Starzenie się od dawna zaskoczyło naukowców, ponieważ wiąże się z stopniowym upadkiem działania naszych komórek i tkanek. Naukowcy profesor Geert Schmid-Schönbein i profesor Frank Delano z University of California San Diego wprowadzili zaskakujące wyjaśnienie starzenia: ciało może się zaszkodzić poprzez enzymy związane z trawieniem. Ich ważne ustalenia zostały podzielone w czasopiśmie PLOS One.
Badanie pokazuje, że enzymy, które zwykle pozostają w układzie trawiennym, mogą wyciekać w inne części ciała, ponieważ bariera ochronna w jelicie osłabia się wraz z wiekiem. Ta bariera w jelicie cienkim zwykle powstrzymuje rozprzestrzenianie się tych potężnych enzymów. Bariera jest uszkodzona z każdym posiłkiem i z czasem nie jest już całkowicie przywrócona. Gdy ta ochrona zanika, enzymy takie jak trypsyna, elastaza, lipaza i amylaza zaczynają budować w istotnych narządach, takich jak wątroba, mózg, skóra i serce. To nagromadzenie jest powiązane z uszkodzeniem tkanek, w tym z rozkładem kolagenu i uszkodzeniem receptorów insulinowych, oba popularne oznaki starzenia.
„Nasze ustalenia sugerują, że naturalny proces trawienia może nieumyślnie prowadzić do szkody w tkankach”, powiedział profesor Schmid-Schönbein. „Kiedy enzymy te uciekają na jelicie, mogą zaatakować własne tkanki organizmu, powodując przewlekłe zapalenie i zakłócać podstawowe funkcje”.
Poprzez testy młodych i starych szczurów naukowcy przedstawili mocne dowody na poparcie ich pomysłu. Starsze szczury wykazały znaczny poziom tych enzymów w różnych narządach, gdzie spowodowały zauważalne szkody. Na przykład stwierdzono trypsynę między komórkami, powodując poważne uszkodzenie kolagenu, co nadaje tkankom ich strukturę. Badanie wykazało również, że nadanie starszym szczurom specyficzny bloker enzymu, kwas traneksamowy, zmniejszył wyciek enzymu, wzmocnił barierę jelitową i pomogło chronić tkanki.
„Wysoki poziom cukru we krwi u starszych szczurów był powiązany z rozkładem receptorów insuliny na powierzchniach komórkowych” – zauważył profesor Delano. Wyjaśnili, że aktywność enzymu może zakłócać sposób kontroli poziomu cukru, podkreślając szerszy wpływ tych wycieków.
Odkrycia ujawniają nieoczekiwany zwrot akcji: enzymy, które są niezbędne dla trawienia, mogą również przyczynić się do starzenia się poprzez atakowanie samego ciała. Badania zespołu oferują nowe możliwości leczenia, które mogłyby spowolnić starzenie się poprzez celowanie w te enzymy. „To odkrycie zmienia sposób, w jaki myślimy o starzeniu się i otwiera potencjalne strategie ochrony przed jego skutkami”-skomentował profesor Schmid-Schönbein.
Składając swoje wyniki, naukowcy zasugerowali, że ten proces samoziarningu może wyjaśnić wiele problemów zdrowotnych związanych z wiekiem, takich jak cukrzyca i choroby serca. Koncentrując się na zmniejszeniu wycieku enzymów, badanie to wskazuje na nowe sposoby utrzymywania tkanek i spowolnienia procesu starzenia się.
Referencje dziennika
Delano FA, Schmid-Schönbein GW „Starzenie się przez autodigestion”. PLOS One. 2024; 19 (10): E0312149. Doi: https://doi.org/10.1371/journal.pone.0312149
O autorach
Geert W. Schmid-Schönbein jest wybitnym profesorem i byłym przewodniczącym w wydziale bioinżynierii Shu Chien-Gene na University of California San Diego (UCSD). Uczy bioinżynierii i biomechaniki żywych tkanek, mikrokrążenia, limfologii, biorheologii oraz biomechaniki komórkowej i molekularnej z zastosowaniem chorób ludzkich. Schmid-Schönbein był prezesem Towarzystwa Mikrocznicy i Towarzystwa Inżynierii Biomedycznej, pełni funkcję konsultantów National Institute of Health, jest członkiem założycielem American Institute for Medical and Biological Engineering i był przewodniczącym Światowej Rady ds. Biomechaniki.
