Η διάρκεια της ζωής μας δεν είναι χαραγμένη σε κάποια γενετική μοίρα. Εξαρτάται από τον τρόπο ζωής, το περιβάλλον και το γενετικό υλικό, τονίζει στην «Κ» ο καθηγητής της Ιατρικής Σχολής του Πανεπιστημίου Κρήτης και πρόεδρος του Ιδρύματος Τεχνολογίας και Ερευνας (ΙΤΕ) Νεκτάριος Ταβερναράκης. Η επιστημονική έρευνα και η Ιατρική μπορούν στο άμεσο μέλλον να αναπτύξουν παραπέρα το προσδόκιμο ζωής και να βελτιώσουν την ποιότητα ζωής στην τρίτη ηλικία, υπογραμμίζει. Αυτό δείχνει και η πολύ σημαντική πρόσφατη δημοσίευση στο Nature Communications, αποτέλεσμα της συνεργασίας δύο Ινστιτούτων του ΙΤΕ (Μοριακής Βιολογίας στο Ηράκλειο και Χημικής Μηχανικής στην Πάτρα): Ο περιορισμός των μιτοχονδρίων σε συγκεκριμένους ιστούς οδηγεί σε σημαντική αύξηση του χρόνου ζωής. Στην έρευνα συμμετείχαν οι: Ειρήνη Λιονάκη, Ηλίας Γκίκας, Ιωάννα Δασκαλάκη και Νεκτάριος Ταβερναράκης (ΙΜΒΒ) και Μαρία-Κωνσταντίνα Ιωαννίδη, Μαρία Ι. Κλάπα (ΙΕΧΜΗ).
– Κύριε Ταβερναράκη, τι καινούργιο φέρνει η νέα μελέτη σας;
– Η νέα μελέτη αφορά τον μηχανισμό με τον οποίο τα κύτταρα ρυθμίζουν την παραγωγή ενέργειας, μέσω του μεταβολισμού, έτσι ώστε να επιβιώσουν και να λειτουργήσουν αποτελεσματικά. Τα κύτταρα διαθέτουν ειδικά οργανίδια, τα μιτοχόνδρια, τα οποία παράγουν το μεγαλύτερο μέρος της ενέργειας που απαιτείται. Αυτό που διαπιστώσαμε είναι ότι η διαδικασία δημιουργίας νέων μιτοχονδρίων παίζει κεντρικό ρόλο στη ρύθμιση της γήρανσης και καθορίζει, σε μεγάλο βαθμό, την ανθεκτικότητα στο στρες.
– Με ποιο τρόπο τα μιτοχόνδρια επιδρούν στη διαδικασία της γήρανσης;
– Ο κυτταρικός μεταβολισμός είναι θεμελιακής σημασίας για την επιβίωση και τη μακροημέρευση ενός οργανισμού. Πρόκειται για ένα πολύπλοκο δίκτυο βιοχημικών αντιδράσεων που μετατρέπουν την ενέργεια των τροφών σε χημική ενέργεια, κατάλληλη για τη λειτουργία των κυττάρων. Τα μιτοχόνδρια έχουν κεντρικό ρόλο σε αυτή τη διαδικασία. Για τον λόγο αυτό, τα κύτταρα προσαρμόζουν τον αριθμό των μιτοχονδρίων ανάλογα με τις ανάγκες τους για ενέργεια αλλά και τη διαθεσιμότητα θρεπτικών στοιχείων στο περιβάλλον. Ετσι, αύξηση της πρόσληψης γλυκόζης έχει ως αποτέλεσμα την αύξηση του αριθμού των μιτοχονδρίων, η οποία όμως συνεπάγεται και την αύξηση παραγωγής ελευθέρων ριζών οξυγόνου από τα μιτοχόνδρια. Οι ελεύθερες ρίζες οξυγόνου είναι ιδιαίτερα δραστικά μόρια, τα οποία μπορούν να οξειδώσουν και να προκαλέσουν βλάβες σε άλλα στοιχεία του κυττάρου, όπως πρωτεΐνες, το DNA, αλλά και τα ίδια τα μιτοχόνδρια. Το φαινόμενο αυτό της πρόκλησης βλαβών στα κύτταρα, κατόπιν αυξημένης πρόσληψης γλυκόζης ή γενικότερα υδατανθράκων, περιγράφεται ως γλυκοτοξικότητα. Στη μελέτη που έγινε διαπιστώσαμε ότι παρεμβάσεις οι οποίες μειώνουν τον αριθμό των μιτοχονδρίων, σε συγκεκριμένους ιστούς και είδη κυττάρων, εξουδετερώνουν τη γλυκοτοξικότητα και άλλες δυσμενείς συνέπειες της αυξημένης πρόσληψης γλυκόζης. Επιπλέον, η μείωση του αριθμού των μιτοχονδρίων εκτρέπει τον μεταβολισμό της γλυκόζης προς την παραγωγή συγκεκριμένων μεταβολιτών, όπως η σερίνη, ενός αμινοξέος που αποτελεί παράγωγο της γλυκόζης. Αναδεικνύεται μια σχέση αιτίου-αιτιατού ανάμεσα στο μιτοχονδριακό περιεχόμενο των κυττάρων, την παραγωγή σερίνης και τη μακροβιότητα.
«Δεν υπάρχει κάτι στο DNA μας το οποίο με κάποιον τρόπο ενεργοποιείται και υπαγορεύει ότι θα πεθαίνουμε σε συγκεκριμένη ηλικία».
