Zdravie

Skracujeme si život všemožnými spôsobmi. Existuje spôsob, ako to zvrátiť?

Naše telo má biologické hodiny, ktoré určujú, ako rýchlo naše bunky starnú. Ako tento mechanizmus funguje? Aké faktory ho urýchľujú a ktoré ho spomaľujú?

V komédii Smrť jej pristane z roku 1992, v ktorej hviezdia Meryl Streepová a Goldie Hawnová, doženie obe ženy strach zo starnutia až k uzavretiu zmluvy s diablom. Vypijú elixír, ktorý zastaví čas a dodá im mladistvý vzhľad. V reálnom svete viedla tá istá túžba k rozmachu kozmetických procedúr, ktoré nám majú pomôcť trochu oklamať vzhľad a uniknúť skutočnému veku.

Z času na čas stretneme muža alebo ženu, ktorí vyzerajú mladšie, než v skutočnosti sú. Často ani sami nedokážu vysvetliť prečo, a keď im niekto zloží kompliment, odpovedajú známou frázou: „Mám dobré gény.“

Zároveň existujú ľudia, ktorí vyzerajú staršie, než v skutočnosti sú. Možno si myslíme, že nám „starnú pred očami“, a aj v tomto prípade možno viniť genetiku alebo ťažkosti, ktorými prešli.

Ako sa menia naše bunky

Aby sme pochopili, čo spôsobuje naše starnutie alebo naopak relatívnu mladosť, musíme najprv vedieť zmerať náš biologický vek. Jedna z prvých metód, identifikovaná približne pred 30 rokmi, spája starnutie s koncami našich chromozómov, známymi ako teloméry.

Chromozómy sú dlhé vláknité štruktúry v jadrách našich buniek, ktoré nesú všetky genetické informácie zdedené po rodičoch. Človek ich má celkovo 46.

V 70. rokoch 20. storočia Elizabeth Blackburnová v rámci postdoktorandského výskumu na Yaleovej univerzite skúmala chromozómy jednobunkových organizmov a objavila niečo zaujímavé. Zistila, že na koncoch všetkých chromozómov sa nachádza dlhý reťazec opakujúcich sa sekvencií – teloméra.

Neskôr sa ukázalo, že tieto opakujúce sa štruktúry sa vyskytujú na koncoch chromozómov u všetkých živočíšnych druhov. U zložitejších organizmov, ako je človek, sa tieto zdanlivo bezvýznamné sekvencie môžu opakovať tisíckrát a vytvárať tak veľmi dlhú teloméru.

V ďalšej štúdii, uskutočnenej na Kalifornskej univerzite v Berkeley v roku 1985, identifikovala Blackburnová spolu so svojou doktorandkou Carol Greiderovou v určitých bunkách enzým schopný teloméry predlžovať. Tento enzým nazvali telomeráza. V tom čase Blackburnová ešte úplne nechápala, na čo tento zložitý mechanizmus slúži ani prečo sa teloméry predlžujú.

Po dokončení doktorátu Greiderová pokračovala vo výskume a v roku 1990 túto záhadu vyriešila. Zozbierala fibroblasty (bunky spojivového tkaniva kože) od ľudských darcov rôzneho veku a zmerala dĺžku ich telomér. Spolu s kolegami potom s prekvapením zistila, že čím bol darca starší, tým kratšie mal teloméry. Navyše, keď nechali tieto bunky v laboratóriu ďalej sa deliť – čo je proces, ktorý prebieha v našom tele aj počas starnutia – zistili, že teloméry sa s každým ďalším delením skracujú.

Z toho Greiderová vyvodila, že teloméry chránia genetickú informáciu uloženú v chromozómoch. Zakaždým, keď sa bunka rozdelí na dve dcérske bunky, jej chromozómy sa skopírujú a skrátia sa teloméry, nie však základná genetická informácia. Týmto spôsobom sa predchádza poškodeniu génov s dedičným významom. V odbornej práci z roku 1990 Greiderová vysvetlila, že tým sa príbeh nekončí: keď sa teloméra príliš skráti, bunka už nedokáže replikovať svoje chromozómy ani sa obnovovať – v tom okamihu zomrie.

V roku 2009 získali profesorky Blackburnová a Greiderová spolu s ďalším výskumníkom Jackom Szostakom Nobelovu cenu za fyziológiu a medicínu za svoje objavy týkajúce sa telomér. V posledných 20 rokoch vedci merali tempo bunkového, resp. biologického starnutia práve skúmaním dĺžky telomér. Čím sú teloméry kratšie, tým kratšia je predpokladaná dĺžka života.

