Starzenie organizmu może zaczynać się znacznie wcześniej, niż przez lata sądzili naukowcy. W jednym z największych badań nad biologią starzenia przeanalizowano ponad 7 milionów komórek z 21 narządów, tworząc szczegółową mapę zmian zachodzących w organizmie wraz z wiekiem. Wyniki pokazują, że proces starzenia przebiega jednocześnie w wielu tkankach i zaczyna się wcześniej, niż dotąd przypuszczano.
W całym projekcie badawczym naukowcy zbadali łącznie ponad 10 milionów jąder komórkowych, analizując zmiany w DNA i strukturze komórek. Powstał jeden z najbardziej szczegółowych atlasów starzenia organizmu ssaków, który może pomóc w opracowaniu terapii spowalniających choroby związane z wiekiem. Badanie przeprowadzono na myszach – jednym z najczęściej wykorzystywanych modeli w badaniach biomedycznych nad starzeniem.
Powstał jeden z najbardziej szczegółowych atlasów starzenia komórek
Powstał jeden z najbardziej szczegółowych atlasów starzenia organizmu. Naukowcy z Rockefeller University pod kierunkiem biologa Junyue Cao przeanalizowali miliony komórek z różnych tkanek, aby sprawdzić, jak zmienia się ich liczba i aktywność wraz z wiekiem. Badanie przeprowadzono na myszach, analizując komórki pochodzące z 21 typów tkanek.
Naukowcy badali organizmy w trzech etapach życia:
- w młodym wieku dorosłym,
- w wieku średnim,
- w późnej starości.
Dzięki temu mogli obserwować, które populacje komórek zmieniają się w trakcie starzenia oraz jak te zmiany przebiegają w różnych narządach. Łącznie zidentyfikowano 536 głównych typów komórek oraz 1828 bardziej szczegółowych podtypów, co pozwoliło stworzyć wyjątkowo dokładny obraz procesów biologicznych zachodzących w starzejącym się organizmie myszy.
Jedna czwarta komórek zmienia się wraz z wiekiem – pokazuje nowe badanie
Jednym z najważniejszych wniosków badania było odkrycie, że starzenie nie polega wyłącznie na pogarszaniu się funkcjonowania komórek. W wielu przypadkach zmienia się także ich liczba. Analiza wykazała, że około jedna czwarta typów komórek w organizmie zmienia swoją liczebność wraz z wiekiem. W niektórych tkankach oznacza to stopniowy spadek liczby komórek odpowiedzialnych za prawidłowe funkcjonowanie narządów.
Przykładowo:
- w mięśniach i nerkach część komórek stopniowo zanika,
- jednocześnie zwiększa się liczba komórek układu odpornościowego.
Zdaniem badaczy wskazuje to, że starzenie jest dynamicznym procesem przebudowy tkanek, a nie jedynie stopniowym „zużywaniem się” organizmu.
Starzenie zachodzi jednocześnie w wielu narządach
Badanie przyniosło również ważną obserwację dotyczącą sposobu, w jaki zmiany zachodzą w różnych częściach ciała. Okazało się, że te same typy komórek mogą jednocześnie zwiększać lub zmniejszać swoją liczebność w kilku różnych narządach. Innymi słowy, starzenie przebiega w sposób skoordynowany w całym organizmie.
Choć badanie przeprowadzono na myszach, naukowcy podkreślają, że wiele podstawowych mechanizmów biologicznych starzenia jest podobnych u ssaków, co pozwala traktować takie modele jako ważne narzędzie do badania procesów zachodzących także w organizmie człowieka.
Może to oznaczać, że proces starzenia jest regulowany przez wspólne sygnały biologiczne, które oddziałują na wiele tkanek naraz. Jednym z kandydatów są czynniki krążące we krwi, takie jak cząsteczki sygnałowe układu odpornościowego. Jeśli ta hipoteza się potwierdzi, w przyszłości możliwe może być opracowanie terapii wpływających na starzenie wielu narządów jednocześnie.
