Czy jedno białko może spowolnić starzenie?: artykuł nr 1293
2006-07-10 00:00:00 Medycyna
Brak w komórce mało znanego białka o nazwie p66Shc może opóźniać procesy starzenia się organizmu - dowodzą badania przeprowadzone przez naukowców z Instytutu Biologii Doświadczalnej im. Nenckiego w Warszawie oraz z włoskich uniwersytetów w Mediolanie i Ferrarze. Badacze ostrzegają jednak przez postrzeganiem ich odkrycia jako wynalezienia cudownego eliksiru młodości. Wyniki zaskakujących badań opublikowano w lutowym wydaniu prestiżowego tygodnika "Science".
NIEPRZYJAZNE CZĄSTECZKI
Białko p66Shc obecne jest w każdej komórce naszego organizmu. Jednak jego funkcja wciąż pozostaje tajemnicą. Uważa się, że bierze ono udział w regulacji podziałów komórkowych i pełni funkcje sygnałowe. Naukowcy sądzą jednak, że pod wpływem stresu oksydacyjnego białko to ulega specyficznej modyfikacji i wówczas może być odpowiedzialne za produkcję wolnych rodników tlenowych i potęgowanie stresu oksydacyjnego w komórce.
Wolne rodniki tlenowe to cząsteczki będące reaktywnymi (czyli łatwo wchodzącymi w reakcje z innymi związkami) formami tlenu (ROS). Powstają w mitochondriach każdej żywej komórki jako uboczne produkty metabolizmu tlenu. Ich nadmierna produkcja może odpowiadać za rozwój wielu schorzeń, np. nowotworów, miażdżycy, zawału serca, katarakty, astmy, rozedmy płuc, choroby Parkinsona i Alzheimera, reumatyzmu, stwardnienia rozsianego, alergii, demencji starczej, osłabienia pamięci i zdolności do koncentracji, podatność na infekcje i stany zapalne.
Dlatego każdy żywy organizm posiada system obrony przeciw wolnym rodnikom, oparty na działaniu specjalistycznych enzymów oraz tzw. antyoksydantów (przeciwutleniaczy). "W naszym organizmie toczy się więc ciągła walka pomiędzy procesami powstawania wolnych rodników a ich unicestwianiem" – tłumaczy współautor badań, dr Mariusz Więckowski z Instytutu Biologii Doświadczalnej Polskiej Akademii Nauk.
Jednak w pewnych sytuacjach poziom wolnych rodników może gwałtownie wzrosnąć. Zjawisko to nazywa się stresem oksydacyjnym i polega na zaburzeniu stanu równowagi pomiędzy powstawaniem wolnych rodników tlenowych a możliwościami przeciwutleniającymi naszego organizmu, na niekorzyść tych drugich.
Stres oksydacyjny prowadzi do wielu szkodliwych procesów fizjologicznych. Reaktywne formy tlenu wchodzą bowiem w reakcje chemiczne ze składnikami komórki, niszcząc białka (enzymatyczne, transportowe i inne), błony komórkowe i DNA (powodując mutacje genetyczne, które mogą doprowadzić do rozwoju nowotworu).
Naukowcy postulują, że to właśnie wolne rodniki tlenowe odpowiadają za procesy starzenia się organizmu. "Zależy też od nich tempo tego procesu - wyjaśnia Więckowski. – Im szybciej w komórce gromadzą się, powodowane przez wolne rodniki, niekorzystne zmiany i defekty, tym szybciej się starzejemy. Na tym polega wolnorodnikowa teoria starzenia się organizmu”.
W warunkach normalnych białko p66Shc nie przyczynia się do produkcji wolnych rodników. Do szkodliwego działania pobudza je dopiero stres oksydacyjny. Aktywowany wówczas enzym - kinaza białkowa C - rozpoczyna serię przemian w białku p66Shc, wskutek czego przemieszcza się ono z cytoplazmy komórki do mitochondriów, gdzie dodatkowo potęguje produkcję wolnych rodników. Tak liczne nagromadzenie reaktywnych form tlenu prowadzi z kolei do apoptozy, czyli "samobójstwa" komórki.
"Mamy więc do czynienia ze swego rodzaju sprzężeniem, potęgującym produkcję wolnych rodników przez mitochondria - mówi Więckowski. – Ujawnienie się złego oblicza białka p66Shc jest bowiem możliwe jedynie w sytuacji, gdy w komórce istnieje wysoki poziom tych szkodliwych cząsteczek”.
