Ce legătură este între îmbătrânire și boală? Un număr tot mai mare de cercetări indică un metabolism defectuos

Îmbătrânirea este un proces biologic pe care nimeni nu îl poate evita. În mod ideal, îmbătrânirea ar trebui să fie acea perioadă din viaţă în care ne relaxăm și ne bucurăm de roadele muncii noastre. Totuşi, îmbătrânirea are și o latură mai întunecată, adesea legată de boală.

În fiecare secundă, în celulele noastre au loc miliarde de reacții biochimice care susţin funcții esențiale pentru viață, formând o rețea metabolică extrem de interconectată. Această rețea permite celulelor să crească, să se înmulţească şi să se vindece singure, iar întreruperea ei poate activa procesul de îmbătrânire.

Îmbătrânirea cauzează declinul metabolic sau perturbarea metabolică accelerează îmbătrânirea?

Pentru a aborda această întrebare mai întâi trebuie să înțelegem cum sunt afectate procesele metabolice în timpul îmbătrânirii și bolii.

Ca om de știință și cercetător, explorez împreună cu colegii mei relația complexă dintre metabolism, stres și îmbătrânire. În cele din urmă, sperăm că această activitate va oferi strategii pentru a promova o îmbătrânire mai sănătoasă și o viață mai vibrantă.

Legătura dintre metabolism și îmbătrânire

Îmbătrânirea este cel mai important factor de risc pentru multe dintre cele mai întâlnite bolii, inclusiv diabetul, cancerul, bolile cardiovasculare și tulburările neurodegenerative.

Un factor cheie în apariția acestor probleme de sănătate este perturbarea homeostaziei celulare și metabolice sau a echilibrului. Perturbarea homeostaziei destabilizaază mediul intern al organismului, ducând la dezechilibre care pot declanșa o cascadă de probleme de sănătate, inclusiv tulburări metabolice, boli cronice și funcții celulare afectate care contribuie la îmbătrânire și la alte afecțiuni grave.

Metabolismul perturbat este legat de multe semne distinctive ale celulelor îmbătrânite, cum ar fi scurtarea telomerilor, care reprezintă deteriorarea capetelor protectoare ale cromozomilor, și instabilitatea genomică, adică tendința de a forma mutații genetice.

Metabolismul poate fi împărțit în două procese principale: anabolism sau formarea moleculelor și catabolismul sau descompunerea moleculelor.

Un metabolism disfuncțional este, de asemenea, legat de funcţionarea precară a mitocondriilor, senescența celulară care apare atunci când celulele nu se mai divid, dezechilibre în microbii intestinali și capacitatea redusă a celulelor de a detecta și de a răspunde la diferiți nutrienți.

Tulburările neurologice, cum ar fi boala Alzheimer, sunt exemple principale de afecțiuni legate de vârstă, cu o legătură puternică între metabolismul dereglat și declinul funcțional. Ca exemplu, echipa mea de cercetare a descoperit anterior că la șoarecii în vârstă, capacitatea celulelor măduvei osoase de a produce, stoca și utiliza energie este suprimată datorită activității crescute a unei proteine ​​care generează inflamația. Această stare de deficit de energie duce la o creștere a inflamației care este agravată de dependența acestor celule îmbătrânite de glucoză ca principală sursă de energie.

Inhibarea experimentală a acestei proteine ​​în celulele măduvei osoase ale șoarecilor îmbătrâniți revitalizează însă capacitatea celulelor de a produce energie, reduce inflamația și îmbunătățește plasticitatea unei zone a creierului care este implicată în memorie. Această descoperire sugerează că o anumită îmbătrânire cognitivă ar putea fi inversată prin reprogramarea metabolismului glucozei celulelor măduvei osoase pentru a restabili funcțiile imune.

Reutilizarea unor medicamentelor pentru a trata boala Alzheimer

În cercetarea noastră recent publicată, împreună cu echipa mea am descoperit o nouă legătură între metabolismul perturbat al glucozei și boala neurodegenerativă. Acest lucru ne-a determinat să identificăm un medicament conceput inițial pentru cancer, care ar putea fi utilizat pentru a trata Alzheimer.

Ne-am concentrat pe o enzimă numită IDO1 care are un rol critic în primul pas de descompunere a aminoacidului triptofan. Pe această cale se produce un compus cheie numit chinurenină, care asigură căi suplimentare de energie și răspunsuri inflamatorii. Cu toate acestea, chinurenina excesivă poate avea efecte dăunătoare, inclusiv creșterea riscului de a dezvolta Alzheimer.

IDO1 are un rol cheie în metabolismul celulelor creierului. Credit: Goultard59/Wikimedia Commons , CC BY-SA

Am descoperit că inhibarea IDO1 poate recupera memoria și funcția creierului într-o serie de modele preclinice, inclusiv în culturi de celule și șoareci. Pentru a înțelege de ce, ne-am uitat la metabolismul celulelor creierului.

Creierul este unul dintre țesuturile cele mai dependente de glucoză din organism. Incapacitatea de a utiliza corect glucoza pentru a alimenta cu energie procesele critice ale creierului poate duce la declin metabolic și cognitiv.

Nivelurile ridicate de IDO1 reduc metabolismul glucozei prin producerea de chinurenină în exces. Prin urmare, inhibitorii IDO1 – concepuţi inițial pentru a trata cancerele precum melanomul, leucemia și cancerul de sân – ar putea fi reutilizați pentru a reduce chinurenina și a îmbunătăți funcția creierului.

Folosind o serie de modele de laborator, inclusiv șoareci și celule de la pacienții cu Alzheimer, am descoperit, de asemenea, că inhibitorii IDO1 pot restabili metabolismul glucozei în celulele creierului . Mai mult, am reușit să restabilim metabolismul glucozei la șoareci cu acumulare atât de amiloid, cât și de tau – proteine ​​anormale implicate în multe tulburări neurodegenerative – prin blocarea IDO1. Credem că reutilizarea acestor inhibitori ar putea fi benefică pentru diferite tulburări neurodegenerative.

Promovarea unei îmbătrâniri cognitive mai sănătoase

Efectele tulburărilor neurologice și ale declinului metabolic afectează mult oamenii, familiile acestora și economia.

În timp ce mulți oameni de știință s-au concentrat pe efectele din aval ale acestor boli, cum ar fi gestionarea simptomelor și încetinirea progresiei, tratarea mai devreme a acestor boli poate îmbunătăți cogniţia odată cu îmbătrânirea.

Descoperirile noastre sugerează că refacerea metabolismului are potențialul nu numai de a încetini declinul neurologic, ci și de a inversa progresia bolilor neurodegenerative precum Alzheimer, Parkinson și demență.

Descoperirea de noi perspective la intersecția dintre stres, metabolism și îmbătrânire poate deschide calea către o îmbătrânire mai sănătoasă. Mai multe cercetări ne pot îmbunătăți înțelegerea modului în care metabolismul afectează răspunsurile la stres și echilibrul celular de-a lungul vieții.

Traducere după What links aging and disease? A growing body of research says it’s a faulty metabolism