Zrozumieć proces starzenia sięDlaczego duże psy starzeją się szybciej
Autor:
Uniwersytet Stanowy w Arizonie
| Przetłumaczone przez AI
6 min Czas czytania
Dlaczego duże psy zazwyczaj żyją krócej? Badanie przeprowadzone na 864 psach wskazuje na związek między wielkością ciała a szybszą utratą metylacji DNA w regionach zawierających „geny skaczące”. Wyniki te dostarczają potencjalnego molekularnego wyjaśnienia różnic w procesie starzenia się psów, choć nadal nie jest jasne, czy zmiany te przyczyniają się do przyspieszenia tego procesu.
Duże psy starzeją się zazwyczaj szybciej niż małe. Teraz wiemy już, dlaczego. Nowe badanie przeprowadzone przez naukowców z Uniwersytetu Stanowego w Arizonie dostarcza pierwszego przekonującego wyjaśnienia molekularnego tego, dlaczego duże psy żyją krócej: odpowiedź może leżeć w tym, jak cechy charakterystyczne starzenia się zmieniają strukturę psiego DNA.
(Źródło: Charlie Leight, Uniwersytet Stanowy w Arizonie)
Wśród ssaków większe rozmiary gatunku zazwyczaj oznaczają dłuższą długość życia, która waha się od zaledwie kilku lat u myszy do prawie 200 lat u niektórych wielorybów.
Jednak gdy przyjrzymy się poszczególnym gatunkom, często obserwujemy zjawisko odwrotne — mniejsze osobniki żyją dłużej niż młodsze. Widzimy to na przykład u psów.
Miłośnicy psów i ich właściciele od dawna doświadczają tego zjawiska, ponieważ psy większych ras zazwyczaj rosną szybciej i umierają wcześniej niż psy mniejsze. Dlatego naukowcy intensywnie pracują nad zbadaniem i zrozumieniem przyczyn tego zjawiska, zwanego „psimi latami”, które może skrócić czas, jaki zwierzęta te spędzają z ludźmi.
„Psy stanowią wyjątkowy model pozwalający zrozumieć proces starzenia się, ponieważ w obrębie jednego gatunku występują u nich ogromne różnice w długości życia” – powiedział główny autor badania Noah Snyder-Mackler, profesor na Wydziale Nauk Przyrodniczych oraz w Centrum Ewolucji i Medycyny Uniwersytetu Stanowego Arizony.
Duże psy nie tylko umierają wcześniej, ale są też bardziej podatne na wiele chorób związanych z wiekiem. A to, czego naukowcy mogą się dowiedzieć o starzeniu się psów, może stanowić ważne źródło wiedzy również na temat starzenia się ludzi.
„Ponieważ są zwierzętami towarzyszącymi, mogą również stanowić potężny model o bezpośrednim znaczeniu dla zdrowia ludzkiego. Życie z nami oznacza, że dzielimy doświadczenia i środowisko, a nasza miłość do zwierząt domowych sprawia, że zapewniamy im pożywienie, aktywność fizyczną i opiekę zdrowotną przez całe życie – co oznacza, że wiele wniosków wyciągniętych na podstawie badań nad naszymi krócej żyjącymi zwierzętami możemy przenieść na ludzi” – powiedziała Snyder-Mackler.
Teraz być może wiemy, dlaczego.
Nowe badanie przeprowadzone przez naukowców z Uniwersytetu Stanowego w Arizonie dostarcza pierwszego przekonującego wyjaśnienia molekularnego tego, dlaczego duże psy żyją krócej: odpowiedź może leżeć w tym, jak cechy charakterystyczne starzenia się zmieniają strukturę psiego DNA.
Skaczące geny
Opierając się na danych dotyczących 864 psów objętych projektem Dog Aging Project, zespół naukowców sporządził mapę wzorców metylacji DNA w całym genomie. Metylacja DNA stanowi część epigenomu, który wpływa na stopień aktywacji lub dezaktywacji genów bez zmiany sekwencji DNA w poszczególnych genach. Epigenom reaguje również na czynniki środowiskowe, takie jak dieta czy stres, a co najważniejsze w kontekście niniejszych badań, metylacja DNA jest uznanym chemicznym wskaźnikiem starzenia się i regulacji DNA.
Z ich badań wynika, że starzenie się wiąże się z postępującą utratą tych znaków regulacyjnych, zwłaszcza w regionach genomu znanych jako „geny skaczące” lub elementy transpozycyjne. Stwierdzono, że jedna z klas tych genów skaczących, zwana LINE1, stanowi kluczowy czynnik różnic w procesie starzenia się organizmów.
