Starzenie się ludzkiego organizmu można badać na wiele różnych sposobów [1]. W tym artykule przyjrzymy się jednej z najbardziej skutecznych i powszechnie stosowanych metod – wykorzystaniu organizmów modelowych w badaniach nad długowiecznością.

Jak badać ludzi pod kątem długowieczności?

Jednym ze sposobów jest analiza długowiecznych populacji, szczególnie osób w wieku powyżej 100 lat. Ciekawym podejściem jest również badanie stulatków, którzy mimo nawyków uznawanych za niezdrowe – jak palenie tytoniu – wykazują wyjątkową odporność na fizjologiczne czynniki stresogenne. Tego typu badania mogą pomóc odkryć mechanizmy biologiczne stojące za długowiecznością i zdrowym starzeniem się [2]. Można też pójść w kierunku odwrotnym i badać ludzi żyjących wyjątkowo krótko, cierpiących na schorzenia typu progeria [3]. Dzieci z tą chorobą starzeją się 8-10 razy szybciej, na ich twarzach pojawiają się zmarszczki, doświadczają związanej z wiekiem utraty włosów [4], po czym umierają, w wieku mniej więcej 13 lat, w wyniku zawału serca czy udaru mózgu [5].

Trzecią opcją jest badanie długowiecznych zwierząt [6]. Niektóre gatunki ssaków, jak chociażby wieloryb grenlandzki, żyją po kilkaset lat [7]. Niektórym ostrygom i małżom w ciągu ich 500 lat życia serce zabije ponad miliard razy [8]. Na drodze ewolucji wśród zwierząt wykształciły się ogromne różnice w długości życia. Gatunki najbardziej długowieczne żyją ponad 10 000 razy dłużej niż gatunki najmniej długowieczne [8]. Z czego to wynika?

Czym są organizmy modelowe?

Większość mechanizmów starzenia [9] zidentyfikowano w eksperymentach na tzw. organizmach modelowych [10], takich jak drożdże, nicienie, muszki owocówki, czy myszy. Mechanizmy starzenia są w dużej mierze ewolucyjnie zachowane, dzięki czemu odkrycia z badań na gatunkach prostszych dostarczają cennych wskazówek, wyznaczających kierunek dalszych badań z udziałem ludzi [11].

Kiedyś uważano, że ze względu na złożoność całego procesu, starzenie jest niemożliwe do zbadania [12]. Postrzegane było jako wypadkowa przeróżnych czynników genetycznych i środowiskowych, spośród których nie sposób wyodrębnić poszczególnych części składowych [12]. Przełomem było odkrycie, że pojedyncza mutacja genowa może w spektakularnym stopniu wydłużać życie mikroskopijnych nicieni o nazwie C. elegans (Zdjęcie 1) [12].

C. elegans w badaniach nad długowiecznością

Od tego czasu C. elegans ugruntował sobie pozycję jako ważny obiekt badań nad długowiecznością. Wszystko wskazuje na to, że około pół miliarda lat temu mieliśmy z tym gatunkiem wspólnego przodka [13]. Po dziś dzień materiał genetyczny tych malutkich nicieni jest mniej więcej w połowie taki sam jak u człowieka [10]. Atutem C. elegans jest krótki okres życia – tylko 2-3 tygodnie, który pozwala naukowcom na szybką ocenę efektów wprowadzonych modyfikacji genetycznych czy żywieniowych [10]. Pod tym względem nicienie mają zdecydowaną przewagę nad ludźmi, których opisuje się jako „niełatwy obiekt badań, zarówno z powodów etycznych, jak i praktycznych” [10].

Czy warto badać S. cerevisiae w kontekście długowieczności?

Jeszcze prostszym, bo jednokomórkowym, organizmem modelowym, są drożdże Saccharomyces cerevisiae (Zdjęcie 2) [14].

