Болестите, свързани със стареенето, се дължат на метаболитни нарушения

Всяка секунда човешките клетки изпълняват милиарди биохимични функции, които поддържат нормалната функция на метаболитната мрежа в организма. Метаболизмът създава условия за растеж, размножаване и възстановяване на клетките. Ако той е нарушен, е възможно да се отключи процесът на стареене. Причинява ли обаче стареенето метаболитни нарушения или обратно – те ускоряват стареенето? Или пък двата процеса са взаимносвързани?

Връзка между метаболизма и стареенето

Според учените стареенето е основна причина за развитие на някои от най-широко разпространените болести – диабет, рак, сърдечносъдови и невродегенеративни нарушения. Ключов фактор се оказва нарушената хомеостаза, която води до дисбаланс във вътрешната среда на човешкия организъм. Това е предпоставка за метаболитни проблеми, хронични заболявания и увреждане на клетките, които ускоряват стареенето.

» Приемът на витамин К може да предпази възрастните хора от болести, свързани със стареенето

Негативни последици от нарушения метаболизъм

Когато са засегнати метаболитните функции, се наблюдават някои признаци на стареене на клетките като скъсяване на теломерите (краищата на ДНК спиралите) и геномна неустойчивост (податливост на генетични мутации).

Нарушеният метаболизъм се свързва също така с неправилно функциониране на митохондриите, спиране деленето на клетките, дисбаланс в чревната микрофлора и намалена способност на клетките да откриват и реагират на различните нутриенти.

Смята се, че някои неврологични заболявания като болест на Алцхаймер също са тясно свързани с проблемите в метаболизма и функционалния упадък.

Изследване на Мелани Макрейнолдс от университета Penn State разкрива, че способността на клетките на костния мозък на стареещи мишки да произвеждат, съхраняват и използват енергия е потисната заради повишената активност на протеин, който контролира възпалителните процеси. Липсата на достатъчно енергия увеличава риска от възпаления.

Учените деактивират протеина в клетките на костния мозък и установяват, че те отново започват да произвеждат енергия, което пък намалява възпалението и подобрява пластичността в мозъчната област, отговорна за паметта. Това означава, че когнитивното стареене може да бъде спряно и дори върнато назад чрез препрограмиране на глюкозния метаболизъм на клетките с цел възстановяване на имунните функции.

Смяна на предназначението на лекарствата за болест на Алцхаймер

В наскоро публикувано изследване на Макрейнолдс и колегите й пише, че между нарушения глюкозен метаболизъм и невродегенеративните болести съществува непозната досега връзка*. Идентифицирайки връзката, те стигат до откритието, че медикамент, предписван на пациенти с рак, може да помогне и на хора с Алцхаймер.

Роля на ензима IDO1

Екипът разглежда основно ензима IDO1, без който не може да започне усвояването на аминокиселината триптофан. Нейното разграждане води до производството на кинуренин – важно съединение, което доставя допълнително енергия и подсилва реакцията на организма при възпаление. Излишният кинуренин обаче може да бъде опасен и дори да увеличи риска от болест на Алцхаймер.

Макрейнолдс и екипът й откриват, че потискането на ензима IDO1може да възстанови паметта и мозъчната функция при множество предклинични модели, включително клетъчни култури и мишки. За да разберат механизма, по който се случва това, те изследват метаболизма на мозъчни клетки. Мозъкът е една от тъканите, която зависи най-силно от глюкозата. Неспособността да се усвоява глюкозата, без която някои ключови процеси в мозъка не биха могли да протекат, крие риск от метаболитен и когнитивен упадък.

Високите нива на IDO1забавят глюкозния метаболизъм, тъй като предизвикват свръхпроизводство на кинуренин. Ето защо инхибиторите на IDO1, чиято първоначална цел е да лекуват някои видове рак – меланом, левкемия и рак на гърдата, имат потенциал да се използват и за потискане производството на кинуренин и подобряване на мозъчната функция.

Учените извършват научни експерименти с лабораторни мишки и клетки от пациенти с болест на Алцхаймер и откриват, че IDO1инхибиторите могат да възстановят глюкозния метаболизъм при мишки с амилоидни плаки и натрупване на тау протеин. Затова смятат, че пренасочването на въпросните инхибитори може да помогне на пациентите с невродегенеративни нарушения.

» Две копия от специфичен ген може да са причина за болестта на Алцхаймер

Как може да се забави когнитивното стареене

Негативните последици от неврологичните увреждания и метаболитния упадък са тежко бреме за болния, семейството му и цялата икономика.

Навременното лечение е най-добрият начин за подобряване на когнитивните способности с напредването на възрастта. Това означава, че вниманието трябва да се насочи към метаболитните функции, които могат не само да забавят неврологичния упадък, но и да „обърнат“ хода на невродегенеративни заболявания като болест на Алцхаймер, Паркинсон и деменция. 

* Paras S. Minhas et al. ,Restoring hippocampal glucose metabolism rescues cognition across Alzheimer’s disease pathologies.Science, 2024.