Soluista karanneen DNA:n määrä ennustaa elinikää

Teksti on kirjoitettu yhteistyössä Laura Kanasen (FT, biogerontologi) kanssa.

Perimä on säilötty jokaiseen soluumme DNA:n muodossa. Ihmisillä DNA:ta suojaa soluissa tumakotelo. Joissain tilanteissa DNA:ta kuitenkin päätyy solun ulkopuolelle. Tämä solunulkoisen DNA:n määrä vaikuttaa olevan hyvä ennustamaan elinikää.

DNA:kin  ottaa välillä hatkat. Kuva: Pixabay

DNA:n tehtävä on säilyttää perimä mahdollisimman muuttumattomana. Ihmisillä ja muilla aitotumallisilla DNA:ta suojaa tumakotelo, joka rajaa solun ytimen muusta solusta erilleen. DNA:ta kuitenkin päätyy kehon erilaisissa toiminnoissa solun sisältä myös solunulkoiseksi DNA:ksi. Joskus DNA tosiaan karkaa solusta, mutta sen poistuminen solusta voi olla myös hallittua.

Meillä jokaisella on veressä solunulkoista DNA:ta. Vasta sen kohonnut määrä liittyy terveysongelmiin. Verenkierrossa kulkevaa solunulkoista DNA:ta voidaan hyödyntää paitsi sairauksien diagnosoinnissa myös eliniän ennustamisessa.

Miksi DNA karkaa solun sisältä?

Nykytietämyksen valossa DNA itsessään ei ole aktiivinen toimija soluissamme. DNA:n tehtävänä on olla ohjeena solun rakennusosien valmistamiselle. Arkielämässä DNA:ta voidaan verrata keittokirjaan, joka sisältää ohjeet moniin eri ruokiin, mutta tarvitsee kokin ja sopivat ainekset, jotta ruuat voidaan valmistaa.

Aitotumallisilla eliöillä DNA oleilee tuman ulkopuolella ainoastaan solun jakautuessa, jolloin tumakotelo hajoaa, ja tyypillisesti muodostuu kaksi identtistä tytärsolua. Näin ollen yksi selkeä syy DNA:n päätyä solun ulkopuolelle liittyy solun hallittuun hajoamiseen. Toisaalta solunulkoisen DNA:n määrä kasvaa selkeästi esimerkiksi hyvin vakavissa ruumiinvammoissa, joissa on tapahtunut mittavia kudosvaurioita. Solunulkoisen DNA:n määrän kasvu liittyy siis myös hallitsemattomaan kudosten ja solujen hajoamiseen.

Nykyisin uskotaan myös, että toimivat solut voivat vapauttaa DNA:ta verenkiertoon osana immuunipuolustusta. DNA voikin toimia immuunipuolustusta aktivoivana vaaran signaalina. On myös mahdollista, että kohonnut solunulkoisen DNA:n määrä on seurausta sen tehottomasta poistamisesta verenkierrosta.  

Solunulkoinen DNA ja sairaudet

Solunulkoinen DNA on lupaava, yksinkertainen merkkiaine sydän- ja verisuoniterveyden arvioimiseen. DNA:n määrä veressä kohoaa vakavissa sydäntautitiloissa merkittävästi ja ennustaa, miten tauti etenee. Kohonneen solunulkoisen DNA:n on havaittu liittyvän myös moniin sydän- ja verisuonitautiriskistä kertoviin tekijöihin, kuten korkeaan verenpaineeseen, terveydelle haitallisiin veren rasva-arvoihin ja tulehdukseen.

Myös syövänhoitoon kehitetään jatkuvasti uutta, helposti kerättäviin näytteisiin perustuvaa diagnostiikkaa. Kudosnäytteiden kerääminen on kehoon kajoavaa, eikä sitä voida toistaa yhtä usein kuin vaikkapa verinäytteenottoa. Verinäytettä, eli nestebiopsiaa onkin kehitetty kudospohjaisten analyysien tueksi. Verenkierrosta mitattavan solunulkoinen DNA sisältää DNA:ta useista eri kudoslähteistä. Syöpäpotilailla kiinnostuksen kohteena on yksinomaan syöpäsoluista peräisin oleva solunulkoinen DNA, joka voi auttaa diagnosoimaan ja tyypittämään kehossa olevan syövän sen sijainnista riippumatta.