W 1959 r. odkryto, że wbrew temu, co wcześniej zakładano, drożdże nie są nieśmiertelne [15]. Ich komórki nie mogą dzielić się w nieskończoność – liczba podziałów jest ograniczona [15]. Z ewolucyjnego punktu widzenia S. cerevisiae to obiekt badań jeszcze bardziej odległy od człowieka niż C. elegans [16]. Wspólnego przodka mieliśmy z drożdżami aż miliard lat temu [16], a DNA mamy takie samo tylko w mniej więcej 30% [17]. Ich ogromną zaletą są natomiast mikroskopijne rozmiary i bardzo krótki okres życia, umożliwiające prowadzenie badań wysokoprzepustowych, w ramach których w ciągu jednego dnia, pod kątem potencjału wydłużania życia, przetestować można ponad tysiąc różnych związków [18]. Może się oczywiście zdarzyć, że takie nowo odkryte związki długowieczności okażą się skuteczne tylko u drożdży. Jednak nawet jeśli nie uda się odtworzyć ich korzystnego wpływu na długość życia w badaniach z udziałem ludzi, nie musi to oznaczać, że będą bezużyteczne. Przy produkcji piwa ich udział może być przecież nieoceniony [17].

Czy myszy to dobry organizm modelowy?

Okres życia drożdży wynosi kilka dni, nicieni – kilka tygodni. Wśród innych istotnych organizmów modelowych wymienić można muszki owocówki, które żyją kilka miesięcy oraz myszy, które żyją kilka lat [17]. Te ostatnie miały wspólnego przodka z człowiekiem 75 milionów lat temu [19], tuż po wyginięciu dinozaurów, kiedy to nastąpiła istna eksplozja różnorodności biologicznej ssaków. DNA myszy i ludzi jest identyczne mniej więcej w 85%, z zastrzeżeniem, że te 15% robi jednak wielką różnicę [10].

W porównaniu z gryzoniami człowiek jest organizmem bardziej złożonym nie tylko pod względem budowy anatomicznej, ale również na poziomie komórkowym [20]. Środowisko naukowe niejednokrotnie miało okazję się przekonać, że dane z badań na zwierzętach laboratoryjnych ciężko jest ekstrapolować na organizm człowieka [21]. Spośród leków onkologicznych, które okazują się skuteczne u myszy, do fazy badań klinicznych z udziałem ludzi dociera tylko niecałe 10% [22]. Egzaminu nie zdały też setki z pozoru obiecujących leków na chorobę Alzheimera [23]. Cytując artykuł opublikowany w 2017 r. na łamach czasopisma Trends in Biotechnology: „Ludzie to nie ogromne nicienie, czy duże myszy” [24]. Jesteśmy natomiast dużymi ssakami naczelnymi.

Małpy i psy – bliscy kuzyni człowieka w badaniach nad starzeniem

Makaki królewskie również należą do organizmów modelowych wykorzystywanych w badaniach nad starzeniem [25]. Długość ich życia wynosić może nawet do 40 lat, toteż prace badawcze z ich udziałem są bardziej rozciągnięte w czasie [25]. Aż 93% DNA tych zwierząt jest takie samo, jak u człowieka [26], co może wzbudzać obawy natury etycznej.

Z etycznego punktu widzenia takie eksperymenty są tym bardziej problematyczne, im większe jest genetyczne podobieństwo między danym organizmem modelowym i człowiekiem. Ze względu na uwarunkowania kulturowe można by przypuszczać, że najbardziej kontrowersyjne powinny być badania na psach. Powstają jednak inicjatywy obywatelskie, w ramach których właściciele sami zgłaszają swoich czworonogów do udziału w nieinwazyjnych eksperymentach [27]. Właśnie na takiej zasadzie prowadzi się, na przykład, badania genetyczne na psach, które dożywają wieku od 25 lat w górę [27]. Niestety taka długowieczność nie jest u psów normą, bo aż 99,9% osobników tego gatunku nie cieszy się wcale długim życiem w zdrowiu.

Wśród psów czystej rasy notorycznym problemem są obciążenia genetyczne [29], przez co żyją one średnio o ponad rok krócej niż psy ras mieszanych [28]. Podobnie jak ludzie psy również zmagają się na starość ze schorzeniami związanymi z wiekiem, typu choroby zapalne stawów, rak, zaćma, choroby nerek, zanik mięśni itp. [30] Na postępy w badaniach nad długowiecznością psów nie można patrzeć tylko przez pryzmat przekładalności tych wyników na organizm człowieka. Nieodłączną wartością takich odkryć jest bowiem ich potencjalny korzystny wpływ na jakość i długość życia naszych czworonogich przyjaciół, których populacja, w samym tylko USA, liczy sobie aż 70 milionów osobników [31].

