Soğuk, Ömrü Uztatan Gizli Moleküler Yolu Tetikliyor: Çalışma

Sağlık söz konusu olduğunda, tüm sıcaklıklar eşit değil.

Kanıtlar, soğuk sıcaklıkların uzun ömür için gizemli biçimde faydalı olduğunu, metabolizmayı artırarak ve hücre düzeyinde olumlu etkiler vererek ortaya koyuyor.

Bu arada, aşırı ısının insan vücudu için pek de iyi şeyler yapmadığı görülüyor.

Peki, soğukluğun karşılaştırmalı olarak bu kadar faydalı olması ne?

Nature‘da yayımlanan yeni bir çalışmada, araştırmacılar dihydrobiopterin (BH2) adı verilen bir metabolik madde tarafından yönlendirilen ve bu etkiye katkı sağlayan bir mekanizmayı ortaya koydu.

“Hafif soğuk sıcaklıkların, kas dokusu tarafından sentezlenen, depolanan ve ardından salınan belirli bir metabolit olan BH2’nin önemli ölçüde üretimini tetiklediğini göstermekten heyecan duyuyoruz,” diyor Almanya’daki Köln Üniversitesi’nden moleküler biyolog David Vilchez.

“BH2 ardından vücudun diğer bölgelerine gider ve burada protein dengesini korumaya yardımcı olur ile yaşlanma sırasında doku sağlığına katkı sağlar.”

Soğuk sıcaklıklara maruz kalan solucanlarda CAT-4 enziminin (yeşil) artmış üretimi. (David Vilchez/Köln Üniversitesi/CECAD)

Araştırmacılar, soğuk sıcaklıkların solucanlar, sinekler, balıklar ve kemirgenler dahil hayvanlarda uzun ömürü artırdığını yüzyıldan fazla bir süredir biliyor olsalar da, soğukluğun bunu nasıl başardığı konusunda tam olarak emin değillerdi.

İlk başlarda bilim insanları bunun pasif termodinamik etkilerin bir sonucu olabileceğini varsaydı, ancak daha sonraları yapılan araştırmalar, soğukluğun uzun ömüre yol açmasının vücudun içinde aktif biçimde düzenlenen, organizmaların hayatta kalmasına yardımcı olan belirli biyolojik yolları tetikleyen bir süreç olduğunu gösteriyor.

Birkaç yıl önce Vilchez ve diğer araştırmacılar, soğuk sıcaklıkların Caenorhabditis elegans nematod solucanında zararlı protein topaklanmalarının kaldırıldığını, protein atıklarını parçlayan proteasomlar olarak adlandırılan hücre yapılarını aktive ettiğini keşfetti.

Yeni çalışmada araştırmacılar, bu yanıtların ardındaki sistemik sinyalleri inceledi ve metabolitlerin – metabolik süreçler tarafından üretilen küçük moleküllerin – dahil olabileceğini varsaydı.

Deneyleerde C. elegans üzerinde yürütülen çalışmalar, orta soğukluk derecelerine (15 °C, yani 59 °F; solucanlarda ömrü uzatan bu sıcaklık) maruz kalan solucanlarda, büyük ölçüde solucanların kaslarında CAT-4 adlı bir enzimin üretiminin arttığı, bunun da tetiklediği BH2 adlı metabolitin üretimini artırdığı gözlemlendi.

Üretilen BH2 daha sonra diğer dokulara taşınır ve burada PAH-1 adlı bir enzimin tirozin adlı amino asidi üretmesini sağlayan, bioaktif bir molekül olan tetrahydrobiopterin (BH4) biçimine dönüştürülür.

Takım, bu yolun bozulmasının soğuga maruz kalan solucanlarda görülen ömür uzatıcı etkilerin azalmasına yol açmasıyla, daha düşük sıcaklıkların ömür uzatıcı etkilerinin yalnızca yavaşlayan metabolizmanın pasif bir sonucu olmadığını, kısmen kas hücrelerinden başlayan, aktif biçimde düzenlenen bir biyolojik süreç tarafından yönlendirildiğini buldu.

Ayrı deneylerde takım, belirledikleri bu yolun sağlıklı protein dengenini (yani proteostasisi) de güçlendirdiği ve Huntington hastalığı modeli solucanlarda zararlı proteinlerin birikmesini baskıladığı gözlemlendi.

“Bu bulgular, özellikle tek bir dokuya, örne kası hedef almanın organizma çapında koruma sağlayabileceğini gösteriyor,” diyor Vilchez.

“Bu, terapötik yaklaşımlar için yeni yollar açıyor.”

Belki de hepsinden en heyecan vericisi, araştırmacıların soğuk sıcaklıkların bu yolun işleyebilmesi için gerekli olmadığına dair kanıtlar bulmasıydı.

Takım, solucanların kaslarında CAT-4 seviyelerini genetik olarak artırarak, solucanların ömrünü normal ya da daha sıcak sıcaklıklarda bile uzatabildi; bu da soğuğun bazı etkilerinin vücut sıcaklığını düşürmeden yeniden üretilebileceğine işaret ediyor.

“Eklemelerin, normal ve daha sıcak sıcaklıklarda bile ömrü önemli ölçüde uzattığını bulmak bizi gerçekten şaşırttı,” diyor Vilchez.

“İnsan hücreleri üzerinde yürütülecek daha fazla deney, bizleri, vücut sıcaklığında değişiklik gerektirmeden soğuğun yararlı etkilerini taklit eden tedavileri aramaya yönlendiriyor.”

Ayrı ayrı deneylerde, Huntington hastalığı ve amiyotrofik lateral skleroz (ALS) ile ilişkili proteinler geliştirmek için mühendislik yoluyla değiştirilmiş hücrelere BH2 eklenmesinin anormal proteinlerin birikmesini azalttığı bulundu.

Buna ek olarak, başka bir deney, ALS ile ilişkili bir mutasyon taşıyan insan motor nöronlarında hücre ölümünün programlı belirtilerini azaltan BH2 ve tirojin suplementasyonunun, bu yolun aynı zamanda nörodejenerasyonu korumaya da yardımcı olabileceğini gösteriyor.

Vurgulanmaya değer ki, bu sonuçlar şu ana kadar yalnızca nematodlar ve insan hücrelerini içeren deneylerde gösterildi ve bu etkilerin canlı insan hastalara güvenli şekilde aktarılması düşünülmeye başlanmadan önce çok daha fazla araştırmaya ihtiyaç olacak.

Ancak bulgular, soğuğun ömür uzatıcı etkilerini nasıl sağladığını anlama konusunda giderek daha yakın olduğumuzu gösteriyor ve bir gün bunu başaranabiliriz.

Bulgular Nature dergisinde yayımlandı.

Bu makale Fiona MacDonald tarafından doğrulandı ve Fiona MacDonald tarafından düzenlendi. Sürecimize gurur duysak da yalnızca insanız. Bir hata fark ederseniz, lütfen bize bildirin.