Jak zmienia się DNA w starzejących się komórkach
Naukowcy analizowali nie tylko liczbę komórek, ale także zmiany zachodzące w strukturze DNA. W badaniu zastosowano metodę pozwalającą sprawdzić, które fragmenty genomu są aktywne w poszczególnych komórkach.
Analiza wykazała szeroko zakrojone zmiany w tzw. dostępności chromatyny, czyli sposobie, w jaki DNA jest upakowane w komórce. Tego typu procesy określa się jako przebudowę chromatyny.
Zmiany te wpływają na to, które geny są aktywne, a które pozostają wyciszone. W efekcie mogą zmieniać sposób funkcjonowania komórek i całych tkanek w starzejącym się organizmie. W badaniu zidentyfikowano ponad 1,3 miliona elementów regulacyjnych DNA, z których część wykazywała wyraźne zmiany wraz z wiekiem.
Układ odpornościowy może napędzać proces starzenia
Szczególnie wyraźne zmiany obserwowano w komórkach układu odpornościowego. W wielu tkankach z wiekiem rosła liczba komórek związanych z reakcjami zapalnymi. Proces ten bywa określany przez naukowców jako „inflammaging”, czyli przewlekły stan zapalny towarzyszący starzeniu organizmu.
W analizowanych komórkach pojawiały się także sygnały związane z działaniem cytokin, czyli cząsteczek regulujących pracę układu odpornościowego. Mogą one odgrywać rolę w koordynowaniu zmian zachodzących w różnych narządach.
Starzenie komórek przebiega inaczej u kobiet i mężczyzn
Badanie pokazało również, że starzenie może przebiegać inaczej w zależności od płci. Około 40 procent zmian związanych ze starzeniem komórek miało charakter zależny od płci. Oznacza to, że te same typy komórek mogą starzeć się w różnym tempie w organizmach żeńskich i męskich.
W szczególności różnice dotyczyły komórek układu odpornościowego oraz zmian w aktywności DNA. Zdaniem badaczy takie różnice mogą częściowo tłumaczyć, dlaczego kobiety częściej zapadają na choroby autoimmunologiczne, a przebieg niektórych chorób związanych z wiekiem różni się między płciami.
Naukowcy udostępnili publiczny atlas starzenia komórek
Jednym z efektów badania jest stworzenie publicznego atlasu starzenia komórek, który udostępniono naukowcom na całym świecie w serwisie epiage.net. Baza danych zawiera szczegółowe informacje o:
- tysiącach typów komórek,
- zmianach w ich liczebności wraz z wiekiem,
- zmianach w aktywności DNA w różnych tkankach.
Dzięki temu inne zespoły badawcze mogą wykorzystywać te dane do dalszych analiz oraz badań nad mechanizmami starzenia.
Czy medycyna będzie mogła spowolnić starzenie?
Starzenie jest jednym z najważniejszych czynników ryzyka wielu chorób – od nowotworów po choroby serca i demencję. Dlatego coraz więcej naukowców zastanawia się, czy zamiast leczyć poszczególne choroby, nie lepiej byłoby wpływać na sam proces starzenia.
Jeśli udałoby się zidentyfikować kluczowe mechanizmy biologiczne odpowiedzialne za starzenie komórek, możliwe byłoby opracowanie terapii, które jednocześnie zmniejszałyby ryzyko wielu chorób związanych z wiekiem. Autorzy badania podkreślają jednak, że obecne wyniki są dopiero początkiem dalszych analiz. Stworzony atlas ma przede wszystkim pomóc w zrozumieniu, które komórki i które elementy DNA odgrywają kluczową rolę w starzeniu organizmu.
Źródła
Lu Z., Zhang Z., Xu Z., Abdulraouf A., Zhou W., Cao J., “Organism-wide cellular dynamics and epigenomic remodeling in mammalian aging”, Science, 2026.
Materiał chroniony prawem autorskim - wszelkie prawa zastrzeżone.
Dalsze rozpowszechnianie artykułu za zgodą wydawcy INFOR PL S.A. Kup licencję.
Wpisz adres e-mail wybranej osoby, a my wyślemy jej bezpłatny dostęp do tego artykułu