A hosszú élet génje

Tudósok állítása szerint mindössze néhány gén tehető felelőssé a szervezetet ért stresszhatások (például magas hőmérséklet, élelemhiány stb.) által kiváltott védekező mechanizmusok szabályozásáért, és egy ezek közül is kiemelkedik. E gének hatását különböző élő szervezetekben módosítva a kutatók megdöbbentő mértékű javulást tapasztaltak azok egészségi állapotában, valamint jelentősen megnövekedett élettartamot figyeltek meg minden egyes, a kísérletnek alávetett élőlény esetén. Ha sikerülne megérteni az említett gének működését, megnyílna a lehetőség előttünk arra, hogy legyőzzük az emberi öregedéssel járó betegségeket, s ezáltal kitoljuk a születéskor várható élettartamot. Összeállításunk a Scientific American 2006. márciusi számában megjelent cikk alapján (Unlocking the Secrets of Longevity Genes) készült.

Valamikor úgy vélték, hogy az öregedés a szervezet genetikailag programozott fejlődésének része, ma azonban úgy tartják, hogy ez csupán az idő múlásával járó kimerülés következménye. A jelenséget azzal magyarázzák, hogy miután egy szervezet túlszárnyalta megtermékenyítő képességének idejét, a természetes szelekciónak többé "nem érdeke" tovább életben tartani azt. Így néhány kutató feltette magában a kérdést: ha egy géncsalád képessé tesz egy szervezetet arra, hogy az átvészeljen stresszhatásokat, akkor vajon nem képes-e fenntartani annak természetes védekező- és javító aktivitását, az adott élőlény korára való tekintet nélkül?

Életet meghosszabbító gének

A közelmúltban számos olyan gént (például: daf-2, pit-1, amp-1, clk-1, p66Shc) azonosítottak, amelyekről laboratóriumi kísérletek alkalmával bebizonyosodott, hogy szerepük van a stresszhatások kivédésében. Ezek közé tartozik a SIR2 jelzésű gén is, aminek változatait a fajok széles skáláján, a muslicától az emberig sikerült azonosítani, és több esetben (élesztőnél, orsóféregnél, muslicánál) bebizonyítani, hogy a gén másolatainak része van az élettartam meghosszabbításában. A kérdés csupán annyi, hogy ez így van-e a magasabb szervezettségű élőlények esetében is.

A SIR2 gén szerepét az élettartam meghosszabbításában először élesztősejtek vizsgálatával tárták fel. Ám arra, hogy pontosan mi is a funkciója ennek a különleges génnek, jóval nehezebben született meg a válasz. Az már régóta ismert, hogy a SIR-génekről átíródó Sir-fehérjék olyan enzimek, amelyeknek szerepük van bizonyos gének "bekapcsolásában". A kutatók azonban azt feltételezték, hogy a Sir2 fehérje a működéséhez egy kis molekula, a NAD (nikotinsavamid-adenin-dinukleotid) jelenlétét igényli (egyedülálló módon). A NAD a sejtek anyagcsere folyamataiban játszik kulcsszerepet. Ez a viszony a Sir2 fehérje és a NAD között azért annyira meglepő, mert lehetséges kapcsolat fennállását sejteti az étrend és az öregedés folyamata között.

A diéta ereje

Valóban, az élettartam meghosszabbításának eddig ismert egyetlen módja a megfelelő diéta kiválasztása. Ez körülbelül harminc-negyven százalékkal kevesebb táplálékot jelent az adott élőlény esetén normálisnak mondott napi élelem-mennyiségnél. Az ilyen körülmények között tartott egyes állatfajok esetében nemcsak az élettartam kitolódását figyelték meg a kutatók, hanem azt is, hogy az öregedéssel járó betegségek (neurodegeneratív elváltozások, cukorbetegség, rák stb.) is elmaradoztak. Az egyetlen látszólagos kompromisszum bizonyos esetekben a megtermékenyítő-képesség elvesztése volt.

Az mindenképpen bizonyos, hogy - a korábbi nézőpontokkal ellentétben - a diéta, azaz a kalóriacsökkentés felgyorsítja az anyagcserét. A kutatók azt gondolják, hogy ez a hatás stresszként jelentkezik a szervezet számára, ami védekező választ indukálva felerősíti annak túlélési esélyeit. A tudósok arra voltak kíváncsiak, hogy vajon a Sir2-nek milyen szerepe lehet ebben a folyamatban.

