Prečo choroby ako rakovina, artróza či pásový opar pribúdajú s vekom? Vedci prišli s novým vysvetlením
Vedci vysvetľujú, prečo sa niektoré choroby prejavia až v starobe. Ich začiatok pritom môže siahať desiatky rokov do minulosti.
Niektoré choroby, ktoré sa naplno prejavia až v starobe, sa podľa vedcov môžu začať formovať o desiatky rokov skôr. Osteoartróza, pásový opar či niektoré formy rakoviny môžu mať prvý „zárodok“ už v mladosti, no telo ho dlhý čas drží pod kontrolou. Vedci z University College London a Queen Mary University of London navrhli model, podľa ktorého sa ochorenie rozvinie až vtedy, keď sa k staršiemu poškodeniu pridajú zmeny spojené so starnutím.
Model má dve fázy a nevysvetľuje všetky choroby staroby. Ukazuje však, prečo sa problém môže ozvať až po desaťročiach.
Poškodenie vznikne skôr, choroba sa ozve až v starobe
Prvá fáza môže prebehnúť desaťročia pred prvými príznakmi. Infekcia, úraz alebo mutácia nemusia okamžite prerásť do choroby. Organizmus ich môže potlačiť alebo držať pod kontrolou tak dlho, že o nich človek vôbec nevie.
Na tomto princípe stavajú David Gems a Alexander Carver z University College London spolu s Yuan Zhao z Queen Mary University of London v review publikovanom v časopise Aging. Vydavateľ neskôr zverejnil aj tlačovú správu k dvojstupňovému modelu starnutia.
Dobre to vidno na latentných infekciách. Vírus po prvotnom ochorení nezmizne, ale zostane v tele v neaktívnom stave. Po úraze zase môže zostať pozmenené tkanivo alebo v bunke mutácia, ktorá celé roky nespôsobí nič viditeľné.
Neprehliadni
Autori to prirovnávajú k semienkam. Problém sa začne až vtedy, keď sa s vekom zmení prostredie, ktoré ich dovtedy držalo „pod zámkom“.
Gény, ktoré v mladosti pomáhajú, môžu v starobe škodiť
Problém nemusí vzniknúť preto, že sa niečo v tele pokazí. Škodiť môže aj proces, ktorý funguje presne tak, ako má. Mechanizmy podporujúce v mladosti rast, reprodukciu či hojenie môžu s vekom pokračovať dlhšie, než je prospešné, alebo sa znovu spustiť v nevhodnej chvíli.
S tým súvisí antagonistická pleiotropia. Ten istý gén alebo biologický proces môže byť v mladosti výhodný, no o desiatky rokov neskôr škodiť. Prirodzený výber totiž slabne pri vlastnostiach, ktorých negatívne následky sa prejavia až vo vyššom veku.
Mikhail Blagosklonny tieto neskoré účinky opisoval ako „quasi-programy“. Nejde o pokazený gén ani o zámerný program starnutia. Je to skôr normálny biologický proces, ktorý pokračuje za hranicu obdobia, keď bol pre organizmus užitočný.
Aj preto sa starnutie ľudských orgánov nedá zredukovať na postupné opotrebovanie. Časť problému môže vzniknúť tým, že telo vo vyššom veku stále používa mechanizmy, ktoré mu pred desaťročiami pomáhali.
Pásový opar ukazuje, čo znamená „spiace“ poškodenie
Vírus, ktorý spôsobuje ovčie kiahne, z tela po vyliečení nemusí úplne zmiznúť. Môže v ňom zostať desaťročia „ukrytý“ a imunita ho drží pod kontrolou. Keď vo vyššom veku zoslabne, vírus sa môže znovu prebudiť a spôsobiť pásový opar.
Prvý problém teda vznikol dávno v minulosti. Choroba sa ukázala až vtedy, keď ju telo prestalo zvládať držať na uzde.