Chemické modifikácie molekuly DNA sa nazývajú epigenetické zmeny. Epigenetické informácie regulujú aktivitu génov tým, že určujú, ktoré gény sa prejavia a ktoré zostanú utlmené. Napríklad gény potrebné iba na fungovanie pečene budú v očných bunkách neaktívne. V posledných desaťročiach sa ukázalo, že sa na našich chromozómoch v priebehu času hromadia ďalšie informácie a že tieto epigenetické zmeny patria medzi základné hnacie sily starnutia.

V roku 1975 identifikoval biológ Arthur Riggs mechanizmus potláčania génov a nazval ho metylácia. Odvtedy veda objavila ďalšie epigenetické mechanizmy, no metylácia sa stále považuje za jeden z najdôležitejších.

Štúdia publikovaná v roku 2005 medzinárodnou výskumnou skupinou pod vedením španielskych vedcov preukázala silnú súvislosť medzi procesmi metylácie a bunkovým starnutím. Výskum zahŕňal 40 jednovaječných dvojčiat vo veku od 3 do 74 rokov. Výskumníci účastníkom odoberali lymfocyty, teda typ bielych krviniek. Keď skúmali chromozómy buniek a porovnávali metylačné markery u jednovaječných dvojčiat, pozorovali jasný trend: u mladých dvojčiat boli vzory metylácie na chromozómoch podobné alebo sa vyskytovali prevažne na rovnakých miestach, čo naznačovalo, že sú utlmené tie isté gény.

Ako však dvojčatá starli, rozdiely v metylácii ich chromozómov sa zväčšovali. V niektorých prípadoch mechanizmus „potlačenia“ určitých génov zmizol, zatiaľ čo inde vedci zaznamenali nové metylačné značky, čo znamenalo utlmenie životne dôležitých génov. Odborníci dospeli k záveru, že metylačné vzorce vytvorené v našich bunkách v mladosti síce ovplyvňuje genetická informácia zdedená po rodičoch, no s pribúdajúcim vekom sa epigenetické značky čoraz viac menia v závislosti od toho, ako žijeme.

Syntetický verzus prírodný kofeín – ktorý z nich urýchľuje starnutie a ktorý nám pomáha?

Doplnky stravy s vitamínom D by mohli byť receptom na dlhší vek, zistili vedci z Harvardu

Epigenetické hodiny

V tomto bode vstúpil na scénu profesor Steve Horvath z Kalifornskej univerzity v Los Angeles. Horvatha fascinovala možnosť predĺženia ľudského života už počas dospievania v Nemecku. V roku 1995 dokončil doktorát z matematiky na University of North Carolina v Chapel Hill a v roku 2000 získal druhý doktorát z bioštatistiky na Harvardskej univerzite. Domnieval sa, že procesy bunkového starnutia by mohol pochopiť sledovaním vzorcov metylácie na chromozómoch.

„Na prvé ‚epigenetické hodiny‘ som narazil úplnou náhodou,“ povedal Horvath vo svojej prednáške na konferencii TED v roku 2020. „Kolega mi dal súbor údajov o metylácii, pretože sa zaujímal o výskum sexuálnej orientácie. Tieto údaje o metylácii zo slín neukázali absolútne žiadny signál týkajúci sa sexuálnej orientácie, ale keď som ich porovnal s vekom, takmer som spadol zo stoličky – ten signál bol taký silný.“

Horvath a jeho kolegovia z UCLA odobrali vzorky slín 68 účastníkom – 34 párom jednovaječných dvojčiat vo veku od 21 do 55 rokov – a porovnali ich údaje o metylácii. Svoje závery zverejnili v júni 2011. Po preskúmaní približne 27 000 miest v genóme identifikovali 88 špecifických bodov, v ktorých vek ovplyvňuje metyláciu. Na 69 miestach sa metylácia s vekom zvyšovala, čo naznačovalo, že gény aktívne v mladších bunkách boli vo vyššom veku utlmené. Na zostávajúcich 19 miestach pôvodná metylácia zmizla, čo znamenalo, že sa začali prejavovať gény, ktoré bunky dovtedy považovali za nepotrebné. Čím viac takýchto narušení metylácie chromozómov nastane, tým viac trpia funkcie buniek. Jedným z prejavov tohto poškodenia je práve starnutie buniek.

Analýzou metylácie na týchto 88 miestach vyvinul Horvath prvé „epigenetické hodiny“. Tie dokázali odhadnúť vek účastníka s priemernou odchýlkou 5,2 roka.

Inými slovami: ak niekto, kto vás nikdy nevidel, vykoná test metylácie napríklad z vašich krvných buniek, dokáže určiť váš vek s presnosťou približne na päť rokov.