Näiden lisäksi kohonneen solunulkoisen DNA:n määrän on havaittu muun muassa ennustavan kuolleisuutta tehohoidossa ja verenmyrkytyksen yhteydessä. Myös vanhenemisen myötä esiintyvässä hauraus-raihnaus-oireyhtymän (engl. frailty) yhteydessä solunulkoisen DNA:n määrä on kohonnut.

Solunulkoinen DNA eliniän ennustajana

Ottaen huomioon, että suurempi solunulkoisen DNA:n määrä on niin selvästi merkki sairaudesta, ei liene yllättävää, että solunulkoisen DNA:n määrä ennustaa myös kuolleisuutta normaaliväestössä. Solunulkoisen DNA:n on havaittu ennustavan elinikää niin keski-ikäisillä kuin hyvin iäkkäilläkin ihmisillä. Vaikka korkea solunulkoisen DNA:n määrä liittyy moniin sydän- ja verisuonitauteihin ja niiden riskitekijöihin, ennustaa solunulkoisen DNA:n määrä kuolleisuutta riippumatta siitä, onko ihmisellä kyseinen sairaus vai ei. Solunulkoinen DNA näyttäisikin olevan muista terveysmuuttujista riippumaton, itsenäinen eliniän ennustaja.

Solunulkoinen DNA voi olla tulevaisuudessa hyödyllinen merkkiaine kertomaan useista terveysriskeistä. Solunulkoisen DNA:n etuna on, että se pystytään mittaamaan verestä nopeasti ja edullisesti. Menetelmä vaatii kuitenkin yhä kehittämistä ja lisää laajoja tutkimuksia.

Tällä hetkellä tutkitaan tarkemmin sitä, mikä tarkalleen ottaen on normaalin ja ongelmallisen solunulkoisen DNA:n määrän raja, ja sitä, voiko solunulkoinen DNA edesauttaa tiettyjen sairauksien kehittymistä. On silti pidettävä mielessä, että yksittäinen merkkiaine harvoin riittää kokonaisvaltaiseen terveydentilan arvioimiseen. Solunulkoisen DNA:n määrä voisi kuitenkin toimia tärkeänä osana laajempaa merkkiaineiden kokoelmaa, jolla terveyttä arvioidaan.

Lähteet:

  • Kananen, L., Hurme, M., Jylha, M., Harkanen, T., Koskinen, S., Stenholm, S., et al. (2020). Circulating cell-free DNA level predicts all-cause mortality independent of other predictors in the health 2000 survey. Scientific Reports, 10(1), 13809-020.
  • https://www.duodecimlehti.fi/duo12134
  • Jylhava, J., Lehtimaki, T., Jula, A., Moilanen, L., Kesaniemi, Y. A., Nieminen, M. S., et al. (2014). Circulating cell-free DNA is associated with cardiometabolic risk factors: The health 2000 survey. Atherosclerosis, 233(1), 268-271.
  • Jylhava, J., Nevalainen, T., Marttila, S., Jylha, M., Hervonen, A., & Hurme, M. (2013). Characterization of the role of distinct plasma cell-free DNA species in age-associated inflammation and frailty. Aging Cell, 12(3), 388-397.
  • Polina, I. A., Ilatovskaya, D. V., & DeLeon-Pennell, K. Y. (2020). Cell free DNA as a diagnostic and prognostic marker for cardiovascular diseases. Clinica Chimica Acta; International Journal of Clinical Chemistry, 503, 145-150.
  • Schwarzenbach, H., Hoon, D. S., & Pantel, K. (2011). Cell-free nucleic acids as biomarkers in cancer patients.Nature Reviews.Cancer, 11(6), 426-437.
  • Song, H., & Cheng, X. W. (2014). Circulating cf-DNA: A promising, noninvasive tool for assessment of early cardio-metabolic risk. Atherosclerosis, 233(1), 307-309.
  • van der Vaart, M., & Pretorius, P. J. (2008). Circulating DNA. its origin and fluctuation. Annals of the New York Academy of Sciences, 1137, 18-26.