Źródło: nutritionfacts.org

STRESZCZENIE:

Do badań nad długowiecznością wykorzystuje się organizmy od drożdży po małpy. Drożdże pozwalają na szybkie testy – w jeden dzień można sprawdzić tysiące związków. Nicienie C. elegans żyją tylko kilka tygodni, ale dzielą z człowiekiem połowę genów. Muszki owocówki i myszy natomiast są bardziej złożone – myszy mają aż 85% wspólnego DNA z nami, choć wciąż bywają zawodne jako modele. Małpy, mimo 93% zgodności genetycznej, budzą wątpliwości etyczne. Psy badane są coraz częściej dobrowolnie, a analizy z ich udziałem mogą pomóc zarówno im, jak i ludziom. Zaciekawił Cię temat badań nad długowiecznością? Więcej ciekawostek znajdziesz w naszym artykule!

The post Jakie organizmy modelowe wykorzystuje się w badaniach nad długowiecznością? first appeared on Akademia Siła Roślin.

Artykuł Jakie organizmy modelowe wykorzystuje się w badaniach nad długowiecznością? pochodzi z serwisu Akademia Siła Roślin.

Ponad 2000 lat temu Hipokrates powiedział: „Gdybyśmy mogli każdemu człowiekowi zapewnić odpowiednią ilość pożywienia i aktywności fizycznej, nie za dużo i nie za mało, mielibyśmy w zanadrzu najbezpieczniejszą drogę do zdrowia” [1]. A co „odpowiednia ilość” oznacza w przypadku wody? Picie wody opisywane jest jako temat bagatelizowany i niedoceniany, któremu w badaniach naukowych poświęca się niewystarczająco uwagi [1]. Jednak wiele publikacji podkreślających istotne znaczenie odpowiedniego nawodnienia sfinansowanych zostało przez producentów wody butelkowanej [2]. Jak się okazuje, ogólnie przyjęte „przynajmniej osiem szklanek wody dziennie” nie znajduje mocnego poparcia w badaniach naukowych [1].

Skąd wobec tego wzięło się to zalecenie [3]? Wszystko zaczęło się od publikacji z 1921 r., której autor zmierzył swój mocz i pot, a następnie obliczył, że ilość wody jaką tracimy w ciągu dnia jest równa mniej więcej 3% naszej masy ciała, czyli około ośmiu szklankom [4]. Oznacza to, że przez długi czas zalecenia w zakresie spożycia wody oparte były na doświadczeniach jednej osoby [3].

Obecnie mamy jednak dowody, z których wynika, że picie niewystarczających ilości wody może wiązać się ze zwiększeniem ryzyka wystąpienia problemów zdrowotnych takich jak: upadki i złamania kości wśród osób starszych, udar cieplny, choroby serca, płuc i nerek, kamienie nerkowe, rak pęcherza i jelita grubego, infekcje dróg moczowych, zaparcia, suchość w jamie ustnej, ubytki w zębach, osłabienie odporności oraz zaćma [5].

Problem z tymi badaniami polega na tym, że niskie spożycie wody idzie w parze z wieloma innymi niezdrowymi nawykami, w tym z niskim spożyciem owoców i warzyw, wyższym spożyciem fast foodów, czy niższą częstotliwością zakupów na targowiskach i bazarach [6]. A kto pije najwięcej wody? Osoby, które dbają o regularną aktywność fizyczną, co przecież samo w sobie przekłada się na niższe ryzyko rozwoju chorób.

Ostatecznie rozstrzygnąć tę kwestię mogą tylko duże i kosztowne badania randomizowane [7]. Niestety jako że wody nie można opatentować, mało prawdopodobne jest, by takie badania doszły do skutku [7]; w końcu kto by za nie zapłacił? Pozostają nam więc badania, w których niskie spożycie wody powiązano z rozwojem chorób [7]. Pytanie tylko, czy ludzie są chorzy, bo piją mało wody, czy może raczej piją mało wody, ponieważ są chorzy [7]. W kilku dużych badaniach prospektywnych zmierzono spożycie płynów uczestników, zanim jeszcze zapoczątkowały się u nich procesy chorobowe. Przykładowo: w badaniu z Uniwersytetu Harvarda, z udziałem 48 000 mężczyzn, wykazano, że każda dodatkowa szklanka płynów dziennie obniża ryzyko rozwoju raka pęcherza o 7% [8]. Oznacza to, że wysokie spożycie wody, na przykład te osiem szklanek dziennie, może obniżyć ryzyko rozwoju raka pęcherza o ok. 50%, potencjalnie ratując życie tysiącom ludzi [8].

