Βρέθηκε ο «διακόπτης» της γήρανσης

Αποκαλύπτεται τελικώς ότι στη ζωή όλα είναι θέμα συντονισμού – σε ό,τι αφορά τόσο το… έξω μας όσο και το… μέσα μας. Μπορεί όλο αυτό να σας φαίνεται δυσεπίλυτος γρίφος, αλλά, όπως θα διαβάσετε, ο νέος κυτταρικός μηχανισμός που αποκαλύφθηκε από ερευνητές του Ινστιτούτου Μοριακής Βιολογίας και Βιοτεχνολογίας (ΙΜΒΒ) του Ιδρύματος Τεχνολογίας και Ερευνας (ΙΤΕ) στην Κρήτη και ο οποίος συντονίζει τη διαδικασία δημιουργίας και καταστροφής των μιτοχονδρίων έχει σημαντική επίδραση τόσο στο μέσα μας, αφού ο… αποσυντονισμός του πιθανότατα σχετίζεται με πλήθος νόσων, όσο και στο έξω μας, αφού φαίνεται ότι ο ίδιος αυτός μηχανισμός ρυθμίζει τη γήρανση (η οποία άλλωστε μας πλήττει… μέσα – έξω).

Τα ευρήματα που ήταν τόσο σημαντικά ώστε να δημοσιευθούν την εβδομάδα που μας πέρασε στην έγκριτη επιθεώρηση «Nature» ανοίγουν τώρα τον δρόμο για ανάπτυξη φαρμάκων που θα στοχεύουν πλήθος νόσων, με δεδομένο ότι τα μιτοχόνδριά μας είναι ρυθμιστές της υγείας αλλά και της ασθένειας του οργανισμού σε πολλά επίπεδα, όπως αναφέρει στο «Βήμα» ο επικεφαλής της ερευνητικής δουλειάς, διευθυντής του ΙΜΒΒ, καθηγητής Μοριακής Βιολογίας Συστημάτων στην Ιατρική Σχολή του Πανεπιστημίου Κρήτης κ. Νεκτάριος Ταβερναράκης.

Ο καθηγητής υπογραμμίζει ότι στο πλαίσιο της νέας μελέτης, στην οποία συμμετείχαν επίσης οι ερευνητές του ΙΜΒΒ κ. Κωνσταντίνος Παληκαράς και δρ Ειρήνη Λιονάκη, αποκαλύφθηκε για πρώτη φορά ένα κομβικό μονοπάτι μοριακής σηματοδότησης που συντονίζει τη δημιουργία και ταυτόχρονα την καταστροφή των μιτοχονδρίων στα κύτταρα κατά τη γήρανση καθορίζοντας τη διάρκεια ζωής.

Τα ενεργειακά μας «εργοστάσια»

Για να εννοήσουμε όμως όλοι εμείς πόσο κομβικό είναι αυτό το μονοπάτι πρέπει αρχικώς να κατανοήσουμε τον κομβικό ρόλο των μιτοχονδρίων στον οργανισμό μας. Τα μιτοχόνδρια είναι οργανίδια τα οποία αποτελούν «εργοστάσια παραγωγής ενέργειας» του κυττάρου και είναι απολύτως απαραίτητα για πολλές, βασικές κυτταρικές λειτουργίες. «Η τροφή που καταναλώνουμε αποικοδομείται και χρησιμοποιείται από τα μιτοχόνδρια για να παράγεται ενέργεια ώστε να λειτουργήσει ο οργανισμός μας» περιγράφει ο κ. Ταβερναράκης. Αλλαγές στον αριθμό, στη μορφολογία και στην εύρυθμη λειτουργία των μιτοχονδρίων επηρεάζουν τόσο την ομοιόσταση του κυττάρου όσο και τον μεταβολισμό, την υγεία και το προσδόκιμο ζωής ολόκληρου του οργανισμού.

Ούτε ένα ούτε δύο αλλά εκατοντάδες μιτοχόνδρια μπορούν να περιέχονται σε κάθε ανθρώπινο κύτταρο, ανάλογα με το είδος του. Και οι δυσλειτουργίες στα οργανίδια αυτά είναι «ένοχες» για σοβαρές παθολογικές καταστάσεις όπως οι καρδιομυοπάθειες, οι νευρομυϊκές διαταραχές αλλά και  νευροεκφυλιστικές ασθένειες σαν τη νόσο του Πάρκινσον και τη νόσο Αλτσχάιμερ. «Συνεπώς η διατήρηση της λειτουργικότητας τόσο των μιτοχονδρίων όσο και ολόκληρου του κυττάρου απαιτεί ακριβή έλεγχο της απομάκρυνσης των κατεστραμμένων, καθώς και της δημιουργίας νέων μιτοχονδρίων» λέει ο κ. Ταβερναράκης.

Η αξία της… αυτοκαταστροφής

Συνεχίζει εξηγώντας ότι όλα τα ευκαρυωτικά κύτταρα διαθέτουν έναν μηχανισμό «εξολόθρευσης» των κατεστραμμένων μιτοχονδρίων – αυτή η εξειδικευμένη διαδικασία αυτοφαγίας ονομάζεται μιτοφαγία. Διαθέτουν επίσης και έναν μηχανισμό γέννησης νέων μιτοχονδρίων που ονομάζεται μηχανισμός μιτοχονδριακής βιογένεσης. «Ως σήμερα παρέμενε άγνωστο το πώς τα κύτταρα συντονίζουν τη μιτοφαγία και τη βιογένεση, αυτές τις δύο ανταγωνιστικές διαδικασίες. Εμείς ανακαλύψαμε τώρα ότι υπάρχει ένα ενιαίο ρυθμιστικό δίκτυο το οποίο λειτουργεί αρμονικά ώστε να εξασφαλίζεται η κυτταρική ομοιόσταση».

