Eksperymenty parabiotyczne dowodzą istnienia związków prostarzeniowych w krwiobiegu
Wszystkie artykuły z tej serii:
- Eksperymenty parabiotyczne dowodzą istnienia związków prostarzeniowych w krwiobiegu
- Potencjalny sposób na spowolnienie starzenia ‒ transfuzja krwi od młodego dawcy
Jedną z głównych oznak starzenia jest osłabienie zdolności tkanek do regeneracji [1]. Komórki macierzyste, m.in. te znajdujące się w mięśniach, są odpowiedzialne za szybkie reagowanie na pierwsze oznaki urazu, aby naprawić wszelkie powstałe uszkodzenia. Dlaczego z wiekiem odnowa tkanek przebiega coraz mniej sprawnie? Komórki macierzyste mają tak z natury, czy może raczej to wszystko przez to, że uwięzione są w starzejącym się organizmie? Aby się o tym przekonać, w badaniu z 1989 r. [2] naukowcy przeszczepili młodym szczurom mięśnie szczurów starszych i vice versa ‒ starszym szczurom mięśnie szczurów młodych. Jak się okazało, nawet osłabione, dotknięte atrofią mięśnie, pochodzące od osobników w bardzo podeszłym wieku, w organizmach szczurów młodych odzyskały siłę, objętość oraz zdolność do regeneracji. Innymi słowy, została im przywrócona ich dawna młodość [3]. Natomiast młode mięśnie w organizmach osobników starszych zdolność odnowy utraciły [2]. Wygląda więc na to, że problemem nie jest tutaj jakiś wrodzony defekt komórek macierzystych. Ich potencjał regeneracji tkanek zostaje zachowany nawet na późniejszych etapach życia. Tym, co uniemożliwia im spełnianie swojej funkcji, musi być zatem ich otoczenie.
Aby sprawdzić, czy kluczowe dla tego procesu elementy są obecne w krwiobiegu, komórki macierzyste mięśni myszy starszych poddano działaniu krwi myszy młodych [4]. Już samo to wystarczyło, by komórki odmłodniały, co oznacza, że krew osobników młodych może zawierać jakieś życiodajne składniki, które z wiekiem zostają utracone (albo wręcz przeciwnie: z wiekiem przybywa jakiegoś składnika, który proces regeneracji blokuje) [4]. Tak czy inaczej, jest to dla nas dobra wiadomość. W końcu, jeśli udałoby nam się te składniki zidentyfikować, mielibyśmy szansę spowolnić, a może nawet i odwrócić, proces starzenia się organizmu.
Wiemy już, że do młodzieńczej kondycji można przywrócić mięśnie. Czy takie same efekty można osiągnąć z narządami wewnętrznymi, na przykład z mózgiem? Aby ustalić, w jakim stopniu na proces starzenia wpływają składniki krwi, naukowcy dopuścili się makabrycznego zabiegu o nazwie parabioza (od greckich słów para, czyli „obok” i bios, czyli „życie”) [5]. Była to próba odtworzenia w warunkach laboratoryjnych zjawiska bliźniąt nierozdzielonych, poprzez chirurgiczne zespolenie dwóch zwierząt, w celu zbadania, jak związki wytwarzane przez organizm jednego z osobników wpłyną na organizm drugiego [5].
Bliźnięta nierozdzielone nazywane są również bliźniętami syjamskimi, a to za sprawą głośnego przypadku z XIX w. ‒ braci pochodzenia syjamsko-amerykańskiego, zrośniętych klatką piersiową [6]. W historii zapisała się również jedna para syjamskich sióstr ‒ Józefy i Róży Blažek, zrośniętych ze sobą biodrami [7]. Róża zasłynęła jako jedyna jak do tej pory bliźniaczka syjamska, która urodziła dziecko [7]. Ciąża jednej z kobiet wywołała laktację u obu, co naprowadziło naukowców na potwierdzoną już dzisiaj teorię, że wytwarzanie mleka matki to proces regulowany przez krążące w krwiobiegu hormony [8]. Może zatem na takiej samej zasadzie jakieś składniki krwi regulują proces starzenia się organizmu?
W wyniku zespolenia chirurgicznego dwoje zwierząt zostaje ze sobą połączonych skórą, układami krążenia, ścianami mięśni, tułowiem i stawami łopatek [9]. Pierwsze próby wykonania zabiegu na zwierzętach różnych gatunków (np. ssaki i ptaki, czy kot i szczur) zakończyły się porażką [8]. Pionierem parabiozy był Paul Bert, francuski naukowiec, który w 1862 r. przeprowadził udany zabieg na dwóch młodych szczurach [8].