W artykule towarzyszącym autorzy zauważają, że strategie w zakresie profilaktyki najpowszechniejszych na Zachodzie rodzajów nowotworów są w zasadzie proste [9]. W profilaktyce raka płuc należy rzucić palenie, raka piersi ‒ utrzymywać zdrową masę ciała i dbać o aktywność fizyczną, a raka skóry ‒ unikać ekspozycji na słońce [9]. Teraz mamy jeszcze taki z pozoru łatwy sposób na obniżenie ryzyka zachorowania na raka pęcherza: pić więcej płynów [9].

Najlepszych dowodów w tym zakresie dostarczyło nam badanie z 2002 r. [10]: Adventist Health Study, z udziałem 20 000 kobiet i mężczyzn. Połowa uczestników była na diecie wegetariańskiej, co oznacza, że jedli więcej owoców i warzyw, czym automatycznie zwiększali swoją dzienną podaż wody [10]. W badaniu wykazano, że w przypadku osób, które piły co najmniej pięć szklanek wody dziennie ryzyko śmierci w wyniku choroby niedokrwiennej serca było mniej więcej dwa razy niższe niż w przypadku osób, które piły dwie szklanki lub mniej [10]. Podobnie jak w badaniu z Uniwersytetu Harvarda tutaj również kontrolowano wszelkie czynniki dodatkowe, takie jak dieta, czy aktywność fizyczna [10]. Autorzy podsumowali więc, że mogła to być zasługa samej wody, a konkretnie jej właściwości rozrzedzających krew [10].

W oparciu o najlepsze, dostępne na chwilę obecną dowody Europejski Urząd ds. Bezpieczeństwa Żywności, U.S. Institute of Medicine i Światowa Organizacja Zdrowia opracowały zalecenia w zakresie spożycia wody. Wynika z nich, że kobiety powinny wypijać 2-2,7 litra, czyli 8-11 szklanek, wody dziennie [10]. Dla mężczyzn zalecane dzienne spożycie wody wynosi 10-15 szklanek [10]. Chodzi tutaj jednak o wodę ze wszystkich źródeł razem wziętych, nie tylko napojów, a przecież sama woda, którą pozyskujemy z jedzenia plus ta produkowana przez nasz organizm to w sumie mniej więcej litr dziennie [10]. Oznacza to, że, przy założeniu umiarkowanej aktywności fizycznej, przy umiarkowanej temperaturze otoczenia, kobiety powinny wypijać 4-7 szklanek wody dziennie, a mężczyźni ‒ 6-11 [10].

Nasze spożycie płynów nie musi się ograniczać do czystej wody. Nawadniająco działają również inne napoje, w tym te zawierające kofeinę [10]. Wyjątek stanowią napoje alkoholowe, typu wino czy alkohole wysokoprocentowe [10]. Po piwie bilans nawodnienia pozostaje dodatni, ale na przykład wino działa już odwadniająco [10]. Należy zaznaczyć, że w przytoczonych wyżej badaniach nad rakiem [8] i chorobą niedokrwienną serca [10] odnotowane korzyści dotyczyły zwiększenia spożycia konkretnie wody, nie innych napojów. Uczestnikami były tu jednak osoby zmagające się z chorobami serca i nerek. Osoby zdrowe cieszyć się mogą wodą w postaci różnych napojów: 4-7 szklanek dziennie w przypadku kobiet i 6-11 szklanek w przypadku mężczyzn.

Źródło: nutritionfacts.org

The post Ile powinno wynosić nasze dzienne spożycie wody? first appeared on Akademia Siła Roślin.

Artykuł Ile powinno wynosić nasze dzienne spożycie wody? pochodzi z serwisu Akademia Siła Roślin.