Každý typ tkaniva má však vlastné vzorce metylácie, ktoré závisia od proteínov potrebných pre daný typ buniek. To priviedlo Horvatha k ďalšej myšlienke: vyvinúť epigenetické hodiny, ktoré by bolo možné aplikovať na všetky ľudské tkanivá a typy buniek vrátane vzoriek krvi či mozgových buniek zosnulých darcov.

„Tak sme vyvinuli ‚celotkanivové hodiny‘ (pan-tissue clock). Dajte mi vzorku DNA z akejkoľvek bunky vášho tela a ja vám poviem, koľko máte rokov,“ vysvetlil Horvath v spomínanej prednáške. Dodal, že ešte ambicióznejším cieľom boli „univerzálne hodiny cicavcov“, aplikovateľné na všetky druhy cicavcov. V auguste 2023 navrhol spolu s kolegami v rámci spoločného výskumu takéto epigenetické hodiny, ktoré možno aplikovať na 185 rôznych druhov cicavcov.

Od vzniku Horvathových prvých hodín vytvorili ďalší výskumníci celý rad ďalších verzií. Mnohé z nich dosiahli ešte vyššiu presnosť, pričom niektoré vykazovali odchýlku iba 2,3 roka.

Ďalší výskum biologického veku a jeho vzťahu ku chronologickému veku priviedol vedcov k záveru, že svojím životným štýlom priamo ovplyvňujeme procesy metylácie aj stav telomér. Existujú faktory, ktoré môžu životnosť našich buniek skracovať alebo predlžovať, a tým ovplyvňovať rýchlosť starnutia.

Trpezlivosť: cnosť, ktorá omladzuje bunky a lieči dušu

Gény neurčujú náš osud. Ako ich zmeniť, aby sme žili dlhšie

Zelené, pokojné a príjemné prostredie

V štúdii publikovanej v decembri 2023 skúmali vedci zo Spojených štátov a Kanady, ako štvrť, v ktorej žijeme – najmä množstvo zelene v nej –, ovplyvňuje skracovanie telomér, a tým aj skutočné tempo starnutia.

Výskumníci využili databázu Národného prieskumu zdravia a výživy (NHANES) a analyzovali údaje približne 7 800 účastníkov, zhromaždené počas približne 20 rokov. Údaje zahŕňali miesto bydliska aj informácie o dostupnosti zelených plôch. Zo vzoriek krvi vedci zmerali dĺžku telomér v bielych krvinkách účastníkov a sledovali, ako sa v priebehu času menila.

Už úvodná analýza ukázala jasnú súvislosť medzi prostredím, v ktorom žijeme, a dĺžkou telomér. Vedci dospeli k záveru, že život v štvrti bohatej na zeleň môže spôsobiť, že biologický vek človeka bude až o 2,6 roka nižší ako jeho chronologický vek.

Keď skúmali ďalšie faktory – socioekonomický status štvrte, rasovú segregáciu a znečistenie ovzdušia -, zistili, že aj tieto aspekty zohrávajú významnú úlohu. Podľa výskumníkov majú tieto rozmanité faktory spoločné jedno: ovplyvňujú mieru každodenného stresu, ktorý človek prežíva, a ten následne vplýva na tempo skracovania telomér. Tieto zistenia sú v súlade s inou štúdiou z roku 2019, ktorá ukázala, že socioekonomický status susedstva má priamy vplyv na rýchlosť skracovania telomér.

Chronický stres

Vplyv chronického stresu na starnutie buniek je známy už od roku 2004, keď profesorka Blackburnová spolu s psychologičkou Elissou Epelovou skúmala súvislosť medzi subjektívnym prežívaním chronického stresu a tempom skracovania telomér. Do výskumu zapojili 39 matiek, ktoré sa starali o chronicky choré deti, čo je situácia spojená s neustálym tlakom. Kontrolnú skupinu tvorilo 19 matiek podobného veku, ktorých deti boli zdravé. Krvné testy umožnili vedkyniam zmerať dĺžku telomér v bielych krvinkách matiek a dotazníky pomohli odhadnúť mieru stresu, ktorú prežívali.

Výskumníčky zistili, že čím viac stresu matka v každodennom živote pociťovala, tým kratšie mala teloméry. Dotazníky ukázali, že matky starajúce sa o choré dieťa zažívali oveľa väčšiu záťaž ako tie so zdravými deťmi. U všetkých matiek mladších ako 50 rokov identifikovali medzi experimentálnou a kontrolnou skupinou rozdiel v bunkovom veku takmer desať rokov. V rámci skupiny s chronickým stresom platilo, že čím dlhšie stres trval – teda čím viac rokov uplynulo od diagnózy dieťaťa – tým kratšie boli teloméry matiek.

