Πρόσφατη έρευνα ανακάλυψε ότι η φυσική βλάβη στο εξωτερικό στρώμα του κυττάρου μπορεί να προκαλέσει τη γήρανση σε κυτταρικό επίπεδο στα ανθρώπινα κύτταρα.
Η λεπτή μεμβράνη που περιβάλλει τα κύτταρά μας έχει πάχος μόλις 5 νανόμετρα—μόλις το 1/20 του πλάτους μιας σαπουνόφουσκας. Αυτή η μεμβράνη είναι επιρρεπής σε βλάβες από τις καθημερινές φυσιολογικές δραστηριότητες, όπως οι κινήσεις των μυών και οι τραυματισμοί στους ιστούς.
Ως απόκριση σε αυτή την ευπάθεια, τα κύτταρα διαθέτουν συστήματα επισκευής ικανά να επιδιορθώσουν τη βλάβη της μεμβράνης σε κάποιο βαθμό. Παλαιότερα πιστευόταν ότι η μηχανική βλάβη στην κυτταρική μεμβράνη πυροδοτούσε δύο απλά κυτταρικά αποτελέσματα: διαίρεση ή θάνατο. Σε αυτή τη μελέτη, ωστόσο, οι ερευνητές αποκάλυψαν ένα τρίτο αποτέλεσμα, την κυτταρική γήρανση.
«Όταν ξεκίνησα αυτό το έργο, είχα απλώς στόχο να κατανοήσω τους μηχανισμούς επιδιόρθωσης της κατεστραμμένης κυτταρικής μεμβράνης», θυμάται ο καθηγητής Keiko Kono, επικεφαλής της μονάδας Μεμβρανολογίας και ανώτερος συγγραφέας αυτής της μελέτης, στην οποία συμμετείχαν πολλά μέλη από τη μονάδα, συμπεριλαμβανομένων των Kojiro Suda, Yohsuke Moriyama, Nurhanani Razali και συνεργατών τους. «Απροσδόκητα, καταλήξαμε να ανακαλύψουμε ότι η βλάβη της κυτταρικής μεμβράνης, κατά μία έννοια, αλλάζει τη μοίρα των κυττάρων».
Μηχανισμοί που προσδιορίζουν τη μοίρα του κυττάρου
Το κλειδί για τον προσδιορισμό της μοίρας των κυττάρων είναι η έκταση της βλάβης και η επακόλουθη εισροή ιόντων ασβεστίου. Η βλάβη της λεπτής κυτταρικής μεμβράνης μπορεί εύκολα να επισκευαστεί, επιτρέποντας στα κύτταρα να συνεχίσουν την κυτταρική διαίρεση χωρίς κανένα πρόβλημα.
Το υψηλότερο επίπεδο βλάβης της κυτταρικής μεμβράνης προκαλεί κυτταρικό θάνατο. Ωστόσο, ένα μεσαίο επίπεδο βλάβης της κυτταρικής μεμβράνης μετατρέπει τα κύτταρα σε γηρασμένα κύτταρα αρκετές ημέρες αργότερα, παρόλο που η επανασφράγιση της μεμβράνης φαίνεται επιτυχής.
Τα καρκινικά κύτταρα διαιρούνται απεριόριστα. Αντίθετα, τα μη καρκινικά φυσιολογικά κύτταρα έχουν περιορισμένη ικανότητα κυτταρικής διαίρεσης, περίπου 50 φορές προτού η διαίρεση σταματήσει μη αναστρέψιμα και τα κύτταρα εισέλθουν σε μια κατάσταση γνωστή ως κυτταρική γήρανση.
Τα γηρασμένα κύτταρα εξακολουθούν να είναι μεταβολικά ενεργά, αλλά σε αντίθεση με τα νεαρά και υγιή κύτταρα, παράγουν διάφορες εκκριτικές πρωτεΐνες που ωθούν προς τα πάνω τις ανοσολογικές αποκρίσεις τόσο στους κοντινούς ιστούς όσο και στα απομακρυσμένα όργανα. Αυτός ο μηχανισμός μπορεί να προκαλέσει τόσο ευεργετικές όσο και επιζήμιες αλλαγές στο σώμα μας, συμπεριλαμβανομένης της επιτάχυνσης της επούλωσης των πληγών, της πυροδότησης του καρκίνου και της γήρανσης. Κατά την τελευταία δεκαετία, πολυάριθμες μελέτες έχουν αναφέρει ότι υπάρχουν γηρασμένα κύτταρα σε σώματα ζώων, συμπεριλαμβανομένων των ανθρώπων, και ότι η απομάκρυνση των γηρασμένων κυττάρων μπορεί να αναζωογονήσει τις λειτουργίες του σώματος σε πειραματόζωα.
Νέες γνώσεις για την κυτταρική γήρανση
Ωστόσο, η αιτία της γήρανσης των κυττάρων στο ανθρώπινο σώμα παραμένει ένα αμφιλεγόμενο θέμα. «Το προφίλ γονιδιακής έκφρασης και η βιοπληροφορική δείχνουν ότι η βλάβη της κυτταρικής μεμβράνης εξηγεί την προέλευση των γηρασμένων κυττάρων στο σώμα μας, ειδικά εκείνων που βρίσκονται κοντά σε κατεστραμμένους ιστούς», εξηγεί ο καθηγητής Kono.
Ο καλύτερα καθιερωμένος επαγωγέας της κυτταρικής γήρανσης είναι η επαναλαμβανόμενη κυτταρική διαίρεση. Πολλοί άλλοι παράγοντες προκαλούν, επίσης, κυτταρική γήρανση σε εργαστηριακό περιβάλλον, όπως βλάβη του DNA και επιγενετικές αλλαγές.
Το δόγμα που επικρατούσε για χρόνια στο ερευνητικό πεδίο ήταν ότι διάφοροι παράγοντες προκαλούν κυτταρική γήρανση τελικά μέσω της ενεργοποίησης της απόκρισης βλάβης του DNA. Ωστόσο, οι συγγραφείς απέειξαν ότι η βλάβη της κυτταρικής μεμβράνης προκαλεί κυτταρική γήρανση μέσω ενός διαφορετικού μηχανισμού που περιλαμβάνει ιόντα ασβεστίου και το ογκοκατασταλτικό γονίδιο p53. Αυτά τα ευρήματα μπορεί να συμβάλουν στην ανάπτυξη μιας στρατηγικής στον τομέα της μακροζωίας στο μέλλον.