Πώς το γήρας μεταβάλλει το κυκλοφορικό σύστημα
Νέες στρατηγικές για την ανίχνευση των πρώιμων προειδοποιητικών σημείων της ανθυγιεινής γήρανσης πολύ πριν την εμφάνιση των συμπτωμάτων, θα μπορούσε να οδηγήσει στην πρόληψη ασθενειών όπως ο καρκίνος ή τα αυτοάνοσα νοσήματα.
Η δεξαμενή των αιμοποιητικών βλαστικών κυττάρων συρρικνώνεται με την ηλικία. Κυριαρχούν όλο και περισσότερο τα βλαστικά κύτταρα που παράγουν ανοσοκύτταρα, τα οποία συνδέονται με χρόνιες φλεγμονές.
Σχεδόν όλοι οι 60χρονοι που συμμετείχαν σε μελέτη παρουσίασαν αυτή την αλλαγή.
Η ανακάλυψη αυτή θα μπορούσε να βοηθήσει στην εξήγηση των χρόνιων φλεγμονών που εμφανίζονται με την πάροδο της ηλικίας και μας κάνουν πιο ευάλωτους στις ασθένειες. Θα μπορούσε επίσης να συμβάλει στην αναγνώριση πρώιμων προειδοποιητικών σημείων για ανθυγιεινές διαδικασίες γήρανσης πολύ πριν από την εμφάνιση συμπτωμάτων ή την ανάπτυξη καρκίνου του αίματος.
Μια νέα μελέτη στο επιστημονικό περιοδικό “Nature” εξηγεί πώς η γήρανση μεταμορφώνει το κυκλοφορικό σύστημα. Τόσο στους ανθρώπους όσο και στα ποντίκια, μερικοί κλώνοι βλαστικών κυττάρων εκτοπίζουν τους γείτονές τους και σταδιακά αναλαμβάνουν την παραγωγή αίματος.
Η δεξαμενή των αιμοποιητικών βλαστικών κυττάρων συρρικνώνεται και κυριαρχείται από κλώνους που έχουν προτίμηση στην παραγωγή μυελοειδών κυττάρων, δηλαδή ανοσοκυττάρων που σχετίζονται με χρόνιες φλεγμονές.
Οι αλλαγές ήταν ανιχνεύσιμες στην ηλικία των 50 ετών. Στην ηλικία των 60 ετών παρατηρήθηκαν σε σχεδόν όλους τους συμμετέχοντες. Οι συγγραφείς της μελέτης υποθέτουν ότι η απώλεια της ποικιλομορφίας των κλώνων μπορεί να συμβάλλει στην εξήγηση της «φλεγμονώδους γήρανσης», της χρόνιας φλεγμονής που εμφανίζεται με την ηλικία και μπορεί να μας κάνει πιο ευάλωτους σε ασθένειες.
Η ομάδα παρατήρησε αυτό το μοτίβο τόσο σε ποντίκια όσο και σε ανθρώπους. Αυτό υποδηλώνει ότι τα αποτελέσματα είναι ένα βασικό χαρακτηριστικό της γήρανσης του αίματος σε διάφορα είδη.
Η εργασία αυτή θα μπορούσε να οδηγήσει σε νέες στρατηγικές για την ανίχνευση των πρώιμων προειδοποιητικών σημείων της ανθυγιεινής γήρανσης πολύ πριν την εμφάνιση των συμπτωμάτων, με σκοπό την πρόληψη ασθενειών όπως ο καρκίνος ή οι αυτοάνοσες ασθένειες.
Ανοίγει επίσης δυνατότητες για τη μελέτη της αποτελεσματικότητας των θεραπειών αναζωογόνησης στον άνθρωπο, οι οποίες μέχρι τώρα έχουν μελετηθεί κυρίως σε ζώα.
“Τα αιμοποιητικά μας βλαστοκύτταρα ανταγωνίζονται για την επιβίωση. Στη νεότητα, αυτός ο ανταγωνισμός δημιουργεί ένα πλούσιο, ποικιλόμορφο οικοσύστημα, ενώ με την ηλικία μερικά από αυτά εξαλείφονται εντελώς.
Λίγα βλαστοκύτταρα αναλαμβάνουν τον έλεγχο και εργάζονται ιδιαίτερα σκληρά για να αντισταθμίσουν αυτό το φαινόμενο. Αυτό μειώνει την ποικιλομορφία, με αρνητικές επιπτώσεις στην ανθεκτικότητα του αιματοποιητικού συστήματος.