V rozhovore, ktorý autor tohto článku viedol s Epelovou v roku 2017, psychologička opísala rôzne myšlienkové vzorce, ktoré môžu každodenný stres zosilňovať, a tak prispievať ku skracovaniu telomér. Patria medzi ne pesimistické myšlienky, potláčanie emócií, opakované premýšľanie o problémoch (ruminácie) a ďalšie.

Inými slovami, spôsob, akým premýšľame o ťažkostiach, ktorým čelíme, môže zohrávať zásadnú úlohu v našom bunkovom starnutí. Výskumníčky pozorovali rozdiely v dĺžke telomér medzi matkami chorých detí, ktoré vnímali každodenné výzvy ako hrozbu, a tými, ktoré k nim pristupovali ako k prekážkam, ktoré sa dajú zvládnuť. „To, čo určuje mieru stresu týchto matiek, nie je samotná náročná starostlivosť, ale predovšetkým to, ako na situáciu vnútorne reagujú. Daná situácia v ich mysli ‚žije‘ rôzne a aj o nej hovoria rôznymi spôsobmi,“ vysvetlila Epelová.

Epigenetické hodiny poukazujú na podobné trendy v súvislosti so stresom a starnutím buniek. V štúdii z roku 2021 vedci z Yaleovej univerzity vybrali 444 zdravých ľudí vo veku od 18 do 50 rokov a prostredníctvom rozhovorov a dotazníkov zisťovali stresové udalosti, ktoré prežili pred začiatkom štúdie. Hodnotili aj schopnosť účastníkov regulovať svoje emócie a sebaovládanie. Krvné testy potom pomohli určiť ich „biologický vek“.

Aj tu bol vzorec jednoznačný: čím väčší bol kumulatívny stres, ktorý človek počas života zažil, tým viac sa zrýchľoval jeho biologický vek v porovnaní s chronologickým vekom.

Vedci z Yaleu však zistili, že u účastníkov, ktorí sa naučili začleniť do svojho života techniky emocionálnej regulácie alebo sebaovládania, tieto nástroje pôsobili ako účinný nárazník zmierňujúci dopady stresu.

Fyzická aktivita

Máme sklon si myslieť, že čím viac cvičíme, tým budeme zdravší – a možno aj mladší. Štúdie zamerané na dĺžku telomér, ako aj výskumy založené na epigenetických hodinách skutočne potvrdili, že fyzická aktivita pomáha bunkám starnúť pomalšie. Výskumný tím z University of Maryland však v roku 2008 dospel k záveru, že na „dávkovaní“ pohybu veľmi záleží.

Marylandská štúdia zahŕňala 69 zdravých účastníkov vo veku od 50 do 70 rokov, ktorí v rozhovoroch uvádzali svoje týždenné fyzické aktivity, vrátane typu cvičenia, intenzity, frekvencie a dĺžky trvania. Vedci následne vypočítali energetický výdaj každého účastníka pri cvičení. Na účely štatistickej analýzy boli účastníci rozdelení do štyroch skupín: prvá zahŕňala tých, ktorí takmer necvičili; druhá osoby s miernou aktivitou; tretia osoby s vysokou aktivitou; a štvrtá tých s najvyššou záťažou (nad 3 540 kcal týždenne).

Keď vedci skúmali dĺžku telomér a aktivitu telomerázy (enzýmu, ktorý teloméry predlžuje), najlepšie výsledky vykazovali dve stredné skupiny. Ľudia v skupine s najvyššou aktivitou starli rýchlejšie, mali kratšie teloméry a nižšiu aktivitu telomerázy v porovnaní so skupinami s miernou a vysokou aktivitou.

Existujú aj formy fyzickej aktivity, ktoré napriek svojej pokojnej povahe a nízkej náročnosti pomáhajú našim bunkám zachovať si mladosť. V roku 2012 skúmala austrálska výskumná skupina účinky taiči – jemného čínskeho cvičenia pre myseľ i telo s pomalými, plynulými pohybmi – na ženy vo veku nad 45 rokov. Experimentálnu skupinu tvorilo približne 240 žien, ktoré cvičili taiči aspoň tri roky; kontrolnú skupinu približne 260 žien podobného veku, ktoré taiči nikdy nepraktizovali.

