Dalsza część artykułu znajduje się pod materiałem wideo
- Mechaniczna stymulacja kości spowolniła oznaki starzenia u myszy i wydłużyła ich życie o blisko 80 dni.
- Osteocyty reagują na obciążenia dzięki białku PIEZO1, a jego brak prowadził u myszy do szybszego starzenia, stanów zapalnych oraz skrócenia życia.
- Pobudzone kości uwalniają białko PEDF, które działa przeciwzapalnie i ochronnie, jednak skuteczność tej metody w wydłużaniu życia potwierdzono dotąd wyłącznie u myszy.
Kości mogą wpływać na tempo starzenia
Kości nie tylko podtrzymują całe ciało, ale także mogą wpływać na tempo starzenia się. Pod wpływem ćwiczeń uwalniają się z nich substancje, które korzystnie działają na inne narządy. W eksperymentach na myszach mechaniczna stymulacja kości wydłużyła życie zwierząt o blisko 80 dni.
Wyniki badania, przeprowadzonego przez naukowców z Southern Medical University w Chinach, opublikowano w czasopiśmie "Cell Metabolism".
Jak przypomnieli autorzy, od dawna wiadomo, że aktywność fizyczna pomaga zachować zdrowie w starszym wieku, zmniejsza ryzyko wielu chorób i sprzyja długowieczności. Nie jest jednak do końca jasne, jakie mechanizmy odpowiadają za te korzyści. Dotychczas naukowcy przypisywali je przede wszystkim mięśniom, które podczas wysiłku uwalniają do krwi substancje wpływające na funkcjonowanie innych organów.
Jak kości reagują na wysiłek fizyczny?
Autorzy nowego badania postanowili sprawdzić, czy podobną rolę mogą odgrywać kości. Podczas chodzenia, biegania czy podnoszenia ciężarów są one poddawane różnym obciążeniom mechanicznym. Osteocyty, czyli komórki tkanki kostnej, dzięki specjalnym białkom (np. PIEZO1) wykrywają działające na kości siły i uruchamiają odpowiednie reakcje biologiczne.
Aby sprawdzić, czy ma to znaczenie dla starzenia się organizmu, badacze przeprowadzili eksperyment na myszach. Zwierzęta miały 10 miesięcy, czyli były w wieku średnim.
Brak białka PIEZO1 przyspieszył starzenie
Poprzez modyfikacje genetyczne naukowcy wyłączyli w osteocytach gryzoni gen odpowiedzialny za produkcję białka PIEZO1. Po pięciu miesiącach myszy te wykazywały znacznie więcej oznak starzenia niż osobniki z grupy kontrolnej. Miały gorszą pamięć, słabszą koordynację ruchową i mniejszą sprawność. W ich mózgach, wątrobach, kościach i innych narządach stwierdzono więcej starzejących się komórek i oznak stanu zapalnego. Pogorszyła się również ich zdolność do regulowania poziomu glukozy we krwi.
Zmiany te wpłynęły także na długość życia. Samce bez białka PIEZO1 w osteocytach żyły o 13,2 proc. krócej niż myszy z grupy kontrolnej, a samice o 10,7 proc.
Mechaniczna stymulacja kości starych myszy
W kolejnym eksperymencie autorzy sprawdzili, czy pobudzanie kości może przynieść odwrotny efekt, czyli spowolnić starzenie się organizmu. Tym razem wykorzystali myszy stare - 20-miesięczne. Przez cztery miesiące dwa razy w tygodniu poddawali ich kości piszczelowe kontrolowanemu obciążeniu (naciskowi).
Po tym czasie okazało się, że zwierzęta z tej grupy osiągały lepsze wyniki w testach pamięci, sprawności ruchowej i siły mięśniowej. Miały też mocniejsze kości, lepszą tolerancję glukozy, mniej oznak starzenia w różnych narządach i mniejszy stan zapalny.
Co najważniejsze, żyły o blisko 80 dni dłużej niż zwierzęta z grupy kontrolnej. Dotyczyło to zarówno samców, jak i samic.
Białko PEDF chroni organizm
Badacze ustalili, w jaki sposób uciskanie kości piszczelowych może wpływać na tak odległe organy, jak mózg czy wątroba. Okazało się, że pobudzone mechanicznie osteocyty uwalniają do krwi substancje, które docierają do innych części organizmu i ograniczają zachodzące w nich procesy starzenia. Jedną z najważniejszych jest białko PEDF, uczestniczące w procesach przeciwzapalnych i ochronnych.
Dalsze eksperymenty potwierdziły, że stymulacja kości zwiększała stężenie PEDF we krwi myszy. Z kolei dożylne podawanie tego białka starym osobnikom przynosiło efekty podobne do tych, które występowały po obciążaniu kości.
Korzystny wpływ na układ odpornościowy
Okazało się także, że pobudzanie osteocytów korzystnie wpływało na układ immunologiczny. W szpiku kostnym starych myszy zaczęło powstawać więcej komórek odpornościowych typowych dla młodych zwierząt, a mniej tych, które sprzyjają przewlekłym stanom zapalnym związanym ze starzeniem.
Wstępne wyniki badań dotyczących ludzi
Badacze przeprowadzili również wstępne analizy dotyczące ludzi. Stwierdzili, że stężenie PEDF w naszej krwi zmniejsza się wraz z wiekiem, a szczególnie niskie jest u osób z osteoporozą. W doświadczeniach na modelu ludzkiej chrząstki białko to ograniczało natomiast oznaki starzenia komórek i chroniło tkankę przed uszkodzeniami.
Możliwe metody spowalniania starzenia
Autorzy chcieliby, aby w przyszłości ich odkrycie pomogło w opracowaniu metod spowalniania starzenia, głównie u osób, które z powodu chorób, niepełnosprawności lub podeszłego wieku nie mogą regularnie ćwiczyć. Jedną z opcji byłoby mechaniczne pobudzanie ich kości, inną - wykorzystanie PEDF.
Naukowcy zastrzegli jednak, że na razie wydłużenie życia dzięki takiej stymulacji wykazano wyłącznie u myszy. Nie wiadomo, czy podobne rezultaty będzie można uzyskać u ludzi.
Zobacz także:
- Trudne doświadczenia z dzieciństwa przyspieszają starzenie? "To nie jest prosta historia"
- Kobiety starzeją się wolniej od mężczyzn. Jest jeden haczyk. "Skłania do refleksji nad menopauzą"
- Jak nie zestarzeć się zbyt szybko i cieszyć się zdrowiem? "Najważniejsze są dwa filary"