Foto: Shutterstock

Skrytý program stárnutí ve střevech

Vědci odhalili skrytý program stárnutí ve střevech, který může zvyšovat riziko vzniku rakoviny tlustého střeva, ale zároveň našli způsoby, jak tento proces zpomalit. Lidská střeva nahrazují své buňky rychleji než jakákoli jiná tkáň v těle. Každých několik dní jsou produkovány nové buňky specializovanými kmenovými buňkami, které udržují zdravou střevní výstelku. Postupem času však tyto kmenové buňky začínají hromadit epigenetické změny. Tyto změny jsou chemické značky připojené k DNA, které fungují jako vypínače, kontrolující, které geny zůstávají aktivní a které jsou potlačeny.

Autor původního článku: redakce

Epigenetický drift a jeho vliv na stárnutí a rakovinu

Nová studie publikovaná v časopise Nature Aging ukazuje, že tyto změny následují jasný vzorec, místo aby se objevovaly náhodně. Mezinárodní výzkumný tým vedený profesorem Francescem Nerim z Univerzity v Turíně v Itálii identifikoval proces, který nazývají ACCA (Aging- and Colon Cancer-Associated) drift, což je postupný posun v epigenetických markerech, který se s věkem zesiluje. „Pozorujeme epigenetický vzorec, který se s věkem stává stále zřetelnějším,“ říká profesor Neri, bývalý vedoucí skupiny v Leibnizově institutu pro stárnutí – Fritz Lipmann Institute v Jeně.

Riziko rakoviny a nerovnoměrné stárnutí střev

Geny nejvíce ovlivněné tímto driftem jsou ty, které pomáhají udržovat normální rovnováhu tkání. Mnohé z nich se podílejí na obnově střevní výstelky prostřednictvím Wnt signální dráhy. Když jsou tyto geny změněny, schopnost střeva se opravovat začíná oslabovat. Výzkumníci zjistili, že stejný driftovací vzorec se objevuje nejen ve stárnoucí střevní tkáni, ale také v téměř všech vzorcích rakoviny tlustého střeva, které analyzovali. Tento překryv naznačuje, že stárnoucí kmenové buňky mohou vytvářet podmínky, které zvyšují pravděpodobnost vzniku rakoviny.

Jedním z pozoruhodných zjištění je, že stárnutí neovlivňuje střevo rovnoměrně. Střevo je tvořeno malými strukturami zvanými kryptami, z nichž každá je tvořena jedinou kmenovou buňkou. Pokud se tato kmenová buňka vyvine epigenetické změny, každá buňka v kryptě je zdědí. Dr. Anna Krepelova vysvětluje, jak tento proces probíhá. „Postupem času se ve tkáni vyvíjí stále více oblastí se starším epigenetickým profilem. Přirozeným procesem dělení krypt se tyto oblasti neustále zvětšují a mohou růst po mnoho let.“ Výsledkem je, že střeva starších dospělých se stávají směsí mladších a mnohem starších krypt.

Role železa a zánětu v epigenetickém driftu

Výzkumníci také odhalili, proč k tomuto epigenetickému driftu dochází. Jak střevní buňky stárnou, přijímají méně železa, zatímco ho více uvolňují. To snižuje množství železa (II) dostupného v buněčném jádře. Železo (II) je nezbytné pro správnou funkci TET (ten-eleven translocation) enzymů, které normálně pomáhají odstraňovat přebytečné metylace DNA. Když hladiny železa klesnou, tyto enzymy již nepracují efektivně. Výsledkem je, že přebytečné metylace DNA zůstávají na místě místo toho, aby byly rozloženy. „Když není v buňkách dostatek železa, chybné značky zůstávají na DNA. A buňky ztrácejí schopnost tyto značky odstraňovat,“ říká Dr. Anna Krepelova. Jak aktivita TET klesá, metylace DNA se hromadí, klíčové geny jsou vypnuty a „zmlknou“. Tato řetězová reakce dále urychluje epigenetický drift.

Zánět související s věkem ve střevech problém zhoršuje. Tým ukázal, že i mírné zánětlivé signály mohou narušit rovnováhu železa uvnitř buněk a vytvářet další stres na metabolismus. Zároveň oslabuje Wnt signalizace, což snižuje schopnost kmenových buněk zůstat aktivní a zdravé. Společně nerovnováha železa, zánět a snížená Wnt signalizace působí jako akcelerátor epigenetického driftu. Kvůli tomu může stárnutí ve střevě začít dříve a postupovat rychleji, než vědci dříve věřili.

Možnosti zpomalení stárnutí střev

Přestože jsou tyto procesy složité, nálezy nabízejí určitou naději. V laboratorních experimentech s použitím organoidových kultur, což jsou miniaturní modely střev pěstované z kmenových buněk, byli výzkumníci schopni zpomalit nebo částečně zvrátit epigenetický drift. Dosáhli toho obnovením příjmu železa nebo přímým posílením Wnt signalizace. Oba přístupy reaktivovaly TET enzymy a umožnily buňkám znovu začít odstraňovat přebytečné metylace DNA. „To znamená, že epigenetické stárnutí nemusí být pevný, konečný stav,“ říká Dr. Anna Krepelova. „Poprvé vidíme, že je možné upravit parametry stárnutí, které leží hluboko v molekulárním jádru buňky.“