Οι ερευνητές όμως του ΙΜΒΒ εντόπισαν και τον κεντρικό «διακόπτη» αυτού του μηχανισμού μέσα από πειράματα στον νηματώδη σκώληκα Caenorhabditis elegans (ένα από τα αγαπημένα πειραματικά μοντέλα για την επιστήμη, ιδιαιτέρως σε ό,τι αφορά τη γήρανση και τις επιδράσεις της στον οργανισμό, αφού το συγκεκριμένο σκουλήκι που ζει στο χώμα, έχει διάρκεια ζωής περίπου 20 ημέρες και έτσι μπορεί να δείξει πολλά στους ειδικούς μέσα σε σύντομο χρονικό διάστημα). Οι επιστήμονες ανακάλυψαν ότι μια πρωτεΐνη της επιφανείας των μιτοχονδρίων – που ονομάζεται DCT-1/NIX και η οποία εντοπίζεται σε όλους τους ευκαρυωτικούς οργανισμούς, και στον άνθρωπο – λειτουργεί ως «σημαία» που φανερώνει ότι το μιτοχόνδριο είναι «χαλασμένο» και χρειάζεται να καταστραφεί μέσω της διαδικασίας της μιτοφαγίας. Ο κ. Ταβερναράκης διευκρινίζει σε ό,τι αφορά τη διαδικασία πως «η συσσώρευση κατεστραμμένων μιτοχονδρίων προκαλεί οξειδωτικό στρες οδηγώντας στην έναρξη κατάλληλης κυτταρικής σηματοδότησης, η οποία περιλαμβάνει την επαγωγή γονιδίων που ρυθμίζουν τόσο τη μιτοχονδριακή βιογένεση όσο και τη μιτοφαγία. Ο συντονισμός των δύο αυτών διαδικασιών διατηρεί την εύρυθμη μιτοχονδριακή λειτουργία απομακρύνοντας τα κατεστραμμένα μιτοχόνδρια και δημιουργώντας νέα και υγιή».

Γιατί γερνάμε

Τα καινούργια ευρήματα αναδεικνύουν έναν εξελιγμένο μοριακό μηχανισμό ο οποίος επιτρέπει στα κύτταρα να αυξομειώνουν τον αριθμό των μιτοχονδρίων ανάλογα με τις ενεργειακές ανάγκες τους και την έκθεση σε ενδογενείς και εξωγενείς παράγοντες στρες. Είναι σημαντικό να αναφερθεί ότι η μείωση των επιπέδων μιτοφαγίας κατά τη γήρανση οδηγεί σε προοδευτική συσσώρευση, κυρίως μη λειτουργικών μιτοχονδρίων, ως αποτέλεσμα τόσο της μη απομάκρυνσης των κατεστραμμένων όσο και της εξασθένησης στη δημιουργία νέων μιτοχονδρίων. Κάτι τέτοιο οδηγεί τελικά σε ελάττωση του προσδόκιμου επιβίωσης. Αντίθετα, η ενίσχυση της ανακύκλωσης των μιτοχονδρίων έχει ως αποτέλεσμα τη θωράκιση της ομοιόστασης των κυττάρων, την ανθεκτικότητα στο στρες και τη σημαντική αύξηση της διάρκειας ζωής του οργανισμού.

Οπως μας πληροφορεί ο κ. Ταβερναράκης, τα σημαντικά αποτελέσματα από τους σκώληκες έχουν ήδη επιβεβαιωθεί και σε  ανώτερους οργανισμούς που χρησιμοποιούνται επίσης ως πειραματόζωα για τη μελέτη της γήρανσης, όπως τα ποντίκια (χωρίς να μπορεί σε αυτή τη φάση να δώσει περαιτέρω λεπτομέρειες αφού πρόκειται για στοιχεία ακόμη αδημοσίευτα). Ποιο είναι όμως το επόμενο βήμα της ερευνητικής ομάδας; Σύμφωνα με τα λόγια του επικεφαλής της, το να μεταφραστούν όλα αυτά σε… πράξη προς όφελος του ανθρώπου.

Φαρμακευτική αντιμετώπιση

«Κατ’ αρχάς τα ευρήματά μας είναι καθοριστικής σημασίας για την κατανόηση της διαδικασίας της γήρανσης και στον άνθρωπο. Αναμένεται να βοηθήσουν σημαντικά στην αντιμετώπιση νοσημάτων που συνοδεύουν το γήρας και τα οποία χαρακτηρίζονται από ανεξέλεγκτη συσσώρευση μιτοχονδρίων, όπως τα καρδιαγγειακά νοσήματα και οι νευροεκφυλιστικές ασθένειες». Στο πλαίσιο αυτό έχει ήδη ξεκινήσει συνεργασία του ΙΜΒΒ με φαρμακευτικές εταιρείες και εργαστήρια του εξωτερικού προκειμένου να εντοπιστούν ουσίες που θα σώζουν τον άνθρωπο από τα δεινά των… κατεστραμμένων μιτοχονδρίων του και τελικώς της… κατεστραμμένης νιότης του. Προφανώς και περιμένουμε (και εσείς το ίδιο θα υποθέσουμε) με αγωνία τα νεότερα από το μέτωπο αυτής της μάχης – που τελικώς είναι μια μάχη με τον χρόνο και τη φθορά στην οποία ελπίζουμε οι ερευνητές του ΙΤΕ (και τελικώς όλοι εμείς) να βγουν νικητές.

Το Βήμα