Receptorii hormonali împotriva îmbătrânirii societății Max Planck

Caenorhabditis elegans: Un model ideal de organism pentru studii de vârstă

Viermele rotund Caenorhabditis elegans nu trăiește mult - după 20 de zile se termină de obicei. Acest lucru îl face un obiect de cercetare ideal pentru oamenii de știință, deoarece aceștia pot examina întregul ciclu de viață al viermelui într-o perioadă scurtă de timp (Fig. 1). În plus, genomul organismului, care este alcătuit din mai puțin de o mie de celule, a fost complet analizat și multe dintre genele viermilor apar, de asemenea, într-o formă similară la om. Cercetătorii de la Institutul Max Planck pentru Biologia Îmbătrânirii vor, prin urmare, să folosească Caenorhabditis elegans aflați cum hormonii controlează îmbătrânirea. Sunt interesați în special de receptorii hormonali din nucleul celular, care reglează activitatea genelor metabolice.

Fig. 1: Ciclul de viață al Caenorhabditis elegans. În condiții favorabile, nematodul trece prin diferite stadii de dezvoltare și progresează rapid (în 3 până la 5 zile) de la stadiul embrionului prin patru stadii larvare (L1 - L4) până la viermele adult (temperatura ambiantă optimă: 15 - 20 ° C). Viermii adulți trăiesc apoi încă 2 până la 3 săptămâni.

Un aport redus de calorii poate avea un efect de prelungire a vieții

Reducerea aportului caloric are un impact direct asupra longevității noastre. În literatura de specialitate, aceasta se numește „restricție dietetică” sau „restricție dietetică de calorii” (aici „dieta” pe scurt). Dieta poate afecta sănătatea și speranța de viață a diferitelor organisme și poate crește durata de viață a viermilor, muștelor și rozătoarelor. Cu toate acestea, aportul redus de calorii nu ar trebui să ducă la malnutriție. Cu toate acestea, mecanismele de bază nu sunt încă pe deplin înțelese. Dovezile științifice arată că dieta la oameni scade temperatura corpului, nivelul insulinei și grăsimea corporală. În plus, nivelurile îmbunătățite de colesterol și lipide indică un risc redus de boli cardiovasculare. Dimpotrivă, un aport prea mare de calorii poate fi, desigur, un factor de risc pentru bolile legate de vârstă, cum ar fi obezitatea, diabetul, bolile de inimă, neurodegenerarea și cancerul. Studiul descris aici oferă dovezi importante că receptorii hormonali reglează creșterea duratei de viață asociată unei diete.

Receptorii hormonali controlează procesul nostru de îmbătrânire

Receptorii hormonali descriși în studiu sunt proteine care se află în nucleul celular și care leagă anumite molecule de semnalizare, în acest caz hormoni [2, 3]. Fiecare receptor are un site de legare foarte specific pentru molecula semnal respectivă. De îndată ce se leagă de receptor, acesta este activat și declanșează procese speciale de semnalizare. Receptorii examinați aici influențează în mod specific expresia, adică pornirea și oprirea, a genelor individuale sau a grupelor genetice din nucleul celular și astfel controlează dezvoltarea celulară și programele metabolice.

Rezultatele cercetătorilor din Köln arată că receptorul hormonal NHR-62 trebuie să fie activ pentru ca un aport redus de calorii să aibă un efect care să prelungească viața. Trăiește cu NHR-62 activ Caenorhabdititis elegans cu aport caloric redus cu un sfert din viața sa normală mai mult. Aceste date furnizează primele dovezi că receptorul nuclear NHR-62 este responsabil pentru prelungirea duratei de viață cauzată de dietă. Se pare că există un hormon încă neidentificat care controlează durata de viață a viermelui prin intermediul acestui receptor. În cazul în care acest hormon ar fi identificat, acesta ar putea fi administrat viermelui și, astfel, poate prelungi durata de viață chiar și fără ocol prin reducerea caloriilor. Receptorul hormonal NHR-62 este produs într-o varietate de celule, inclusiv celule nervoase și celule intestinale.

Analizele transcriptomului, adică măsurarea și compararea întregii molecule de ARN mesager (ARNm) produse într-o celulă, au arătat, de asemenea, că dieta are efecte semnificative asupra activării genelor. Dintre cele aproximativ 20.000 de gene din vierme, în jur de 3.000 își schimbă activitatea, dintre care aproximativ 600 sunt reglementate doar de NHR-62. Prin urmare, există probabil multe alte gene care influențează speranța de viață și poate regla viața generală în cadrul unei rețele. Cercetătorii Max Planck suspectează, de asemenea, că acești receptori hormonali nu numai că controlează vârsta maximă a viermilor rotunzi, ci și cea a oamenilor; are un receptor similar cu NHR-62, desemnat HNF-4a.

Nutriția influențează durata de viață într-un alt mod. Un alt studiu realizat de oamenii de știință a arătat că viermii fără alt receptor hormonal, NHR-8, pe de o parte rămân într-un fel de stadiu de tineret „prepubescent” mai mult timp înainte de a fi crescuți complet [3] . Pe de altă parte, mor și mai devreme decât animalele cu un receptor activ. Receptorii NHR-8 se găsesc în nucleul celulelor intestinale (Fig. 2), este responsabil pentru echilibrul colesterolului din organism. Fără el, viermele nu poate produce suficienți hormoni steroizi din colesterol și astfel devine mai târziu matur sexual. În plus, metabolismul său al grăsimilor se schimbă și, prin urmare, speranța sa generală de viață scade. Ca și în cazul NHR-62, există, de asemenea, gene omoloage înrudite ale NHR-8 la om. Prin urmare, metabolismul colesterolului ar putea avea o influență directă nu numai asupra dezvoltării fizice, ci și asupra speranței de viață a omului.

Fig. 2: Receptorul NHR-8, fuzionat cu proteina fluorescentă verde GFP, este exprimat în celulele intestinale Caenorhabditis elegans și se găsește în principal în nucleu. Viermele prezentat aici se află în stadiul de larvă L3. Bara de scalare: 20 μm. Stânga: Imagine completă a nematodului cu un microscop de fluorescență. Acumularea receptorilor fuzionați (NHR-8-GFP) este clar recunoscută prin punctele verzi. Dreapta: Mărirea vederii din stânga pentru a clarifica faptul că receptorul este localizat doar în nucleul celulelor intestinale. Intestinul se extinde pe ambele părți de-a lungul axei principale a corpului.

Rezultatele descrise aici arată pentru prima dată că receptorii nucleari sunt de o importanță crucială pentru extinderea duratei de viață cu un aport redus de calorii, ceea ce implică atât controlul hormonal și metabolic al duratei vieții, cât și procesul de îmbătrânire a celulelor și organismelor pe un fond diferit influențat de activitatea hormonală face să apară.