Élesztők vizsgálatával kiderült, hogy a kalória korlátozása olyan folyamatokat indít el a sejtekben, amelyek hatására a Sir2 aktivitása megnő. Ezek közül az egyik a légzés fokozódása volt. Ennek kapcsán pedig visszaérkezünk a fentebb leírt NAD-hoz: a légzés során a NAD koncentrációja növekszik a szervezetben, míg annak hidrogéntartalmú formája, a NADH szintje csökken. Az is kiderült, hogy a NADH a Sir2 fehérjét gátolja, azaz a NAD/NADH arány változtatása befolyásolja a Sir2-aktivitást.

Genetikai módosítások

A fentiek ismeretében a kutatók azt próbálták kideríteni, hogy a Sir2 szükséges feltétele-e az élettartam meghosszabbításának. Ehhez a SIR2 gént eltávolították a kísérleti állatok genetikai állományából, és megfigyelték, hogy az élettartam így is kitolható-e. A válasz nem, azaz a Sir2 fehérje működése nélkül nem lehetséges az élettartam meghosszabbítása és az öregedéssel járó betegségek elkerülésének valószínűsége (kísérleti állatokban, például muslicákban).

Noha a SIR2 gén emlős-megfelelőjét (SIRT1) már sikerült azonosítani, az emlőskísérletek eredményei egyelőre még váratnak magukra. A kutatók azonban gyanítják, hogy a helyzet az emlősök esetében is ugyanez vagy nagyon hasonló lesz.

Jótékony hatások

Ám e nélkül is sok kérdés marad még megválaszolatlan. Például: ha a SIR-gének a kalória-korlátozás jótékony hatásának közvetítői, akkor maga diéta hogyan tudja irányítani azok aktivitását, és ezáltal - közvetve - az öregedés sebességét?

Erre is született egy lehetséges magyarázat. Eszerint emlősökben a Sirt-fehérjék a máj, az izmok és a zsírszövet központi anyagcsere-szabályozó komponensei közé tartoznak, amelyek a NAD/NADH arányszám-változásokon keresztül érzékelik az étrendben bekövetkezett változásokat. Így képesek elindítani különböző olyan változásokat, amelyek befolyásolják az élettartamot is. Ezt valamiképpen alátámasztja a tény, hogy a kalória csökkentésének hatására a zsírsejtekben megnövekszik a Sirt1 fehérje aktivitása, minek következtében zsírkészlet átalakul, s a megfelelő szervekben energia formájában felhasználásra kerül (részletesen lásd korábbi cikkünkben).

Az emberek esetében azonban egy olyan mértékű diéta, ami az élettartam 50%-os növeléséhez lenne szükséges (nagyjából 1000-1200 kcal naponta), egy sovány, ámde boldogtalan, sőt valószínűleg szexuális vágyakkal sem rendelkező egyént eredményezne (tulajdonképpen csak az alapanyagcseréhez lenne elegendő, minden komolyabb aktivitás nélkül). A valódi éhezés helyett azonban megpróbálhatják utánozni az éhezés molekuláris szintű hatását. Ha sikerülne egy olyan molekulát előállítani, ami a Sirt1 fehérjéhez kapcsolódna, és ezáltal elhitetné a szervezettel, hogy fel kell szabadítania a zsírtartalékait, akkor az emberek a diétázás kellemetlen mellékhatásai nélkül is élvezhetnék az éhezés előnyeit.

A kalória csökkentésének egy másik ismert jótékony hatása a gyulladásos folyamatok enyhítése. A kutatók feltárták, hogy a Sirt1-nek van ilyen hatása is.

A kutatóknak tehát anélkül sikerült kimutatniuk, hogy lehetséges az élettartam meghosszabbítása és az öregedéssel járó betegségek kialakulási kockázatának nagymértékű csökkentése, hogy valójában ismernénk az öregedés okait. A SIR-géneket megtalálták minden vizsgált szervezetben, azaz például egy Leishmania nevű kórokozóban, pékélesztőben, orsógilisztában, muslicában, egerekben stb. - az emberig bezárólag. Vagyis hatalmas evolúciós távolságban lévő csoportoknál, és eddig - az emlősök kivételével - az összesről bebizonyosodott, hogy ezek szabják meg az élettartam hosszát. Ez a tény már önmagában elegendő a feltételezéshez, hogy az ember esetében is ez rejti a kulcsot jó néhány olyan betegség titkának megfejtéséhez, amelyek az öregedés hatására alakulnak ki. Az emlőskísérletek mindenesetre már folynak, s remélhetőleg mielőbb választ adnak ezekre a kérdésekre.