Elementy LINE1 potrafią kopiować się i wstawiać w różnych miejscach genomu, przeskakując z chromosomu na chromosom i powodując przy tym uszkodzenia DNA. Chociaż ich aktywność jest zazwyczaj ograniczana przez metylację DNA, może ona wzrosnąć w przypadku utraty tych znaków regulacyjnych — proces ten wiąże się z niestabilnością genomową, nowotworami i innymi chorobami związanymi z wiekiem.
„Odkryliśmy, że regulacja epigenetyczna elementów transpozycyjnych — zwłaszcza LINE1 — wydaje się być głównym czynnikiem wpływającym na tempo starzenia się różnych psów” — powiedziała Snyder-Mackler.
Stan na dzień: 20.11.2020 r.
Jest dla nas sprawą oczywistą, że w sposób odpowiedzialny obchodzimy się z danymi osobowymi użytkowników. Jeśli gromadzimy dane osobowe, przetwarzamy je zgodnie z obowiązującymi przepisami o ochronie danych. Szczegółowe informacje można znaleźć tutaj: Polityka prywatności.
Zgoda na wykorzystanie danych do celów reklamowych
Wyrażam zgodę na wykorzystywanie przez spółkę Vogel Communications Group GmbH & Co. KG, Max-Planck-Str. 7-9, 97082 Würzburg, Niemcy, oraz przez wszystkie spółki z nią powiązane w rozumieniu §§ 15 i nast. niemieckiej ustawy o spółkach akcyjnych AktG (dalej: Vogel Communications Group) mojego adresu e-mail do przesyłania mi newsletterów redakcyjnych. Lista spółek stowarzyszonych znajduje się tutaj.
Treść newslettera obejmuje produkty i usługi wszystkich wyżej wymienionych spółek, w tym na przykład czasopisma branżowe i książki specjalistyczne, wydarzenia i targi branżowe, a także produkty i usługi związane z wydarzeniami, oferty i usługi mediów drukowanych i wirtualnych, takie jak inne newslettery informacyjne, konkursy, kampanie leadowe, badania rynku online i offline, specjalistyczne portale internetowe i oferty e-learningowe. Jeśli pobrany został również mój osobisty numer telefonu, może być on wykorzystany do składania ofert dotyczących wymienionych wyżej produktów i usług wyżej wymienionych spółek oraz do badań rynkowych.
Moja zgoda obejmuje również przetwarzanie mojego adresu e-mail i numeru telefonu w celu porównania danych w celach marketingowych z wybranymi partnerami reklamowymi, takimi jak np. LinkedIn, Google i Meta. W tym celu Vogel Communications Group może przekazać wskazane dane w postaci zahashowanej partnerom reklamowym, a partnerzy ci mogą następnie wykorzystywać je w celu ustalenia, czy posiadam również konto w odpowiednich serwisach tych partnerów reklamowych. Grupa Vogel Communications wykorzystuje tę funkcję do celów retargetingu (upselling, cross-selling i budowanie lojalności klientów), tworzenia tzw. grup odbiorców podobnych (Lookalike Audiences) w celu pozyskiwania nowych klientów oraz jako podstawę do wykluczania odbiorców z bieżących kampanii reklamowych. Więcej informacji można znaleźć w sekcji „Porównanie danych w celach marketingowych” w polityce prywatności.
Jeśli otworzę na stronach internetowych chronione treści umieszczone na portalach Grupy Vogel Communications, w tym jej spółek stowarzyszonych w rozumieniu §§ 15 i nast. niemieckiej ustawy o spółkach akcyjnych AktG, muszę zarejestrować się, podając dodatkowe dane, aby uzyskać dostęp do tych treści. W zamian za bezpłatny dostęp do treści redakcyjnych, moje dane mogą być wykorzystywane zgodnie z niniejszą zgodą do tutaj określonych celów. Nie dotyczy to porównywania danych w celach marketingowych.
Prawo do wycofania zgody
Jestem świadomy(a), że w przyszłości mogę wycofać zgodę w dowolnym momencie. Wycofanie przeze mnie zgody nie ma wpływu na zgodność z prawem przetwarzania, którego dokonano na podstawie mojej zgody do momentu jej wycofania. Aby wycofać zgodę, mogę skorzystać z formularza kontaktowego dostępnego pod adresem https://contact.vogel.de/pl. Jeśli nie chcę już otrzymywać subskrybowanych przeze mnie newsletterów, mogę zrezygnować z subskrypcji naciskając w link znajdujący się na końcu newslettera. Więcej informacji na temat mojego prawa do wycofania zgody, a także konsekwencji wycofania zgody znajduje się tutaj: Polityka prywatności, sekcja Newslettery redakcyjne.