Keď vedci skúmali miesta v genóme na prítomnosť metylačných markerov spojených s bunkovým starnutím, zistili výrazné rozdiely. V kontrolnej skupine vykazovali štyri miesta zníženú metyláciu (aktiváciu nepotrebných génov), zatiaľ čo na dvoch ďalších miestach sa metylácia zvýšila (potlačenie životne dôležitých génov). Podobné trendy starnutia sa objavili aj u cvičiteliek taiči, avšak v tempe o 5 až 70 % pomalšom. Inými slovami, procesy súvisiace so starnutím boli v kontrolnej skupine jasne preukázané, zatiaľ čo v bunkách cvičiteliek sa výrazne spomalili.

Strava

Vedci v talianskom Neapole skúmali, ako stredomorská strava ovplyvňuje starnutie buniek. Tento spôsob stravovania je už dlho známy svojimi prínosmi pre zdravie. Vyznačuje sa vysokým príjmom zeleniny, ovocia, strukovín a rýb, ktorý sa dopĺňa umiernenou konzumáciou červeného mäsa a mliečnych výrobkov. Na posúdenie zdravotného stavu a stravovacích návykov 217 účastníkov vo veku nad 71 rokov vedci využili rozhovory a dotazníky. Na ich základe rozdelili účastníkov do troch skupín podľa toho, ako dôsledne dodržiavali stredomorskú stravu.

Keď výskumníci skúmali dĺžku telomér a aktivitu telomerázy v bielych krvinkách, zistili, že skupina so strednou mierou dodržiavania diéty mala lepšie výsledky ako skupina s nízkou mierou. Tí, ktorí sa stravovali prísne podľa stredomorských zásad, však mali oveľa dlhšie teloméry a vykazovali aj vyššiu aktivitu telomerázy.

Nezáleží však len na kvalite jedla, ale aj na jeho množstve. Epigenetické hodiny naznačujú, že na tempo starnutia buniek môže ovplyvňovať aj obmedzenie príjmu kalórií. Vedci z Texaskej univerzity skúmali metylačné zmeny v rôznych tkanivách (napr. v pečeni, slezine a kostnej dreni) myší, ktoré počas väčšiny života dostávali stravu o 40 % chudobnejšiu na kalórie ako kontrolná skupina. Zistili, že v pečeni a krvi došlo k výraznému spomaleniu metylačných zmien – bunky boli o 1,6 roka „mladšie“ než ich chronologický vek.

Obmedzenie kalórií vedci skúmali aj pri opiciach druhu makak rhesus. Opice, ktoré prijímali o 30 % menej kalórií, vykazovali vo veku okolo 30 rokov (čo je pre tento druh pokročilý vek) oveľa menej metylačných zmien v krvných bunkách. Ich biologický vek bol v priemere o sedem rokov nižší ako chronologický vek.

Hľadanie elixíru

Potom, čo profesor Horvath vyvinul epigenetické hodiny a opakovane zvyšoval ich presnosť, posunul svoje úvahy ďalej. Zdravý životný štýl nám síce pomôže starnúť pomalšie, ale, žiaľ, nestačí na to, aby sme sa dožili 123 rokov… Potrebujeme vyvinúť oveľa účinnejšie zásahy proti starnutiu,“ poznamenal v prednáške pre TED.

Výskumné skupiny po celom svete dnes využívajú tieto nové nástroje na hľadanie „receptu na mladosť“. V roku 2021 vedci v USA a Kanade navrhli experiment zahŕňajúci viaceré aspekty životného štýlu. Celkovo 43 účastníkov vo veku od 50 do 72 rokov muselo počas ôsmich týždňov dodržiavať prísny režim – prevažne rastlinnú stravu s chudým mäsom, doplnky stravy s probiotikami a sedemhodinový spánok.

Plán zahŕňal aj päť polhodinových tréningov týždenne a dychové cvičenia na zníženie stresu. Na konci experimentu vedci odhadli, že bunky 18 účastníkov boli v priemere o 1,96 roka mladšie než pred začiatkom režimu. Vzhľadom na krátke trvanie štúdie však nie je možné určiť, ako by takýto zásah ovplyvnil biologický vek v dlhodobom horizonte.

K nájdeniu „elixíru mladosti“, ako si ho Horvath predstavuje, vedie ešte dlhá cesta – ak ho vôbec možno nájsť. Medzitým však v každodennom živote existuje mnoho vecí, ktoré môžu pri dôslednom dodržiavaní pomôcť zostať o niečo mladšími a energickejšími.

Článok bol preložený z americkej edície Epoch Times.

Trénujte si mozog s našimi hrami! Sudoku, šachové úlohy, hľadanie rozdielov, solitaire HRAŤ ▶ ZDIEĽAŤ ČLÁNOK