Zegar biologiczny nie tyka dla wszystkich tak samo

Nie wszyscy starzeją się w tym samym tempie. Naukowcy z Medizinische Hochschule Hannover analizują procesy biologicznego starzenia u zawodników MMA, aby lepiej zrozumieć mechanizmy działania tzw. zegarów epigenetycznych. Badanie może pomóc w opracowaniu nowych markerów zdrowia, diagnostyki prewencyjnej oraz metod oceny wpływu stresu i stylu życia na organizm człowieka.

W artykule:

• czym jest biologiczny wiek organizmu
• jak działa epigenetyczny zegar starzenia
• dlaczego naukowcy badają zawodników MMA
• wpływ stresu, treningu i diety na starzenie
• analiza metylacji DNA i nowoczesnych markerów wieku
• możliwe zastosowania kliniczne wyników badań

Niektórzy ludzie starzeją się szybciej niż inni. Jak jednak wiarygodnie zmierzyć biologiczny wiek organizmu? Na to pytanie próbuje odpowiedzieć zespół badawczy Medizinische Hochschule Hannover (MHH), prowadząc badanie dotyczące biologicznych zegarów starzenia u zawodników sportów walki uprawiających Mixed Martial Arts (MMA). Wiek biologiczny może znacząco różnić się od rzeczywistego wieku metrykalnego. Na tempo starzenia organizmu wpływają między innymi styl życia, sposób odżywiania, aktywność fizyczna oraz stres. Celem badania jest identyfikacja wiarygodnych markerów pozwalających określić biologiczny wiek człowieka.

– Do tej pory nie istnieje jednoznaczny parametr umożliwiający ocenę biologicznego wieku organizmu – wyjaśnia kierująca badaniem dr Kirsten Jahn z grupy roboczej Molekulare Neurowissenschaften w Klinik für Psychiatrie, Sozialpsychiatrie und Psychotherapie MHH. – W naszym badaniu chcemy zidentyfikować biologiczne zegary starzenia, które będą mogły precyzyjnie odzwierciedlać stan zdrowia człowieka.

Takie markery biologiczne mogłyby w przyszłości znaleźć zastosowanie w diagnostyce prewencyjnej oraz personalizowanych strategiach terapeutycznych.

Epigenetyczne wzorce jako miara wieku

Wciąż nie istnieje naukowy konsensus dotyczący dokładnego sposobu określania biologicznego wieku człowieka. Jednym z najbardziej obiecujących kierunków badań jest analiza tzw. metylacji DNA. Ten proces biochemiczny wpływa na to, które geny są aktywne, a które pozostają wyciszone.

Komórki przyłączają do DNA niewielkie znaczniki chemiczne – grupy metylowe – działające jak subtelne regulatory aktywności genów. Nie zmieniają one samego kodu genetycznego, lecz wpływają na możliwość jego wykorzystania. Wzorce epigenetyczne ulegają zmianom wraz z wiekiem, dlatego naukowcy wykorzystują je do oceny biologicznego starzenia organizmu.

Zespół MHH wykorzystuje nową technologię umożliwiającą jednoczesną analizę wszystkich istotnych fragmentów DNA regulowanych przez metylację genów – około 28 milionów miejsc CpG.

– Dzięki temu po raz pierwszy możemy kompleksowo ocenić wzorce metylacji i dokładniej rozszyfrować epigenetyczny zegar starzenia – podkreśla dr Jahn.

Zawodnicy MMA jako wyjątkowy model badawczy

Nietypowym, ale bardzo wartościowym modelem do badań nad biologicznym starzeniem okazali się zawodnicy MMA. Sportowcy ci przechodzą przez okresy bardzo zmiennego obciążenia fizycznego i psychicznego – od umiarkowanych treningów, przez intensywne przygotowania do walk, aż po ekstremalny stres przed samym pojedynkiem i w jego trakcie.

– Zawodnicy MMA są zdrowymi ludźmi, którzy okresowo poddawani są bardzo silnym wpływom mogącym oddziaływać epigenetycznie na biologiczny wiek organizmu – wyjaśnia dr Jahn.

W okresie regeneracji dominują czynniki potencjalnie spowalniające procesy starzenia, takie jak lekkie treningi oraz normalna dieta. Z kolei w fazie przygotowań do walki przeważają czynniki mogące przyspieszać starzenie – intensywne obciążenia treningowe, restrykcyjne diety oraz stres metaboliczny.

W dniach poprzedzających zawody zawodnicy często ograniczają nawet przyjmowanie płynów, aby osiągnąć wymaganą kategorię wagową. Badacze zakładają, że zmieniające się obciążenia mogą bezpośrednio wpływać na biologiczne zegary starzenia. W okresach regeneracji ich działanie mogłoby ulegać spowolnieniu, natomiast podczas fazy startowej – przyspieszeniu. Zmiany te mają być widoczne w seryjnych analizach krwi.

Badania od gabinetu lekarza ringowego do analizy laboratoryjnej

– Jako lekarz ringowy od wielu lat towarzyszę zawodnikom MMA i innych sportów walki podczas bardzo różnorodnych obciążeń fizycznych i psychicznych – mówi znany w niemieckim i europejskim środowisku MMA specjalista ortopedii i chirurgii urazowej dr Panagiotis Karachalios. – To badanie daje szansę lepszego zrozumienia, jak tego rodzaju obciążenia wpływają długoterminowo na zdrowie i regenerację organizmu, jakie wnioski można z tego wyciągnąć oraz jak możemy w przyszłości dalej poprawiać opiekę medyczną nad sportowcami.

Uczestnicy badania mogą wykonywać rezonans magnetyczny głowy przed i po walkach. Dzięki temu naukowcy chcą ocenić potencjalne urazy oraz zmiany związane ze starzeniem mózgu. Dodatkowo analizowane są dane dotyczące samopoczucia, białek oraz produktów przemiany materii.

Uzyskane wyniki porównywane są z danymi amatorskich zawodników MMA nieuczestniczących w zawodach oraz zdrowych osób starszych. Do analiz włączono również dotychczasowe markery wieku biologicznego, w tym mniej kompleksowe Age Clocks oraz długość telomerów, czyli ochronnych zakończeń chromosomów.

Zespół badawczy analizuje również, czy sporty walki mogą wzmacniać odporność psychiczną i zdolność adaptacji do stresu, określaną jako rezyliencja.

Możliwe znaczenie kliniczne badań nad zegarem biologicznym

Badania nad biologicznym starzeniem mają coraz większe znaczenie dla medycyny prewencyjnej, neurologii, psychiatrii, medycyny sportowej oraz geriatrii. Dokładniejsze określenie biologicznego wieku mogłoby pomóc w identyfikacji osób szczególnie narażonych na rozwój chorób przewlekłych jeszcze przed wystąpieniem objawów klinicznych.

Analiza epigenetycznych wzorców starzenia może w przyszłości znaleźć zastosowanie między innymi w:

• ocenie ryzyka sercowo-naczyniowego
• monitorowaniu wpływu stresu przewlekłego
• ocenie skuteczności interwencji zdrowotnych
• medycynie sportowej i regeneracyjnej
• badaniach nad neurodegeneracją
• personalizacji terapii przeciwstarzeniowych

Badanie prowadzone przez MHH wpisuje się w dynamicznie rozwijający się obszar medycyny epigenetycznej i może dostarczyć nowych danych dotyczących wpływu ekstremalnych obciążeń organizmu na procesy biologicznego starzenia.

Źródło: Medizinische Hochschule Hannover, „Die Uhr im Körper tickt nicht für alle gleich”