέσα στο οποίο βρίσκεται.

Αυτό σημαίνει ότι δεν υπάρχει απαραίτητα ένα ενιαίο «γηρασμένο κύτταρο» που μπορεί να αντιμετωπιστεί με τον ίδιο τρόπο σε όλους τους ιστούς. Η ακριβέστερη μοριακή χαρτογράφηση των διαφορετικών κυτταρικών πληθυσμών θεωρείται επομένως κρίσιμη για το επόμενο στάδιο της έρευνας.

Από το εργαστήριο στην κλινική πράξη

Παρά την πρόοδο, η μετάβαση από τα πειραματικά μοντέλα σε ασφαλείς και αποτελεσματικές θεραπείες για τον άνθρωπο παραμένει δύσκολη.

Η περιορισμένη βιοδιαθεσιμότητα αρκετών ενώσεων, η δυσκολία επιλεκτικής στόχευσης των γηρασμένων κυττάρων και η μεγάλη βιολογική τους ετερογένεια είναι ορισμένα από τα βασικά ζητήματα που πρέπει να αντιμετωπιστούν.

Οι νέες τεχνολογίες που επιτρέπουν την ανάλυση μεμονωμένων κυττάρων και των μοριακών χαρακτηριστικών τους αναμένεται να βοηθήσουν τους επιστήμονες να κατανοήσουν καλύτερα ποια κύτταρα αποτελούν κατάλληλους θεραπευτικούς στόχους και σε ποιο στάδιο της γήρανσης θα πρέπει να παρέμβουν.

Η κυτταρική γήρανση αντιμετωπίζεται πλέον από την επιστημονική κοινότητα ως μια δυναμική βιολογική διαδικασία και όχι απλώς ως ένα αναπόφευκτο τελικό στάδιο. Το αν και πώς μπορεί να τροποποιηθεί με ασφάλεια στον άνθρωπο είναι το ερώτημα που θα κληθούν να απαντήσουν οι επόμενες κλινικές μελέτες.

 

Πηγή: ΑΠΕ-ΜΠΕ

Ακολουθήστε μας για όλες τις ειδήσεις στο Bing News και το Google News