– Πώς μπορούμε να αποφύγουμε τη γλυκοτοξικότητα;
– Τα επίπεδα γλυκόζης καθορίζονται κυρίως από την πρόσληψη υδατανθράκων, δηλαδή από το θερμιδικό περιεχόμενο των τροφών. Επιπροσθέτως, ο ρυθμός κατανάλωσης γλυκόζης καθορίζεται, σε μεγάλο βαθμό, από την άσκηση και τη συνολική δραστηριότητα ενός οργανισμού. Συνεπώς, η διατροφή και ο τρόπος ζωής παίζουν καθοριστικό ρόλο στη διαμόρφωση του ενεργειακού ισοζυγίου και του κυτταρικού μεταβολισμού. Με τη μελέτη μας δείξαμε ότι κατάλληλος επαναπρογραμματισμός του κυτταρικού μεταβολισμού, μέσω γενετικών ή φαρμακευτικών παρεμβάσεων που μειώνουν τον αριθμό των μιτοχονδρίων, μειώνει τη γλυκοτοξικότητα και αυξάνει το προσδόκιμο ζωής σε πειραματόζωα. Αντίστοιχες παρεμβάσεις θα μπορούσαν να αναπτυχθούν για την αντιμετώπιση σοβαρών μεταβολικών νοσημάτων που σχετίζονται με τη γήρανση στον άνθρωπο.
– Εδώ και πολλά χρόνια, το Ινστιτούτο Μοριακής Βιολογίας κι εσείς προσωπικά πραγματοποιείτε έρευνα αιχμής στο πεδίο της γήρανσης. Τι κερδίσαμε σε γνώση;
– Σήμερα γνωρίζουμε πλέον ότι δεν υπάρχει κάποιο εγγενές γενετικό πρόγραμμα, δηλαδή κάτι στο DNA μας το οποίο με κάποιον τρόπο ενεργοποιείται και υπαγορεύει ότι θα πεθαίνουμε σε συγκεκριμένη ηλικία. Εκείνο που συμβαίνει είναι η συσσώρευση βλαβών στα κύτταρά μας και στα μόρια που τα αποτελούν, η οποία εξελίσσεται με διαφορετικό τρόπο στον καθένα από εμάς. Οι διαφορές στον ρυθμό συσσώρευσης βλαβών προκύπτουν εξαιτίας του διαφορετικού τρόπου ζωής, της διαφορετικής διατροφής, της έκθεσης σε διαφορετικά περιβάλλοντα, και βέβαια του διαφορετικού γενετικού υλικού. Ο συνδυασμός των παραγόντων αυτών, σε συνδυασμό με κάποιους ακόμα, είναι μοναδικός για τον καθένα από μας και οδηγεί σε διαφορετικούς ρυθμούς γήρανσης. Το λεγόμενο «life history», δηλαδή το ιστορικό της επίδρασης όλων των παραπάνω παραγόντων με το πέρασμα του χρόνου στον οργανισμό είναι εκείνο που καθορίζει τη διάρκεια ζωής μας. Ετσι η γήρανση αποτελεί πρωτίστως προσωπική υπόθεση, καθώς επηρεάζεται από παραμέτρους, οι οποίες οδηγούν σε μια μοναδική πορεία προς τη γήρανση για τον καθένα από εμάς. Η νέα γνώση που έχουμε αποκτήσει συνέβαλε στην κατανόηση διαφόρων πτυχών της γήρανσης, όπως στην ταυτοποίηση περισσοτέρων από 300 γονιδίων (γεροντογονίδια) που σχετίζονται και επηρεάζουν τη διαδικασία αυτή. Μπορούμε να πούμε ότι ήδη κατανοούμε, σε μεγάλο βαθμό, τη μοριακή και κυτταρική βάση της γήρανσης.
– Τα βήματα αυτά μπορούν να οδηγήσουν και σε φαρμακευτικά σχήματα;
– Ηδη γίνονται προσπάθειες για την αξιοποίηση των ερευνητικών αποτελεσμάτων που έχουν προκύψει από τη μελέτη της γήρανσης για την αντιμετώπιση σοβαρών ασθενειών, όπως τα νευροεκφυλιστικά και καρδιαγγειακά νοσήματα, ο καρκίνος, ο σακχαρώδης διαβήτης και άλλα, οι οποίες σχετίζονται στενά με τη γήρανση. Μάλιστα, βρίσκονται ήδη σε εξέλιξη κλινικές μελέτες στις ΗΠΑ, αλλά και αλλού, όπου δοκιμάζονται συγκεκριμένες φαρμακευτικές παρεμβάσεις στον άνθρωπο. Η στόχευσή τους είναι πρωτίστως η αποσύνδεση της γήρανσης από συνοδές παθολογικές καταστάσεις, έτσι ώστε να βελτιωθεί η ποιότητα ζωής στην τρίτη ηλικία. Ενδιαφέρει δηλαδή, όχι τόσο η αύξηση της διάρκειας ζωής, όσο της ποιότητας ζωής, μέσα από στοχευμένες, εξατομικευμένες παρεμβάσεις. Βέβαια, παρ’ όλο που ήδη γνωρίζουμε πολλά για το φαινόμενο της γήρανσης και τους μηχανισμούς που τη διέπουν, είμαστε ακόμα μακριά από το να μπορούμε να ισχυριστούμε ότι έχουμε κατανοήσει πλήρως τη γήρανση. Χρειάζεται επομένως περισσότερη έρευνα προς την κατεύθυνση αυτή. Το γεγονός ότι οι μηχανισμοί γήρανσης αποτελούν αντικείμενο έντονης μελέτης κορυφαίων εργαστηρίων σε όλο τον κόσμο, με κάνει αισιόδοξο για θετικές εξελίξεις και σημαντική πρόοδο στο άμεσο μέλλον.