Teloméry

Už dávnejšie vieme, že na starnutie buniek výrazne vplýva dĺžka zakončení chromozómov, takzvaných telomér. Čím sú teloméry kratšie, tým horšie.

Okrem bežného opotrebovania ich výrazne skracuje napríklad stres, takže ak chcete vyzerať mlado, mali by ste veci riešiť s pokojom.

Vedci rovnako vedia, že šport pomáha telu a pomáha znižovať jeho biologický vek. Avšak až teraz, po analýze tisícok ľudí, tím z americkej Brigham Young University zistil, čo presne treba robiť, aby sme starli čo najpomalšie.

Teloméry fungujú ako akési ochranné kryty na konci chromozómov, ktoré držia pokope genetický materiál. Prirovnávajú ich napríklad k plastovým koncovkám na šnúrkach do topánok. 

"Vo všeobecnosti vieme, že ľudia s kratšími telomérami zomierajú skôr a s väčšou pravdepodobnosťou sa u nich rozvinú viaceré z chronických ochorení. Nie je to perfektné, ale je to veľmi dobrý index biologického starnutia," vysvetlil východiská vedúci štúdie Larry Tucker.

Desiatky minút päťkrát do týždňa

Tuckerova štúdia priniesla konkrétne informácie o tom, aký typ cvičenia a aká jeho intenzita je najlepšia na zabrzdenie procesov starnutia v bunkách. Zistenia pochádzajú z analýzy dát od takmer 6 000 dospelých ľudí. Tím porovnal dĺžku telomér účastníkov a mal údaje aj o ich fyzickej aktivite. Sústredil sa najmä na beh.

Ľudí zoradili do troch skupín – tých so sedavým životným štýlom, stredne aktívnych a veľmi aktívnych. Za klasický príklad vysokej aktivity vedci označili 30-minútový beh päť dní v týždni u žien a 40-minútový beh päť dní v týždni u mužov.

Pravidelní bežci o 9 rokov mladší

A ako analýza dopadla? Rozdiely boli významné. Biologický vek ľudí najaktívnejšej skupiny bol až o sedem rokov menší ako u stredne aktívnych. Od ľudí, ktorí žijú sedavým spôsobom života, sa pravidelní bežci líšili až o deväť rokov.

Zaujímavé je tiež zistenie tímu, že k omladzovaniu nepomáhajú priemerné a občasné športové výkony. Závery jednoznačne potvrdzujú, že skutočný efekt má len časté opakovanie náročnejšieho cvičenia. Krátke koncovky chromozómov sa totiž u ľudí so sedavým štýlom a u tých mierne aktívnych veľmi nelíšili.

To, ako presne cvičenie vplýva na zadržanie skracovania telomér, vedci stále presne nevedia. Tucker sa prikláňa k názoru, že prínos spočíva najmä v tom, že cvičenie potláča zápaly a aj škodlivý vplyv voľných radikálov na bunky.

Chromozómy sú nositeľmi génov. Koncové časti chromozómov, teloméry, chránia dedičný materiál pred degradáciou a zamedzujú, aby sa chromozómy navzájom spájali. Čím sú teloméry dlhšie, tým dlhšie môžu byť chromozómy a tým môžu aj bunky zostať funkčné dlhší čas. Počas života sa teloméry skracujú a ich dĺžka sa v súčasnosti považuje za signalizátor biologického starnutia.

Krátke teloméry hovoria o náchylnosti človeka na ochorenia súvisiace s vyšším vekom. Ide hlavne o cukrovku alebo srdcové ochorenia. Viac poznatkov o teloméroch nám umožní lepšie pochopiť proces starnutia. Meraním ich dĺžky sa zaoberali vedci z univerzity vo švédskom Lunde, keď sa snažili vysvetliť premenlivosť dĺžky telomér u novonarodených jedincov. Je totiž výhodou začínať život s dlhšími telomérami.