Eläinten elinikää osataan jo pidentää – miksei sama päde ihmisiin?

Ikääntymistutkimukset eläimillä ovat osoittaneet, että matojen elinikä voidaan jopa kymmenkertaistaa yhdellä mutaatiolla. Hiirien elinikä puolestaan on saatu kaksinkertaistettua. Miksi yhtä lupaaviin tuloksiin ei ole päästy ihmisen eliniän kanssa?

Riittäisikö tämä kourallinen pillereitä lykkäämään sairastumista? Kuva: Pixabay

Korkea ikä on monien kroonisten sairauksien yhteinen nimittäjä. Ei siis lienee yllättävää, että ikääntymiseen liittyvät signalointireitit ovat myös osin yhteisiä useille eri sairauksille. Näiden signalointireittien muokkaaminen voisi lieventää sairauksia ja jopa lykätä vanhenemisen merkkejä. Millä keinoin ihmisten elinikään sitten osataan jo puuttua ja mitkä ovat tulevaisuuden näkymät?

Sydän- ja verisuonitaudit – toimivia tabletteja

Sydän- ja verisuonitaudit ovat suomalaisten yleisin kuolinsyy. Näitä sairauksia osataan jo lieventää terveellisen ruokavalion, liikunnan ja kolesterolia ja verenpainetta alentavien lääkkeiden avulla. Ihmisiä menehtyy yhä sydän- ja verisuonitautien seurauksena, mutta myöhemmällä iällä kuin ilman elämäntapojen muutosta ja/tai lääkitystä. Nyt tätä samaa vaikutusta haetaan myös muiden ikääntymiseen liittyvien sairauksien kohdalle. Toive on, että ikääntymiseen liittyviä kroonisia sairauksia voidaan ainakin lykätä niin paljon, että terveitä elinvuosia saadaan lisää.

Tyypin 2 diabetes – lupaavia yleislääkkeitä

Tyypin 2 diabetekseen hoitoon tarkoitettu lääke, metformiini, on yksi maailman yleisimmin määrätyistä lääkkeistä. Metformiini vaikuttaa pääasiassa vähentämällä maksan sokerituotantoa. Vaikuttaisi myös siltä, että metformiini parantaa kehon insuliiniherkkyyttä, auttaa painonhallinnassa, vähentää tiettyjen syöpien esiintyvyyttä ja tulehdusta sekä muokkaa suolistomikrobistoa. Metformiinin kaikkia vaikutusmekanismeja tuskin edes tunnetaan vielä.

Metformiinista on sen useiden terveyden kannalta edullisten vaikutusten vuoksi toivottu myös tehokasta vanhenemisenestolääkettä. Tutkimukset tämän suhteen ovat kuitenkin vielä varsin alussa. Huomioitava on myös se, että metformiinin suotuisat vaikutukset on havaittu ihmisillä, joilla on tyypin 2 diabetes. Terveillä ihmisillä metformiini vaikutukset voivat olla hyvinkin erilaisia.

Senolyyttinen terapia – tulevaisuuden toivo?

Solujen vanheneminen, senesenssi, liittyy tavalla tai toisella kaikkiin vanhenemiseen mukanaan tuomiin sairauksiin. Senesenssit solut eivät enää jakaudu muodostaen uusia soluja, vaan pysyvät toimimattomassa tilassa lähettäen ympärilleen muun muassa tulehdusta lisääviä molekyylejä. Normaalissa tilanteessa näistä soluista hankkiudutaan eroon, mutta iän myötä näitä zombi-soluiksi kutsuttuja ”eläviä kuolleita” soluja alkaa kertyä elimistöön. Lopulta senesenssejä soluja on elimistössä niin paljon, että ne alkavat osaltaan edesauttaa erilaisten sairauksien puhkeamista.