Pri osteoartróze je obraz menej jednoznačný. Starý úraz kolena môže zvýšiť riziko poškodenia kĺbu vo vyššom veku. V jednej fínskej štúdii, ktorú autori citujú, bola predchádzajúca trauma kolena spojená s približne päťnásobne vyššou šancou na osteoartrózu.
Nie je však isté, či za tým stojí starnutie buniek, alebo skôr to, že sa človek po úraze roky hýbe inak a kĺb nerovnomerne zaťažuje. Tento príklad je preto možnou ukážkou modelu, nie definitívnym dôkazom.
Podobnú logiku hľadajú autori aj pri rakovine. Poškodenie DNA môže vzniknúť dávno predtým, než sa objaví nádor. Vo vyššom veku sa mení aj prostredie okolo buniek a niektoré začnú uvoľňovať látky podporujúce zápal a prestavbu tkaniva. Tieto zmeny biologického starnutia môžu vytvoriť podmienky, v ktorých sa poškodené bunky ľahšie rozvíjajú ďalej.
Poškodený hltan, skrytá infekcia a problém až v starobe
Myšlienku dvojstupňového modelu autori rozvíjali aj pri pokusoch s háďatkom Caenorhabditis elegans, drobným červom, na ktorom možno starnutie sledovať počas celého života v krátkom čase.
Pri prijímaní potravy si červ v mladosti opakovane poškodzuje výstelku hltana. Cez drobné trhliny preniknú baktérie E. coli. Telo poškodenie zahojí a baktérie uzavrie v tkanive.
U približne 40 % jedincov sa však vo vyššom veku baktérie znovu rozšírili, vyvolali silnú infekciu hltana a krátko nato smrť. Jedným z možných dôvodov je podľa autorov to, že starnúci organizmus už infekciu nedokázal držať pod kontrolou tak účinne.
Vzorec je jasný: najprv poškodenie a skrytá infekcia, oveľa neskôr vážna choroba. Výsledky na C. elegans však samy osebe nedokazujú, že rovnaký mechanizmus stojí aj za ľudskými ochoreniami.
Samotné opotrebovanie starnutie nevysvetľuje
Autori netvrdia, že poškodenie buniek pri starnutí nehrá úlohu. Pri rakovine je napríklad poškodenie DNA stále dôležité. Podľa nich však nestačí povedať, že telo sa rokmi jednoducho „opotrebúva“.
Bežná myš Mus musculus sa môže dožiť približne štyroch rokov, zatiaľ čo nahý krtko Heterocephalus glaber až okolo 31 rokov. Taký rozdiel sa nedá vysvetliť len tým, že jeden druh utrpí viac poškodení než druhý.
Veľkú časť rozdielu podľa autorov určuje genetická výbava druhu a spôsob, akým sa jeho biologické procesy s vekom menia. Infekcie, úrazy či ďalšie poškodenia zase pomáhajú vysvetliť rozdiely medzi jednotlivcami.
Gény teda neurčujú presný deň smrti. Skôr nastavujú hranice, v ktorých sa starnutie daného druhu pohybuje.
Úrazy a infekcie vieme obmedziť, gény sú ťažší cieľ
Časť problému vieme ovplyvniť už dnes. Očkovanie môže zabrániť niektorým infekciám, ochranné pomôcky znižujú riziko úrazov a ochrana pred UV žiarením obmedzuje poškodenie DNA v koži. Čím menej „semienok“ poškodenia vznikne, tým menej ich môže telo neskôr riešiť.
Ťažšie je zasiahnuť do procesov, ktoré sa menia až s vekom. Autori spomínajú rapamycín, ktorý tlmí dráhu mTOR riadiacu rast a aktivitu buniek. U myší dokáže predĺžiť život aj obdobie, počas ktorého zostávajú zdravé. Či podobný efekt prinesie aj ľuďom, zatiaľ nevieme.
Model teda nehovorí, ako starnutie zastaviť. Ukazuje skôr na to, že choroba, ktorá sa prejaví v sedemdesiatke, mohla dostať prvý impulz o desiatky rokov skôr.