DŁUGOWIECZNE MYSZY
Dla potwierdzenia swojej teorii, włosko-polski zespół odwołuje się do przełomowej pracy w "Nature", gdzie grupa prof. Pelicciego z Mediolanu (współautora obecnej pracy w "Science") stworzyła transgeniczne myszy, nie posiadające białka p66Shc. Okazało się, że żyły one nawet o 30 proc. dłużej niż myszy typu dzikiego.
"U takich myszy obserwuje się wolniejsze tempo nagromadzania uszkodzeń związanych z wiekiem – dodaje naukowiec. – Za to poziom wolnych rodników jest u nich znacznie niższy, co sugeruje, że p66Shc może pełnić ważną rolę w regulowaniu szybkości starzenia się”.
Naukowcy przypuszczają, że wzmożenie produkcji wolnych rodników przez p66Shc nie jest jedynie pomyłką natury, która prowadzi do przyspieszonej śmierci organizmu. Uważają, że może ono pełnić rolę w ochronną przed nowotworami.
"Wydaje się, że dodatkowym zadaniem p66Shc może być eliminowanie komórek, które, w wyniku uszkodzeń wywołanych przez wolne rodniki, mogłyby wejść na drogę nowotworzenia – mówi dr Więckowski. – Dodatkowe nagromadzenie wolnych rodników indukuje apoptozę i zapobiega postępowaniu szkodliwych zmian w komórce. Lekko uszkodzona komórka woli wybrać śmierć, niż przyczynić się do rozwoju nowotworu”.
Przemawia to za teorią o ochronnym działaniu tego białka. "Z drugiej jednak strony, wcześniejsze badania wykazały, że jeżeli się go pozbędziemy, zwierzę będzie żyć dłużej – dodaje Więckowski.
Jak to możliwe, że brak p66Shc przedłuża życie, a jednocześnie jego obecność może chronić przed nowotworami? Dr Więckowski wyjaśnia, że wszystko to są na razie hipotezy, które wymagają dalszych badań.
LEPSZA STAROŚĆ
"Uzyskane przez nas wyniki pozwalają jednak wiązać z tym białkiem pewne nadzieje. Być może w przyszłości wpływanie na jego aktywność pozwoli przedłużać życie zwierząt. Jednak jest zdecydowanie za wcześnie, aby przenosić te nadzieje na człowieka i mówić o wynalezieniu eliksiru młodości” – podkreśla dr Więckowski.
Naukowiec jest zdania, że potrzeba jeszcze wielu lat intensywnych badań, które dokładnie określą, jaką rolę w organizmie pełni p66Shc i z jakimi innymi białkami współpracuje. Ta wiedza umożliwiłaby stworzenie potencjalnej terapii farmakologicznej przeciwko jednemu z jego aktywatorów lub regulatorów. Zablokowanie działania takiego czynnika spowodowałoby bowiem zahamowanie "złej" aktywności p66Shc, zmniejszyło ilość wolnych rodników i wywoływanych przez nie uszkodzeń oraz spowolniło proces starzenia.
"Byłoby to więc zahamowanie procesu u samego źródła, które, wraz z innymi prozdrowotnymi zachowaniami (np. stosowaniem diety bogatej w antyoksydanty, piciem umiarkowanych ilości czerwonego wina, nie przejadaniem się i aktywnością fizyczną) mogłoby skutecznie opóźnić proces starzenia”.
"Oczywiście, może się okazać, że p66Shc pełni kluczową rolę w jakichś innych, ważnych dla życia procesów i wtedy sprawa się skomplikuje – kontynuuje dr Więckowski. - Bo ciężko sobie wyobrazić, że natura mogłaby aż tak się pomylić i umieścić w naszym organizmie białko tylko po to, abyśmy się szybciej starzeli”.
Polski naukowiec zapowiada kontynuację badań nad rolą i znaczeniem białka p66Shc. Obecnie, wraz z włoskimi kolegami, stara się określić dokładny przebieg szlaku aktywacji białka i zidentyfikować wszystkie biorące w nim udział cząsteczki biologiczne.
"Mamy jednak nadzieję, że dalsze badania potwierdzą, iż p66Shc stanowi podstawę do stworzenia nie tyle eliksiru młodości, ile środka poprawiającego jakość bytu pod koniec życia. Większość znanych obecnie chorób degeneracyjnych, towarzyszących starzeniu się może być związana właśnie z działalnością wolnych rodników” – podsumowuje dr Więckowski.
***
Dr Mariusz Więckowski prowadzi badania nad funkcją białka p66Shc wraz z zespołem kierowanym przez prof. Jerzego Duszyńskiego, w Pracowni Bioenergetyki i Błon Biologicznych Zakładzie Biochemii Komórki Instytutu Biologii Doświadczalnej im. M. Nenckiego PAN.
Katarzyna Pawłowska
Dzięki uprzejmości: PAP Nauka w Polsce