Senolyyttisen terapian avulla näistä soluja voidaan hävittää, ja ainakin eläinmalleilla se on auttanut lieventämään ikääntymisen mukanaan tuomia sairauksia. Ihmisillä senolyyttistä terapiaa ei ole vielä hyödynnetty vanhenemisessa. Ongelmana on erityisesti senesenssien solujen luotettava tunnistaminen kehon muista soluista.

Kantasolusiirrot – kudosten korjauspaja

Vanhenemisen tiedetään vaikuttavan heikentävästi sekä kantasolujen määrään että laatuun. Tämän vuoksi kantasoluhoidot on nähty yhtenä varteenotettavana keinona ikääntymisen hidastamiseen. Kantasoluilla tarkoitetaan yleisesti uusiutumiskykyisiä soluja, jotka kykenevät erilaistumaan miksi tahansa aikuisen yksilön solutyypiksi. Kantasolujen pääasiallinen tehtävä on korjata vaurioituneita  kudoksia.

Kantasolujen hyödyntämiseen vanhenemisen hoidossa on kaksi mahdollisuutta: joko ohjelmoida elimistön omia kantasoluja toimimaan tehokkaammin tai tuoda kehoon uusia, toimivia kantasoluja. Kantasolut eivät kuitenkaan koskaan toimi yksin, vaan aina vuorovaikutuksessa ympäristönsä kanssa. Tämän vuoksi pelkkä solujen istutus ei välttämättä takaa haluttua lopputulosta – myös maaperän on oltava otollinen. Kantasolusiirroissa riskinä on kantasolujen lisääntymisen ja erilaistumisen huono hallinta, jolloin kantasoluista voikin olla elimistölle enemmän haittaa kuin hyötyä.

Geeniterapia – riskialtis hoitomuoto

Geeniterapiassa pyritään tyypillisesti korvaamaan viallinen geeni toimivalla versiolla. Geeniterapia on perusteltua silloin, kuin muita keinoja selviytyä sairaudesta enää ole. Tämä johtuu geeniterapiaan liittyvistä riskeistä – toimiva geeni on yhä hankala saada vietyä hallitusti kaikkiin toivottuihin soluihin siten, että se toimisi soluissa oikein eikä haittaisi muiden geenien toimintaa. Ikääntyminen nähdään luonnollisena osana ihmiselämän kiertokulkua, jolloin korkean riskin toimenpiteitä ei ymmärrettävästi kohdisteta vanhenemisen hoitoon. Tervettä kehoa kun ei kannata riskeerata epävarman lopputuloksen vuoksi.

Vanhenemisen hoitamisen tulevaisuus

Monet nykyaikaiset lääkkeet ja hoitomuodot ovat menetelmän puolesta käyttökelpoisia myös ikääntymisen hoitamisessa. Se, kannattaako niitä hyödyntää terveen kehon ikääntymisprosessin muuttamiseen, on toinen asia. Eläinmalleilla erilaisia geenimanipulaatiota voidaan testata, mutta suurellakaan vaivalla hyväksi havaitut keinot eivät välttämättä päde ihmisillä. Riskit ovat suuret. Vanhenemiseen liittyvä solusignalointi on opittava tuntemaan ja hallitsemaan yhä paremmin, jotta meillä olisi turvallisempia  keinoja muokata kehon toimintoja. Ehkäpä tulevaisuudessa ikääntymistä voidaan hidastaa näppärästi suolistomikrobien avulla?

Uusia vanhenemisenestokeinoja miettiessä tiedetään kuitenkin jo varsin hyvin, että riittävä liikunta ja terveellinen ruokavalio ovat toimivia tapoja useiden ikääntymiseen liittyvien sairauksien ennaltaehkäisyssä ja hoidossa. Mikä parasta, riskit ovat pienet!

