นักวิทยาศาสตร์เปิดเผยสาเหตุใหม่ – และอาจย้อนกลับได้ – ของความชรา

นักวิจัยค้นพบสาเหตุของความชราในสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมที่อาจย้อนกลับได้: ชุดของเหตุการณ์ระดับโมเลกุลที่ช่วยให้การสื่อสารภายในเซลล์ระหว่างนิวเคลียสและไมโตคอนเดรีย

เมื่อการสื่อสารบกพร่อง ความชราก็จะเร่งตัวขึ้น โดยการให้โมเลกุลที่ร่างกายมนุษย์ผลิตขึ้นตามธรรมชาติ นักวิทยาศาสตร์สามารถฟื้นฟูเครือข่ายการสื่อสารในหนูแก่ได้ ตัวอย่างเนื้อเยื่อที่นำมาหลังจากนั้นแสดงสัญญาณทางชีววิทยาที่สำคัญซึ่งคล้ายคลึงกับของสัตว์ที่อายุน้อยกว่ามาก

"กระบวนการชราที่เราค้นพบนั้นคล้ายกับคู่สามีภรรยา – เมื่อพวกเขายังเด็ก พวกเขาสื่อสารกันได้ดี แต่เมื่อเวลาผ่านไป หลังจากใช้ชีวิตอยู่ร่วมกันหลายปี การสื่อสารก็บกพร่อง" ศาสตราจารย์ด้านพันธุศาสตร์จากคณะแพทยศาสตร์มหาวิทยาลัยฮาร์วาร์ด เดวิด ซินแคลร์ ผู้เขียนอาวุโสของการศึกษากล่าว "และเช่นเดียวกับคู่รัก การฟื้นฟูการสื่อสารก็แก้ปัญหาได้"

การศึกษานี้เป็นโครงการร่วมระหว่างคณะแพทยศาสตร์มหาวิทยาลัยฮาร์วาร์ด สถาบันแห่งชาติว่าด้วยความชรา (NIA) และมหาวิทยาลัยนิวเซาท์เวลส์ ซิดนีย์ ออสเตรเลีย ซึ่งซินแคลร์ดำรงตำแหน่งอยู่ด้วย

ความบกพร่องในการสื่อสาร

ไมโตคอนเดรียมักถูกเรียกว่า "โรงไฟฟ้า" ของเซลล์ ซึ่งผลิตพลังงานเคมีสำหรับการทำงานทางชีววิทยาที่สำคัญ ออร์แกเนลล์ที่มีความเป็นอิสระเหล่านี้ ซึ่งอาศัยอยู่ในเซลล์ของเราและมีจีโนมขนาดเล็กของตัวเอง ได้รับการระบุมานานแล้วว่าเป็นตัวการทางชีววิทยาที่สำคัญในความชรา

แต่เมื่อพวกมันมีประสิทธิภาพน้อยลงตามกาลเวลา โรคที่เกี่ยวข้องกับอายุหลายชนิด เช่น โรคอัลไซเมอร์และเบาหวาน ก็ค่อยๆ พัฒนาขึ้น

นักวิจัยมักจะไม่เชื่อในแนวคิดที่ว่าความชราสามารถย้อนกลับได้ สาเหตุหลักมาจากทฤษฎีที่แพร่หลายว่าโรคที่เกี่ยวข้องกับอายุเป็นผลมาจากการกลายพันธุ์ใน DNA ของไมโตคอนเดรีย – และการกลายพันธุ์ไม่สามารถย้อนกลับได้

ซินแคลร์และทีมของเขาได้ศึกษาวิทยาศาสตร์พื้นฐานของความชรา – ซึ่งนิยามอย่างกว้างๆ ว่าการทำงานที่ลดลงอย่างค่อยเป็นค่อยไปตามเวลา – เป็นเวลาหลายปี โดยเน้นที่กลุ่มยีนที่เรียกว่าเซอร์ทูอิน (sirtuins) การศึกษาก่อนหน้านี้จากห้องปฏิบัติการของเขาแสดงให้เห็นว่าหนึ่งในยีนเหล่านี้ SIRT1 ถูกกระตุ้นโดยสารประกอบเรสเวอราทรอลที่พบในองุ่น ไวน์แดง และถั่วบางชนิด