Pierwsze połączenie heterochroniczne (hetero, czyli „inny”, khronos, czyli „czas”) wykonano w 1955 r. [10]. Celem było znalezienie odpowiedzi na pytanie: co się stanie, jeśli tkanki osobnika starszego poddane zostaną działaniu krwi osobnika młodszego? Publikację zatytułowano: „Eksperymentalna metoda wydłużania życia” [11]. Starsze szczury przyłączone do szczurów młodych żyły mniej więcej 20% dłużej niż starsze szczury przyłączone do swoich rówieśników [12]. Późniejsze eksperymenty pokazały, że starsze myszy, pod wpływem połączenia z myszami młodymi, stają się zdrowsze, silniejsze i mądrzejsze [13]. Wśród zwierząt stwierdzono odmłodzenie tkanek m.in. mózgu, serca, trzustki, szkieletu i mięśni [14].
Nie możemy jednak od razu zakładać, że udało się tutaj rzeczywiście spowolnić proces starzenia. Może odnotowane zmiany nie były wcale zasługą jakiegoś regenerującego składnika krwi [15]. Niewykluczone przecież, że starsze zwierzęta zrobiły po prostu użytek z niewykorzystanego potencjału narządów wewnętrznych zwierząt młodszych, jak chociażby dodatkowej pary świetnie funkcjonujących nerek [15]. Skoro chcemy sprawdzić, czy przeciw- albo prostarzeniowe substancje są zawarte we krwi, nasze obiekty badawcze nie muszą mieć wspólnych narządów wewnętrznych czy całego układu krążenia. Wystarczy sama transfuzja krwi od młodego dawcy. W końcu, jak słusznie zauważono we wnioskach jednego z artykułów opublikowanych na łamach czasopisma American Aging Association, „Parabiozy nie przeprowadza się obecnie na ludziach. Zabieg wiąże się bowiem z powikłaniami pooperacyjnymi i skutkuje niedogodnościami w zakresie stylu życia” [9]. Delikatnie powiedziane… Transfuzja krwi wydaje się jednak rozwiązaniem względnie bezproblemowym. Tylko czy byłaby skuteczna? Odpowiedź na to pytanie poznamy w następnym artykule.
Źródło: nutritionfacts.org
[1] Eggel A, Wyss-Coray T. A revival of parabiosis in biomedical research. Swiss Med Wkly. 2014;144:w13914.[2] Carlson BM, Faulkner JA. Muscle transplantation between young and old rats: age of host determines recovery. Am J Physiol. 1989;256(6 Pt 1):C1262-1266.
[3] Carlson BM, Dedkov EI, Borisov AB, Faulkner JA. Skeletal muscle regeneration in very old rats. J Gerontol A Biol Sci Med Sci. 2001;56(5):B224-233.
[4] Conboy IM, Conboy MJ, Wagers AJ, Girma ER, Weissman IL, Rando TA. Rejuvenation of aged progenitor cells by exposure to a young systemic environment. Nature. 2005;433(7027):760-764.
[5] Ashapkin VV, Kutueva LI, Vanyushin BF. The effects of parabiosis on aging and age-related diseases. Adv Exp Med Biol. 2020;1260:107-122.
[6] Schuknecht HF. The Siamese twins, Eng and Chang: their lives and their hearing losses. Arch Otolaryngol. 1979;105(12):737-740.
[7] Sills ES, Vrbikova J, Kastratovic-Kotlica B. Conjoined twins, conception, pregnancy, and delivery: a reproductive history of the pygopagus Blazek sisters (1878-1922). Am J Obstet Gynecol. 2001;185(6):1396-1402.
[8] Finerty JC. Parabiosis in physiological studies. Physiol Rev. 1952;32(3):277-302.
[9] Zhang H, Cherian R, Jin K. Systemic milieu and age-related deterioration. Geroscience. 2019;41(3):275-284.
[10] McCay CM, Pope F, Lunsford W, Sperling G, Sambhavaphol P. Parabiosis between old and young rats. Gerontologia. 1957;1(1):7-17.
[11] Pope F, Lunsford W, McCay CM. Experimental prolongation of the life span. J Chronic Dis. 1956;4(2):153-158.
[12] Ludwig FC, Elashoff RM. Mortality in syngeneic rat parabionts of different chronological age. Trans N Y Acad Sci. 1972;34(7):582-587.
[13] Hofmann B. Young blood rejuvenates old bodies: a call for reflection when moving from mice to men. Transfus Med Hemother. 2018;45(1):67-71.
[14] Kang JS, Yang YR. Circulating plasma factors involved in rejuvenation. Aging (Albany NY). 2020;12(22):23394-23408.
[15] Rebo J, Mehdipour M, Gathwala R, et al. A single heterochronic blood exchange reveals rapid inhibition of multiple tissues by old blood. Nat Commun. 2016;7:13363.