Lähteet:

  • Roehr B. Geroscience’s coming of age. (2020). BMJ 2020;370:m1323.
  • Partridge, L., M. Fuentealba & B.K. Kennedy. (2020). The quest to slow ageing through drug discovery. Nature Reviews.Drug Discovery 19, 513-532.
  • Novelle, M.G., A. Ali, C. Dieguez, M. Bernier & R. de Cabo. (2016). Metformin: A Hopeful Promise in Aging Research. Cold Spring Harbor Perspectives in Medicine 6, a025932.
  • Rodriguez, J., S. Hiel & N.M. Delzenne. (2018). Metformin: old friend, new ways of action-implication of the gut microbiome?Current Opinion in Clinical Nutrition and Metabolic Care 21, 294-301.
  • van Deursen, J.M. (2019). Senolytic therapies for healthy longevity. Science (New York, N.Y.) 364, 636-637.
  • Jan M van Deursen. (2014). The role of senescent cells in ageing. Nature 509, 439-446.
  • Rando, T.A. & T. Wyss-Coray. (2014). Stem cells as vehicles for youthful regeneration of aged tissues. The Journals of Gerontology.Series A, Biological Sciences and Medical Sciences 69 Suppl 1, S39-42.
  • Van Zant, G. & Y. Liang. (2003). The role of stem cells in aging. Experimental Hematology 31, 659-672.
  • Davidsohn, N., M. Pezone, A. Vernet, A. Graveline, D. Oliver, S. Slomovic, S. Punthambaker, et al. (2019). A single combination gene therapy treats multiple age-related diseases. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 116, 23505-23511.

Eteneekö vanheneminen tasaisesti vai harppauksin?

Vanhenemisen ajatellaan olevan itsestään etenevä prosessi. Monesti ajatellaankin, että vanheneminen etenee tasaista tahtia iän karttuessa. Mutta onko tilanne todella tämä? Vai tapahtuuko kehon vanheneminen itse asiassa harppauksin?

Vanheneminen ei aina ole niin tasaista kuin miltä näyttää. Kuva: Pixabay

Ikääntyminen alkaa heti syntymästä, vanheneminen noin kymmenvuotiaana. Vuosi vuodelta keho muuttuu, ja lopulta heikkenee ja haurastuu. Mikäli elämässä ei tule vastaan ylitsepääsemättömiä katastrofeja, kukaan tuskin huomaa vanhentuneensa kymmentä vuotta yhden yön aikana. Kehon vanheneminen saattaa kuitenkin edetä tasaisen tahdin sijaan harppauksin.

Biologisen vanhenemisen kolme käännekohtaa

Biologinen tutkimus on viime vuosina painottunut yhä enemmän yhden geenin tai proteiinin tutkimisen sijaan kaikkien geenien tai niiden tuottamien proteiinien yhtäaikaiseen tarkasteluun. Puhutaan ”omiikasta”, esimerkiksi proteomiikasta, jolloin suurennuslasin alla on kaikkien proteiinien muodostama vuorovaikutusverkosto. Näitä menetelmiä hyödynnetään yhä useammin myös ikääntymisen tutkimuksessa. Taustalla on tieto siitä, että tutkitut ilmiöt, kuten ikääntyminen, eivät ole yhden geenin tai proteiinin takana.

Kun puhutaan biologisesta ikääntymisestä, vaikuttaa nykytietämyksen mukaan siltä, että vanheneminen ei etene tasaisella tai edes tasaisesti kiihtyvällä vauhdilla. Sen sijaan vanhenemisella on kolme käännekohtaa. Nämä ajoittuvat keskimäärin ikävuosiin 34, 60 ja 78. Tähän lopputulokseen on päädytty tutkimalla veren proteomiikkaa. Veren vaikutus ikääntymiseen on havaittu jo vuosisatoja sitten parabioosin kautta. Joskin yhä on epäselvää, mitkä veren ainesosat tarkalleen ottaen vanhentavat tai nuorentavat meitä.

Miehet ja naiset vanhenevat eri tavoin

Miesten ja naisten vanhenemisen eroja on pohdittu jo vuosikymmeniä. Naiset elävät miehiä pidempään, mutta toisaalta kohtaavat elämässään erilaisia haasteita, jotka voivat vaikuttaa kehon ikääntymiseen. Yksi tällaisista haasteista ovat vaihdevuodet, jonka hormonimuutokset on liitetty muun muassa lihasmassan ja -voiman vähenemiseen. Tuoreiden tutkimusten mukaan nämä ikääntymiseen liittyvät muutokset tapahtuvat itse asiassa jo menopaussin siirtymävaiheessa, eivätkä vasta vuosia menopaussin jälkeen.