แอนนา โกเมส นักวิทยาศาสตร์หลังปริญญาเอกในห้องปฏิบัติการของซินแคลร์ ศึกษาหนูที่ถูกตัดยีน SIRT1 ออก แม้ว่าจะทำนายได้อย่างถูกต้องว่าหนูเหล่านี้จะแสดงสัญญาณของความชรา รวมถึงความผิดปกติของไมโตคอนเดรีย นักวิจัยก็ประหลาดใจที่พบว่าโปรตีนไมโตคอนเดรียส่วนใหญ่ที่มาจากนิวเคลียสของเซลล์อยู่ในระดับปกติ มีเพียงโปรตีนที่ถูกเข้ารหัสโดยจีโนมไมโตคอนเดรียเท่านั้นที่ลดลง
"สิ่งนี้ขัดแย้งกับสิ่งที่วรรณกรรมเสนอ" โกเมสกล่าว

การย้อนวัยด้วยการฟื้นฟู NAD

เมื่อโกเมสและเพื่อนร่วมงานสืบหาสาเหตุที่เป็นไปได้ พวกเขาค้นพบสายโซ่ของเหตุการณ์ที่ซับซ้อนซึ่งเริ่มต้นด้วยสารเคมีที่ชื่อว่า NAD และสิ้นสุดที่โมเลกุลสำคัญที่ส่งข้อมูลและสร้างกิจกรรมระหว่างจีโนมนิวเคลียสของเซลล์กับจีโนมไมโตคอนเดรีย เซลล์จะคงสุขภาพดีตราบใดที่การประสานงานระหว่างจีโนมยังคงดำเนินไปอย่างราบรื่น บทบาทของ SIRT1 คือเป็นตัวกลาง คล้ายกับเจ้าหน้าที่รักษาความปลอดภัย มันทำให้แน่ใจว่าโมเลกุลที่ก่อกวนชื่อ HIF-1 จะไม่รบกวนการสื่อสาร

ด้วยเหตุผลที่ยังไม่ชัดเจน เมื่อเราอายุมากขึ้น ระดับของสารเคมีเริ่มต้น NAD จะลดลง หากไม่มี NAD เพียงพอ SIRT1 จะสูญเสียความสามารถในการควบคุม HIF-1 ระดับ HIF-1 จะเพิ่มขึ้นและเริ่มสร้างความเสียหายต่อการสื่อสารที่ราบรื่นระหว่างจีโนม เมื่อเวลาผ่านไป ทีมวิจัยพบว่าการสูญเสียการสื่อสารนี้จะลดความสามารถของเซลล์ในการผลิตพลังงาน และสัญญาณของความชราและโรคก็ชัดเจนขึ้น

"องค์ประกอบของกระบวนการชรานี้ไม่เคยถูกอธิบายมาก่อน" โกเมสกล่าว

ในขณะที่การล่มสลายของกระบวนการนี้ทำให้การทำงานของไมโตคอนเดรียลดลงอย่างรวดเร็ว สัญญาณความชราอื่นๆ ใช้เวลานานกว่าจะเกิดขึ้น โกเมสค้นพบว่าโดยการให้สารประกอบภายในที่เซลล์เปลี่ยนเป็น NAD เธอสามารถซ่อมแซมเครือข่ายที่เสียหายและฟื้นฟูการสื่อสารและการทำงานของไมโตคอนเดรียได้อย่างรวดเร็ว หากให้สารประกอบเร็วพอ – ก่อนที่การกลายพันธุ์จะสะสมมากเกินไป – ภายในไม่กี่วัน บางแง่มุมของกระบวนการชราสามารถย้อนกลับได้

ความเชื่อมโยงระหว่าง HIF-1 กับความชราและมะเร็ง

ในการตรวจสอบกล้ามเนื้อจากหนูอายุสองปีที่ได้รับสารประกอบที่ผลิต NAD เพียงหนึ่งสัปดาห์ นักวิจัยมองหาตัวบ่งชี้การดื้อต่ออินซูลิน การอักเสบ และกล้ามเนื้อลีบ ในทั้งสามกรณี เนื้อเยื่อของหนูมีลักษณะคล้ายกับของหนูอายุหกเดือน ในปีมนุษย์ นั่นก็เหมือนกับคนอายุ 60 ปีที่กลายเป็นอายุ 20 ปีในด้านเฉพาะเหล่านี้