Τα ποικιλόμορφα βλαστοκύτταρα μπορούν να ανταποκριθούν σε διαφορετικές πιέσεις, οπότε η κυριαρχία μιας χούφτας κλώνων καθιστά ολόκληρο το σύστημα πιο ευάλωτο”, εξηγεί ο Lars Velten, επικεφαλής ομάδας στο Κέντρο Γενωμικής Ρύθμισης (CRG) της Βαρκελώνης και ένας από τους επικεφαλής της μελέτης.
Σε νεαρή ηλικία, κάθε άνθρωπος έχει μεταξύ 50.000 και 200.000 ενεργά αιμοποιητικά βλαστοκύτταρα, τα οποία παράγουν καθημερινά μεταξύ 100 και 200 δισεκατομμύρια νέα αιμοσφαίρια. Στην τρέχουσα εργασία, η ομάδα επικεντρώθηκε στις επιμεταλλάξεις.
Πρόκειται για αλλαγές στις χημικές επισημάνσεις του DNA, που ονομάζονται επίσης μεθυλίωση του DNA. Αφήνουν ένα μόνιμο, φυσικό “barcode”, το οποίο οι ερευνητές μπορούν να διαβάσουν για να προσδιορίσουν τη θέση κάθε κυττάρου στο γενεαλογικό δέντρο.
“Τα κύτταρά μας φέρουν γενετικές αλλαγές που μας κάνουν μοναδικά άτομα. Αλλά είμαστε επίσης ένα μωσαϊκό επιγενετικών αλλαγών. Ομάδες κυττάρων, ακόμη και αν τελικά εκτελούν διαφορετικές λειτουργίες, φέρουν γραμμωτούς κώδικες μεθυλίωσης που τις συνδέουν με ένα κοινό πρόγονο βλαστοκύτταρο. Είμαστε επιτέλους σε θέση να δημιουργήσουμε το επιγενετικό γενεαλογικό δέντρο διαβάζοντας πληροφορίες που είναι γραμμένες απευθείας στο DNA κάθε κυττάρου”, λέει ο Alejo Rodriguez-Fraticelli, επίσης ένας από τους επικεφαλής της μελέτης.
Οι ερευνητές ανέπτυξαν μια νέα τεχνική που ονομάζεται EPI-Clone, με την οποία μπορούν να διαβάσουν τους κωδικούς μεθυλίωσης μεμονωμένων κυττάρων. Με τη βοήθειά της, ανακατασκεύασαν την ιστορία της αιμοποίησης σε ποντίκια και ανθρώπους και μπόρεσαν έτσι να καταλάβουν ποια βλαστοκύτταρα συνέβαλαν στην αιμοποίηση και ποια αποσύρθηκαν με την πάροδο του χρόνου.
“Η μεθυλίωση του DNA λειτουργεί σαν ένα είδος δυαδικού κώδικα. Σε κάθε θέση του γονιδιώματος, ένα σημείο είναι είτε μεθυλιωμένο είτε όχι, όπως το 1 ή το 0″, εξηγεί ο Michael Scherer, βιοπληροφορικός και συν-πρώτος συγγραφέας της μελέτης, ο οποίος ηγήθηκε της εργασίας στο CRG και τώρα ερευνά στο Γερμανικό Κέντρο Έρευνας Καρκίνου (DKFZ). «Αυτή η απλή πληροφορία on-off μπορεί να μετατραπεί σε έναν φυσικό γραμμωτό κώδικα, τον οποίο κάθε βλαστικό κύτταρο μεταβιβάζει στους απογόνους του.
Πριν από πέντε χρόνια, δεν θα θεωρούσα δυνατή μια τέτοια ανάλυση σε επίπεδο μεμονωμένων κυττάρων και σε δεκάδες χιλιάδες κύτταρα. Πρόκειται για μια τεράστια τεχνολογική πρόοδο”, προσθέτει ο Scherer.
Στο νεαρό αίμα, χιλιάδες διαφορετικά βλαστοκύτταρα συνέβαλαν σε μια πλούσια και ποικίλη δεξαμενή ερυθρών και λευκών αιμοσφαιρίων, καθώς και αιμοπεταλίων. Ωστόσο, το EPI-Clone έδειξε ότι σε ηλικιωμένα ποντίκια έως και το 70% των βλαστικών κυττάρων του αίματος ανήκαν σε λίγες μόνο δεκάδες κλώνους, σε σύγκριση με περίπου το 50% σε νεότερα ποντίκια.
Στους ανθρώπους, η εικόνα είναι παρόμοια, αν και το ακριβές ποσοστό ποικίλλει στους δώδεκα υγιείς δότες (ηλικίας μεταξύ 35 και 70 ετών) που συμμετείχαν στη μελέτη. Οι ερευνητές έδειξαν ότι στα 50 χρόνια πολλά αιμοποιητικά βλαστοκύτταρα αρχίζουν να εξαφανίζονται και οι μεγαλύτεροι κλώνοι παίρνουν το πάνω χέρι, ενώ αυτή η αλλαγή γίνεται ακόμη πιο εμφανής στα 60 χρόνια και μετά.