Myös veren proteomiikkaa tutkittaessa havaittiin, että jopa kaksi kolmasosaa iän mukana muuttuvista proteiineista muuttuivat eri tavoin sukupuolesta riippuen. Tämä on mielenkiintoinen havainto, johon saadaan toivottavasti lisätietoa lähivuosina.

Veren proteiinit terveydentilan mittareina

Proteiinien määrän mittaamista verestä on jo pitkään käytetty terveydentilan ja sairauksien tunnistamiseen. Hyvä esimerkki tästä ovat veren lipoproteiinit, tai tuttavallisemmin HDL eli “hyvä kolesteroli” ja LDL eli ”paha kolesteroli”.

Veren proteiinien yhteys vanhenemiseen on kiinnostava uusi avaus. Veren proteiinien mittaaminen voikin olla tulevaisuudessa yksi keino määrittää kehon biologista ikää epigeneettisten kellojen ohella. Epäselvää kuitenkin on, edesauttavatko nämä proteiinit vanhenemista vai toimivat vain sen merkkiaineina.

Kuten muidenkin biologisten kellojen kanssa, myös veren proteiineihin perustuva iän mittaus voisi auttaa havaitsemaan ne henkilöt, joiden keho vanhenee syystä tai toisesta keskimääräistä nopeammin. Tällöin tilanteeseen voitaisiin mahdollisesti puuttua esimerkiksi terveellisten elintapojen ja liikunnan avulla.

Lähteet:

  • Lehallier, B., D. Gate, N. Schaum, T. Nanasi, S.E. Lee, H. Yousef, P. Moran Losada, et al. (2019). Undulating changes in human plasma proteome profiles across the lifespan. Nature Medicine 25, 1843-1850.
  • Villeda, S.A., K.E. Plambeck, J. Middeldorp, J.M. Castellano, K.I. Mosher, J. Luo, L.K. Smith, et al. (2014). Young blood reverses age-related impairments in cognitive function and synaptic plasticity in mice. Nature Medicine 20, 659-663.
  • Ostan, R., D. Monti, P. Gueresi, M. Bussolotto, C. Franceschi & G. Baggio. (2016). Gender, aging and longevity in humans: an update of an intriguing/neglected scenario paving the way to a gender-specific medicine. Clinical Science (London, England : 1979) 130, 1711-1725.
  • Juppi, H.K., S. Sipila, N.J. Cronin, S. Karvinen, J.E. Karppinen, T.H. Tammelin, P. Aukee, et al. (2020). Role of Menopausal Transition and Physical Activity in Loss of Lean and Muscle Mass: A Follow-Up Study in Middle-Aged Finnish Women. Journal of Clinical Medicine 9, 10.3390/jcm9051588.

Muistisairaudet ja elinikä – pääroolissa proteiinikertymät

Proteiinit eli valkuaisaineet ovat solulle elintärkeitä rakennuspalikoita. Proteiinit toimivat paitsi rakennusosina, myös lukemattomissa muissa tehtävissä hoitaen muuan muassa solujen viestintää. Proteiinien oikeanlainen rakenne ja sijoittuminen solussa onkin kudosten toiminnan avainroolissa. Proteiinien toiminnan häiriintyminen on yksi syy ikääntymiseen liittyvien muistisairauksien kehittymiselle.

Rakennuspalikat on syytä pitää järjestyksessä. Kuva: Pixabay.

Proteiinien toiminnan häiriöt ovat useiden vakavien sairauksien taustalla. Jo yksittäisen proteiinin puutteellinen toiminta voi olla kohtalokas selviytymisen kannalta. Havaintojen pohjalta syntyi ikääntymisteoria, joka pohjautuu juuri proteiinien toimintaan, tai tarkemmin niiden kiinnittymiseen toisiinsa muodostaen proteiinikertymiä.  