แง่มุมที่สำคัญอย่างยิ่งของการค้นพบนี้เกี่ยวข้องกับ HIF-1 มากกว่าโมเลกุลที่บุกรุกซึ่งขัดขวางการสื่อสาร HIF-1 มักจะถูกกระตุ้นเมื่อร่างกายขาดออกซิเจน มิฉะนั้น มันจะยังคงอยู่เฉยๆ อย่างไรก็ตาม เป็นที่ทราบกันดีว่ามะเร็งกระตุ้นและยึด HIF-1 นักวิจัยยังคงตรวจสอบบทบาทที่แน่นอนของ HIF-1 ในการเจริญเติบโตของมะเร็ง

"สิ่งสำคัญมากที่ต้องค้นพบว่าโมเลกุลที่ถูกกระตุ้นในมะเร็งหลายชนิดก็ถูกกระตุ้นในระหว่างความชราเช่นกัน" โกเมสกล่าว "ตอนนี้เราเริ่มเห็นว่าสรีรวิทยาของมะเร็งมีความคล้ายคลึงในบางแง่กับสรีรวิทยาของความชรา บางทีนี่อาจอธิบายได้ว่าทำไมความเสี่ยงที่ใหญ่ที่สุดของมะเร็งคืออายุ"

"ยังมีงานอีกมากที่ต้องทำอย่างชัดเจน แต่ถ้าผลลัพธ์เหล่านี้ใช้ได้ บางแง่มุมของความชราอาจย้อนกลับได้หากตรวจพบตั้งแต่เนิ่นๆ" ซินแคลร์กล่าว

ขณะนี้นักวิจัยกำลังทดสอบผลลัพธ์ระยะยาวของสารประกอบที่ผลิต NAD ในหนู และผลกระทบต่อหนูทั้งตัว พวกเขายังทดสอบด้วยว่าสามารถใช้สารประกอบนี้ในการรักษาโรคไมโตคอนเดรียที่หายากหรือโรคที่พบบ่อยกว่า เช่น เบาหวานชนิดที่ 1 และ 2 ได้อย่างปลอดภัยหรือไม่ ในระยะยาว ซินแคลร์วางแผนที่จะทดสอบว่าสารประกอบนี้จะทำให้หนูมีชีวิตที่ยืนยาวและมีสุขภาพดีขึ้นหรือไม่

เงินทุนวิจัย

ห้องปฏิบัติการของซินแคลร์ได้รับทุนจากสถาบันแห่งชาติว่าด้วยความชรา (NIA/NIH), มูลนิธิเกล็นเพื่อการวิจัยทางการแพทย์, มูลนิธิวิจัยความชราแห่งอเมริกา, มูลนิธิการแพทย์เอลลิสัน, มูลนิธิวิจัย SENS และศูนย์ชีววิทยาการวิจัยความชรา Paul F. Glenn

ผลกระทบที่อาจเกิดขึ้นต่อสุขภาพของมนุษย์

การวิจัยที่ก้าวล้ำของซินแคลร์และเพื่อนร่วมงานอาจนำไปสู่การพัฒนายาใหม่ที่สามารถชะลอหรือแม้แต่ย้อนกระบวนการชราได้ ยาเหล่านี้อาจช่วยป้องกันหรือรักษาโรคที่เกี่ยวข้องกับอายุ เช่น โรคหัวใจ เบาหวาน อัลไซเมอร์ และมะเร็ง

อย่างไรก็ตาม สิ่งสำคัญคือต้องทราบว่าการวิจัยยังอยู่ในขั้นเริ่มต้น และจำเป็นต้องมีการวิจัยเพิ่มเติมก่อนที่จะสามารถเปลี่ยนการค้นพบเหล่านี้ให้เป็นการรักษาที่มีประสิทธิภาพในมนุษย์

อ้างอิง::
https://sinclair.hms.harvard.edu/