“Η μετάβαση από την ποικιλομορφία στην κυριαρχία δεν είναι τυχαία, αλλά συμβαίνει με τη ακρίβεια ενός ρολογιού”, λέει ο Indranil Singh, συν-πρώτος συγγραφέας της μελέτης και διδακτορικός φοιτητής στο IRB Barcelona. “Στα 50 μπορείς ήδη να δεις πώς αρχίζει και μετά τα 60 είναι σχεδόν αναπόφευκτο”.
Η μελέτη διαπίστωσε επίσης ότι ορισμένοι κλώνοι βλαστικών κυττάρων παρουσίαζαν μεταλλάξεις που σχετίζονται με την κλωνική αιμοποίηση, μια διαδικασία κατά την οποία ορισμένα βλαστικά κύτταρα του αίματος αποκτούν μεταλλάξεις που τους επιτρέπουν να αναπτύσσονται και να πολλαπλασιάζονται ταχύτερα από άλλα.
Το φαινόμενο αυτό εμφανίζεται συχνότερα με την ηλικία και έχει αποδειχθεί ότι αυξάνει τον κίνδυνο καρδιακών παθήσεων, εγκεφαλικών επεισοδίων και λευχαιμίας.
Ωστόσο, πολλοί από τους κυρίαρχους κλώνους που εντοπίστηκαν από το EPI-Clone δεν παρουσίαζαν καθόλου γνωστές μεταλλάξεις, γεγονός που υποδηλώνει ότι η κλωνική επέκταση είναι ένα γενικό χαρακτηριστικό των γηράσκοντων αιμοσφαιρίων.
Μετά από την κατάλληλη κλινική έρευνα, οι γιατροί θα μπορούσαν κάποια μέρα να χρησιμοποιήσουν τη συμπεριφορά των κλώνων για την έγκαιρη διάγνωση. Έτσι, θα έχουν τη δυνατότητα να παρακολουθούν τη γήρανση του αποθέματος αιμοποιητικών βλαστικών κυττάρων ενός ατόμου, χρόνια πριν από την εκδήλωση μιας νόσου. Σε άτομα με ταχύτερη απώλεια της ποικιλομορφίας θα μπορούσαν να συνιστώνται προληπτικά μέτρα.
Οι ερευνητές παρατήρησαν επίσης ότι τόσο στους ηλικιωμένους όσο και στα ποντίκια, πολλοί από τους κυρίαρχους κλώνους εμφανίζουν προτίμηση για την παραγωγή μυελοειδών κυττάρων. Πρόκειται για κύτταρα του ανοσοποιητικού συστήματος που συνδέονται με χρόνιες φλεγμονές.
Προηγούμενες μελέτες σε ποντίκια είχαν δείξει ότι η επιλεκτική αφαίρεση μυελοειδών κυττάρων μπορεί να αποκαταστήσει ένα νεότερο προφίλ των αιμοποιητικών βλαστικών κυττάρων, να ενισχύσει την παραγωγή λεμφοκυττάρων που καταπολεμούν τις λοιμώξεις και να βελτιώσει την ανοσολογική απόκριση.
Τέτοιες θεραπείες αναζωογόνησης στον άνθρωπο είναι προς το παρόν ακόμα μελλοντική υπόθεση. Για να γίνει αυτό, οι ερευνητές θα πρέπει πρώτα να προσδιορίσουν ποιοι κλώνοι είναι προβληματικοί – κάτι που μέχρι τώρα δεν ήταν δυνατό. Το EPI-Clone είναι κατάλληλο για κλινική έρευνα, καθώς λειτουργεί με φυσικά παραγόμενους γραμμωτούς κώδικες.
“Αν θέλουμε να προχωρήσουμε πέρα από τις γενικές θεραπείες αντιγήρανσης και να φτάσουμε σε μια πραγματική ιατρική ακριβείας κατά της γήρανσης, αυτό είναι ακριβώς το εργαλείο που χρειαζόμαστε”, λέει ο Lars Velten.
“Μπορούμε να επιδιορθώσουμε μόνο ό,τι μπορούμε να δούμε, και το EPI-Clone το καθιστά δυνατό για πρώτη φορά στον άνθρωπο”. “Έχουμε δείξει τι είναι δυνατό”, συνοψίζει ο Rodriguez-Fraticelli. “Τώρα πρέπει να βελτιώσουμε το EPI-Clone για να δοκιμάσουμε τις αντίστοιχες στρατηγικές στην κλινική έρευνα”.
Πηγη: https://www.iatronet.gr/