Obecne badanie jego zespołu jest odpowiedź na podstawowe pytanie: jakie są mechanizmy wyzwalające zapalenie, które powodują różnorodne urazy tkankowe i dysfunkcje narządów? Jego zespół odkrył mechanizm z powodu enzymów trawiennych trzustki, które wyznaczyli „autodigestion”. Jest to spowodowane wyciekiem enzymów trawiennych trzustki w barierę mucyny/nabłonka z przewodu pokarmowego do organów krążenia i peryferyjnych. Zespół dostarczył dowodów, że dysfunkcje komórkowe w zespole metabolicznym X są spowodowane niezaznaczoną aktywnością przez proteazy trawienne trzustki wyciekające z przewodu pokarmowego. Enzymy trawienne aktywują wtórne proteazy i powodują rozszczepienie domeny zewnątrzkomórkowej receptorów błonowych, na przykład, oprócz wielu innych dysfunkcji komórek, insulinooporność Z powodu rozszczepienia receptora insulinowego ektodomeny lub Remilaryjne rozrzedzenie Z powodu rozszczepienia receptorów czynnika wzrostu śródbłonka i apoptozy śródbłonka. Ponadto zespół wykazał ostre szoku krwotoczne i septyczne, enzymy trawienne trzustki wyciekają w wysokich stężeniach z przewodu pokarmowego i powodują poważną dysfunkcję komórek, co prowadzi do pełnych awarii narządów. Zespół wykazał, że dojelitowa blokada enzymów trawiennych trzustki osłabia ostre dysfunkcje narządów w szoku i zmniejsza zachorowalność. Schmid-Schönbein proponuje, aby autodigestion może być fundamentalnym mechanizmem starzenia się, chorób i śmierci.
Profesor Frank Delano: Moją filozofią było zrozumienie podstawowych mechanizmów choroby na poziomie mikronaczyniowym, a nie leczenie choroby. Jako bioEngineer zastosowałem naukę fizyczną i zasady inżynieryjne do biomedycyny w celu tworzenia nowej wiedzy i wykorzystania tej wiedzy do zrozumienia chorób ludzkich i poprawy opieki zdrowotnej. Wykorzystałem moje badania, aby przetłumaczyć tę wiedzę z ławki na łóżko. Ważne jest po prostu leczenie choroby z lekiem, ale jeszcze większe znaczenie jest zrozumienie mechanizmów mikronaczyniowych, które zawodzą, gdy tkanka lub narząd jest chory. Poświęcenie i ciężka praca najlepiej opisują moje nawyki pracy. Sukces moich starań badawczych nastąpił tylko dlatego, że nigdy nie zrezygnowałem z projektu badawczego ze względu na jego trudności lub porażki. Moja pasja do mikrokrążenia jest oczywista, ponieważ od prawie pięćdziesięciu lat pozostałem w Microcirculation Laboratory (University of California, San Diego). Wprowadziłem nasieżny wkład w szeroki zakres obszarów, w tym nadciśnienie, wstrząs (sepsa, krwotok) i opracowywanie technologii leczenia chorób ludzkich i poprawy opieki zdrowotnej (analiza oddechu, nowe techniki identyfikacji białek w tkankach). Utrzymywałem długotrwałą współpracę z innymi laboratoriami badawczymi i byłem odbiorcą dwóch prestiżowych nagród mikrofonowych. W 1980 roku otrzymałem nagrodę Malphigi Gold Medal Award, Europejskie Stowarzyszenia Mikrokrążenia i LaFon Award, European Society for MicroCirculation w 1994 r. W 2006 r. Zostałem specjalnie zaproszony profesor w Institute of Microcirculation w Chinach (Peking Union Medical College, Chińska Akademia, Chińska Akademia nauk medycznych). Jestem autorem wielu rękopisów, a wiele patentów zostało mi przyznanych za leczenie szoku i cukrzycy typu 2 oraz rozwoju technologii (analiza oddechu) w celu rozpoznania początku wstrząsu. Moje obecne badania to zrozumienie, w jaki sposób enzymy trawienne uciekają od jelita w starzeniu się i jak zminimalizować wyciek enzymów trawiennych i utrzymywać warstwę błony śluzowej w jelicie cienkim. Ponieważ enzymy trawienne nie są w stanie odróżnić tkanki od żywności, rozkładają kolagen i niszczą wiele receptorów na błonach komórkowych, takich jak receptor insuliny, który prowadzi do cukrzycy typu 2. Szczególnie interesujące w najnowszym manuskrypcie była obserwacja podwyższonego poziomu trypsyny w mózgu i skórze starzejących się szczurów oraz jej zapobieganie przez podanie inhibitora proteazy do wody pitnej. Konsekwencje z tego badania są liczne. Wiele chorób i chorób związanych ze starzeniem się można częściowo powiązać z wyciekiem enzymów trawiennych w czasie. Demencja (niszczenie neuronów) i zmarszczki skóry (degradacja kolagenu) są głównymi kandydatami do naszej podstawowej hipotezy.