Badanie wykazało, że ponad 40 procent regionów genomu związanych z LINE1 traci metylację wraz z wiekiem, co czyni je klasą elementów transpozycyjnych najbardziej dotkniętą tym zjawiskiem. Utrata ta nie jest równomiernie rozłożona wśród psów: u większych ras obserwuje się znacznie szybszy spadek poziomu metylacji.
Średnio u psów ras olbrzymich obserwowano rocznie spadek metylacji LINE1 o około 35% większy niż u psów ras małych.
„To jeden z najwyraźniejszych znaków molekularnych, jakie dotychczas zaobserwowaliśmy, który pokrywa się z dobrze znanym zjawiskiem zależności między wielkością a długością życia u psów” – powiedział współautor badania Blaise Mariner, który jest również naukowcem w Szkole Nauk o Życiu oraz Centrum Ewolucji i Medycyny na Uniwersytecie Stanowym Arizony (ASU). „Sugeruje to, że szybsze starzenie się większych psów może wynikać, przynajmniej częściowo, z ograniczonej kontroli nad tymi »skaczącymi genami«”.
Seks i starzenie się
Badanie ujawniło również zaskakujące różnice między kobietami (które mają dwa chromosomy X, czyli XX) a mężczyznami (którzy mają chromosomy XY). Stwierdzono, że elementy LINE1 na chromosomie X są bardziej metylowane u mężczyzn niż u kobiet. Sugeruje to, że u kobiet aktywność tych elementów może być wyższa, co potencjalnie wpływa na specyficzne dla płci wzorce starzenia się.
„To był nieoczekiwany wynik” – powiedziała Brianah McCoy, która współkierowała tymi badaniami w trakcie studiów doktoranckich w Centrum Ewolucji i Medycyny przy Wydziale Nauk o Życiu Uniwersytetu Stanowego Arizony (ASU). „Podważa on niektóre z naszych założeń dotyczących regulacji chromosomu X i podkreśla złożoność starzenia się epigenetycznego”.
Poza konkretnymi wynikami badania podkreślają one znaczenie epigenetyki w kształtowaniu zdrowia i długowieczności. Podczas gdy sekwencje genetyczne pozostają w dużej mierze niezmienne, znaki epigenetyczne zmieniają się w czasie oraz w odpowiedzi na czynniki środowiskowe, co stanowi potężne narzędzie do badania biologii starzenia się.
Skala badania była również godna uwagi, ponieważ było to jedno z największych tego typu badań. W ramach analizy 864 genomów psów konieczne było zmapowanie i zsekwencjonowanie ponad 3 milionów miejsc metylacji w dużej i zróżnicowanej grupie psów. Tylko dzięki temu ogromnemu przedsięwzięciu zespół był w stanie wykryć wzorce, które pozostałyby niewidoczne w mniejszych zbiorach danych.
„Duże, wspólne przedsięwzięcia, takie jak Dog Aging Project, mają zasadnicze znaczenie dla uzyskania tego rodzaju wniosków” – powiedziała Snyder-Mackler. „Pozwalają nam one powiązać zmiany molekularne z rzeczywistymi różnicami w stanie zdrowia i długości życia”.
Psy towarzyszące
Ostatecznie wyniki tych badań mogą mieć znaczenie nie tylko dla psów, ale także dla ich ludzkich opiekunów.
„Nasze badania sugerują, że elementy transpozycyjne mogą stanowić fundamentalną część procesu starzenia się u ssaków” – powiedziała Snyder-Mackler. „Jeśli tak jest, ukierunkowanie działań na te elementy lub mechanizmy, które je regulują, mogłoby stanowić obiecujący kierunek dla przyszłych terapii mających na celu wydłużenie okresu zdrowia u ludzi”.
Chociaż konieczne są dalsze badania, aby ustalić, czy aktywność LINE1 jest przyczyną, czy skutkiem starzenia się, badanie to dostarcza mocnych dowodów na to, że zmiany epigenetyczne w tych regionach genomu są charakterystyczną cechą starzenia się biologicznego — oraz potencjalnym czynnikiem wpływającym na jego zmienność.
W miarę jak naukowcy coraz lepiej poznają molekularne mechanizmy starzenia się, jedno staje się jasne: sekrety dłuższego i zdrowszego życia mogą tkwić nie tylko w naszych genach, ale także w tym, jak są one regulowane w miarę upływu czasu.
Artykuł oryginalny: Starzenie się epigenetyczne i zaburzenia regulacji transpozonów odzwierciedlają skrócenie długości życia u psów związane z wielkością; Science; DOI:10.1126/science.aeb2986