Pri vtákoch vplýva matka, u ľudí otec 

Vedci analyzovali údaje z tridsať rokov trvajúceho výskumu spevavých vtákov žijúcich v tŕstí pri jazere Kvismaren na juhu centrálneho Švédska. Z výsledkov vyplýva, že dĺžku telomér spevavých vtákov ovplyvňujú s takmer rovnakou pravdepodobnosťou dedičné aj nededičné faktory. Zdá sa, že čím je samička pri narodení potomstva staršia, tým sú teloméry dlhšie. Nededičné faktory závisia tiež viac od samičky. Napríklad samička môže ovplyvniť hladinu hormónov alebo protilátok vo vaječnom žĺtku, ktorý je zdrojom pre vyvíjajúce sa vtáčatá. Predchádzajúce výskumy pritom poukazovali na to, že k nededičným faktorom ovplyvňujúcim dĺžku ľudských telomér prispieva viac otec než matka. Čím je otec starší, tým sú dlhšie.

Mužom bez práce sa skracujú rýchlejšie

Vedcov z Imperial College London a Univerzity v Oulu vo Fínsku zaujímalo, ako rýchlo sa mení dĺžka telomér u ľudí, ktorí vo veku okolo 30 rokov boli viac ako dva roky bez práce. Analyzovali vzorky DNA 5 620 mužov a žien narodených vo Fínsku v roku 1966. Merali dĺžku telomér v krvných bunkách vzoriek zozbieraných v roku 1997, keď účastníci štúdie mali 31 rokov. Z výsledkov vyplýva, že muži nezamestnaní viac ako dva z predchádzajúcich troch rokov sa vyznačovali aspoň dvakrát vyššou pravdepodobnosťou skrátenia telomér v porovnaní s kontinuálne zamestnanými mužmi. V štúdii hodnotili aj ďalšie faktory, ktoré mohli ovplyvniť výsledky. V štúdii bol vo veku 30 rokov dlhodobo nezamestnaných primalý počet žien, nemožno preto posúdiť, či dlhodobá nezamestnanosť škodí viac mužom ako ženám.

Členka výskumného tímu doktorka Jessica Buxtonová z oddelenia medicíny na Imperial College London uviedla, že rôzne stresujúce podmienky sa už v minulosti spájali so zrýchleným skracovaním telomér. Ďalšia členka tímu doktorka Leena Ala-Mursulaová z Univerzity v Oule zdôraznila, že ide o úplne prvý výskum, všímajúci si vplyv dlhodobej nezamestnanosti na zhoršenie zdravia až na bunkovej úrovni. Udržiavanie ľudí v práci by malo byť súčasťou všeobecnej snahy o podporu ľudského zdravia, dodala. Ak teda chceme, aby sa naše teloméry skracovali čo najpomalšie, odporúča doktor Joseph Raffaele tieto stratégie: odstránenie úzkosti a stresu, telesné cvičenie, vyhýbanie sa fajčeniu, odbúranie nadmernej hmotnosti, obmedzený príjem tukov a naopak, príjem omega-3 mastných kyselín a vitamínu D.

Telomerová teória vychádza zo zistenia, že sa teloméry v telesných bunkách zvyčajne po každom bunkovom delení skracujú. Keď dosiahnu určitú dĺžku, už sa nemôžu ďalej deliť a bunky odumierajú alebo sa menia na rakovinové bunky.

Nobelovka za objav

Objav telomér úplne zmenil spôsob, akým vedci nazerajú na dlhovekosť a proces starnutia. Tím amerických vedcov, ktorý teloméry - konkrétne ochranu chromozómov prostredníctvom telomér a enzýmov telomerázy - objavil, získal v roku 2009 Nobelovu cenu za fyziológiu a lekárstvo.

Najväčšia hodnota objavu tkvie v tom, že načrtol cestu, akým spôsobom možno spomaliť starnutie - spomalením alebo zabránením skracovania telomér, čo má za následok predĺženie života bunky.

Vedci identifikovali dva faktory, ktoré ovplyvňujú skracovanie telomér: enzým telomerázy a úlohu, ktorú zohráva oxidatívny stres (je tvorený aktivitou voľných radikálov) v skracovaní telomér a starnutí ako takom.

