Delen:
Duitse wetenschappers onthullen groot geheim van de eeuwige jeugd
Onderzoekers van het Institute of Molecular Biology (IMB) in Mainz hebben een doorbraak bereikt in onderzoek naar het verouderingsproces. De wetenschappers konden bewijzen dat genetische factoren het ouder worden kunnen vertragen. Deze factoren zorgen er echter voor dat het proces versnelt naarmate mensen ouder worden.
In de rondworm van de soort hebben Caenorhabditis elegans Dr. med. Holger Richly en zijn collega's ontdekten genetische factoren die veroudering bij jonge dieren vertragen, maar versnellen het op latere leeftijd. Verbazingwekkend genoeg controleren de geïdentificeerde genen het intracellulaire proces van autofagie, dat niet-functionele celbestanddelen afbreekt en in het algemeen wordt toegeschreven aan gezondheidsbevorderende eigenschappen. De onderzoeksresultaten zijn onlangs gepubliceerd in het wetenschappelijke tijdschrift "Genes & Development" en geven een eerste indicatie van hoe het verouderingsproces is ontstaan als een onvermijdelijk bijproduct van de evolutie.
Voor altijd jong. Dit is een oude menselijke droom. Wetenschappers zijn op het goede spoor. (Afbeelding: Dan Race / fotolia.com) In hun publicatie laten de wetenschappers zien dat de levensduur verlengd wordt wanneer het autofagieproces downregulated is bij oudere dieren, wat leidt tot instandhouding van gezonde zenuwcellen en meer in het algemeen tot een betere gezondheid. Deze nieuwe bevindingen kunnen ook gevolgen hebben voor de behandeling van neurodegeneratieve aandoeningen zoals Alzheimer, Parkinson en Huntington, waarbij het autofagieproces ook een rol speelt.
Elke mens en bijna elke soort op onze planeet vergrijst. De vraag is: waarom? Volgens de evolutietheorie van Charles Darwin betekent natuurlijke selectie dat levende organismen die zich optimaal aanpassen aan één habitat, een grotere kans hebben om te overleven en hun genen door te geven aan volgende generaties. Hoe succesvoller de eigenschappen van bepaalde genen de voortplanting ondersteunen, des te meer wordt voor deze genen geselecteerd. Op basis hiervan ontwikkelde George C. Williams in 1957 antagonistische pleiotropie (AP), een verouderingshypothese die stelt dat evolutie genen selecteert die gunstig zijn in de jeugd en de reproductieve periode, maar die op oudere leeftijd negatieve effecten hebben. Hoewel deze theorie wiskundig is onderbouwd, is er tot nu toe weinig experimenteel bewijs dat genen zich gedragen volgens deze hypothese.
In haar nu beschikbare publicatie verlengt de neuronale remming van het autofagische nucleatiecomplex de levensduur in post-reproductieve C. elegans. Holger Richly en zijn laboratorium aan de IMB in Mainz hebben aangetoond dat veel genen een AP-gedrag vertonen en dus het verouderingsproces enorm versnellen. Hoewel het team van onderzoekers slechts een fractie van het genoom van Caenorhabditis elegans bestudeerde met 800 van de ongeveer 20.000 genen, konden de wetenschappers een aanzienlijk aantal van 30 genen vinden die zich volgens AP-theorie gedragen. "Aangezien we slechts vier procent van de genen van de worm op ons scherm hebben getest, is het waarschijnlijk dat veel andere AP-genen kunnen worden geïdentificeerd," zei Jonathan Byrne, een voormalig Ph.D. Holger Rijk bij IMB en een van de twee hoofdauteurs van het onderzoek.
"Het bewijs dat veroudering wordt aangedreven door evolutie was niet de enige verrassing in ons onderzoek", voegt Thomas Wilhelm, co-lead auteur van de publicatie. "Wat ons het meest verraste, was het herkennen van de fundamentele biologische processen die betrokken zijn bij de geïdentificeerde genen." De wetenschappers vonden dat autofagie, een essentieel cellulair recyclingproces, normaal gesproken nodig is om het leven en de levensduur te behouden , vertoont een zeer sterk AP-gedrag. "Op dit moment was ons onderzoek echt fascinerend," Dr. Holger Richly, Research Group Leader bij IMB en projectleider van deze studie. Het is bekend dat het autofagieproces met de jaren slechter en slechter wordt, maar de auteurs van het onderzoek laten zien dat het volledig disfunctioneel en zelfs schadelijk is in oudere wormen. Moleculaire biologen hebben aangetoond dat het verlagen van de belangrijkste genen die het autofagieproces initiëren de levensduur drastisch verhoogt.
"Deze bevindingen moeten ons doen nadenken en ons leiden om onze theorieën over autofagie te bekritiseren," Dr. Holger Richly legt uit: "Autofagie is bijna altijd als nuttig beschouwd, zelfs als het nauwelijks werkt. In tegenstelling hiermee laten we de ernstige, negatieve gevolgen zien die kunnen optreden wanneer autofagie geleidelijk laat instort, en dat het waarschijnlijk beter is om autofagie op oudere leeftijd te omzeilen. Dit is een klassieke antagonistische pleiotropie: bij jonge wormen werkt autophagy goed en is essentieel voor de ontwikkeling van het dier, maar na reproductie wordt het defect en veroorzaakt het de dieren ouder. "
Als onderdeel van haar onderzoek zijn Richly en zijn team erin geslaagd om de oorsprong van het verouderende fenotype te koppelen aan een specifiek weefsel dat neuronen wordt genoemd. Het deactiveren van autofagie in de neuronen van oude wormen verlengt niet alleen de levensduur, maar verbetert ook de diergezondheid aanzienlijk. "Het is net alsof we halverwege onze levens een medicijn nemen dat ons helpt fit en jong te blijven en langer te leven. Het moet zoiets zijn voor de wormen ", zegt Thomas Wilhelm. "We schakelen autophagy slechts in één weefsel uit en er is een verandering in het hele dier. De neuronen in de behandelde wormen zijn gezonder en we geloven dat dit de reden is dat de rest van het lichaam en vooral de spieren gezond blijven. De bottom line is dat het leidt tot een verlenging van het leven van 50 procent. "
Hoewel de auteurs nog niet precies weten welk mechanisme de neuronen gezond houdt, kunnen de resultaten van het onderzoek belangrijke aanwijzingen opleveren. "Er zijn veel neuronale stoornissen geassocieerd met disfunctionele autofagie, zoals de ziekte van Alzheimer, Parkinson en Huntington. Het zou mogelijk zijn dat de autofagie-genen die in onze studie zijn geïdentificeerd, nieuwe therapeutische opties openen, "zegt Wilhelm. Hoewel dergelijke behandelingen nog ver weg zijn, is de mogelijkheid dat de nieuwe bevindingen worden overgedragen aan mensen veelbelovend.
Laat:
Wilhelm T, Byrne J, Medina R, Kolundzic E, Geisinger J, Hajduskova M, Tursun B en Richly H (2017). Neuronale remming van autofagie nucleatiecomplex verlengt levensduur in post-reproductieve C. elegans. Genes Dev. 31, (15),
DOI: 10.1101 / gad.301648.117