Chráni chromozóm

Teloméry sú sekcia opakujúcich sa sekvencií DNA, ktoré prekrývajú konce chromozómov. Hoci sú súčasťou DNA, jedná sa v podstate o jej odpadovú časť, pretože neobsahujú genetickú informáciu.

Ich úlohou je chrániť DNA chromozómu, ktorý obsahuje genetickú informáciu. Bráni štiepeniu chromozómov a ich väzbám k ďalším chromozómom, pretože prekrývajú ich zakončenie. Teloméry možno tak chápať podobne ako plastové končeky na koncoch šnúrok od topánok, ktoré ich chránia pred štiepením.

Vždy, keď sa somatické bunky delia, enzýmy sú schopné kompletne skopírovať DNA, ktorá obsahuje genetickú informáciu bunky. Teloméry sa však v tomto procese úplne nezreplikujú a časti ich koncoviek sú pri každom bunkovom delení stratené. Väčšina buniek sa dokáže replikovať priemerne päťdesiatkrát, než sa teloméry maximálne skrátia. V momente, kedy k tomu dôjde, sa bunky nemôžu už ďalej deliť.

Záchranou je enzým telomeráza

V tejto chvíli sa už DNA nemôže kopírovať a bunky začínajú starnúť alebo odumierať alebo sa menia na rakovinové bunky. Aby došlo k spomaleniu, zastaveniu alebo dokonca zvráteniu starnutia, je potrebné sa sústrediť práve na teloméry.

Enzým telomeráza je odpoveďou na predĺženie života buniek. Obsahuje bielkovinu a RNA, ktorá je schopná spätne skopírovať stratené úseky telomér a rozšíriť ich. Ako príklad možno brať rakovinové bunky, ktoré neodumierajú vďaka tomu, že aktivujú tento enzým, ktorý sa pripája na teloméry v momente delenia buniek.

Problém je, že primárne je enzým telomeráza aktívny v zárodočných bunkách (vajicka, spermie), aktivovaných lymfocytoch, bielych krvinkách a istých kmeňových bunkách a nie v bunkách somatických (telesných). Skracovanie telomér tieto bunky s aktívnou telomerázou neovplyvňuje, v priebehu života sa musia replikovať viac ako päťdesiatkrát.

Vedci zistili, že starší ľudia majú teloméry v somatických bunkách kratšie. Tento jav ovplyvňuje viac a viac buniek, čo vedie k poškodeniu tkanív a vzniku toľko obávaných známok starnutia. Kratšie teloméry však nesúvisia len s vekom, ale aj rôznymi chorobami. Skrátená dĺžka telomér a znížená aktivita telomerázy býva spájaná s chronickými chorobami, proti ktorým možno však mnohokrát ľahko preventívne pôsobiť, napríklad vysoký krvný tlak, ochorenie kardiovaskulárne sústavy, rezistencia na inzulín, cukrovka II. typu, depresia, osteoporóza a obezita.

Aktivitu enzýmu telomerázy možno zvýšiť

Našťastie pre nás je možné aktivitu telomerázy zvýšiť, a táto aktivita zase predlžuje teloméry somatických buniek.

Ako je toho možné docieliť? Stravou založenou na vysokom podiele rastlinných zdrojov, pravidelnej fyzickej aktivite a tiež snahou vyvarovať sa a zvládať stres. Aktivitu enzýmu telomerázy podporuje aj vynechanie živočíšnych saturovaných tukov, pretože oxidatívny stres, ktorý plynie z ich konzumácie, redukuje aktivitu telomerázy a naopak urýchľuje krátenie telomér. Oproti tomu rastlinná strava je plná antioxidantov pôsobiacich proti škodlivému oxidatívnemu stresu.

Telomér je koncová časť eukaryotických chromozómov. Keďže eukaryotické chromozómy sú na rozdiel od prokaryotických lineárne a nie uzavreté do kruhu, existujú na nich koncové časti s niekoľkými špecifickými vlastnosťami.