Proteiinien oikeanlainen toiminta on kehon elinehto

Proteiinit ovat soluille välttämättömiä rakennusaineita. Tämän lisäksi proteiinit ovat osallisina lähes kaikissa solun toiminnoissa mahdollistaen kommunikoinnin toimimalla solujen viestien välittäjinä ja vastaanottajina. Suurin osa elimistön entsyymeistä on proteiineja, ja ilman entsyymejä kehossa tapahtuvat aineenvaihdunnan reaktiot olisivat normaalissa kehonlämmössä niin hitaita, ettei elämä olisi mahdollista. Proteiineilla on tärkeä rooli myös kehon immuunipuolustuksessa.

Proteiinit rakentuvat aminohapoista, joita ihmiskehossa on kaksikymmentä erilaista. Aminohappoketjut muodostavat kolmiulotteisia rakenteita. Ennen kuin proteiini on toiminnallisessa, oikeassa kolmiulotteisessa muodossaan, sen tulee ensin laskostua oikein. Väärin laskostuneet proteiinit eivät toimi, ja terveet solut poistavat tällaiset toimimattomat proteiinit. Ikääntyessä proteiinien laskostuminen ja väärin laskostuneiden hallittu poisto kuitenkin häiriintyvät.

Proteiinikertymät ovat tyypillisiä muistisairauksille

Ikääntyessä proteiinikertymien määrä kasvaa. Proteiinikertymät muodostuvat tyypillisesti useamman, huonosti laskostuneen proteiinin yhteenliittymistä. Tällaisten proteiinikertymien on arveltu vaurioittavan soluja ja kudoksia edistäen näin vanhenemista.

Myös solujen kohtaama oksidatiivinen stressi saa aikaan proteiinien kertymistä. Jotta noidankehä on valmis, proteiinien kertyminen heikentää solun kykyä poistaa väärin laskostuneita proteiineja, jolloin niiden kertyminen entisestään kiihtyy.

Proteiinikertymien määrän kasvu on yksi Alzheimerin taudin tyypillisimpiä molekyylitason muutoksia. Aivojen hermosoluihin kertyy sekä solunulkoisia että -sisäisiä proteiinikertymiä, jotka johtavat hermosolujen kuolemaan ja sitä kautta kognitiivisten toimintojen (muisti, oppiminen) heikkenemiseen.

Muistisairaudet ja elinikä

Muutokset proteiinien toiminnassa vaikuttavat koko kehon toimintaan. Ikääntyessä moni toimivan proteiinin muodostumisen vaihe heikkenee: DNA:han on voinut kertyä mutaatioita, jotka muuttavat proteiinissa olevia aminohappoja. Proteiini voi laskostua väärin, ja proteiineja korjaavan koneiston toiminta heikkenee ja huonoja proteiineja ei enää poisteta yhtä tehokkaasti. Kaikki tämä edesauttaa virheellisesti laskostuneiden proteiinien liittymistä yhteen, hankaloittaen solujen toimintaa.

Proteiinikertymät voidaan nähdä vanhenemisen syynä ja seurauksena. Toimimattomat proteiinimöykyt voivat osaltaan estää soluja toimimasta normaalisti, kuten Alzheimerin taudin osalta uskotaan olevan. Toisaalta proteiinikertymät voidaan myös nähdä seurauksena siitä, että solujen oksidatiivisen stressin määrä kasvaa ikääntyessä.

Dementia ja Alzheimerin tauti olivat suomalaisten kolmanneksi yleisin kuolinsyy vuonna 2018. Muistisairauksista johtuvien kuolemien määrä on kasvanut viime vuosikymmenenä nopeasti osin väestön ikääntymisen seurauksena. Proteiinikertymien ennaltaehkäisy voisikin olla yksi avain terveempään ikääntymiseen. Nykyisin etsitäänkin hoitomuotoja, joilla yhteen liittyneiden proteiinien kertymistä voidaan ennaltaehkäistä tai vähentää.

Lähteet:

  • Bjorksten, J. (1968). The crosslinkage theory of aging. Journal of the American Geriatrics Society 16, 408-427.
  • Bjorksten, J. & H. Tenhu. (1990). The crosslinking theory of aging–added evidence. Experimental Gerontology 25, 91-95.
  • Moreno-Gonzalez, I. & C. Soto. (2011). Misfolded protein aggregates: mechanisms, structures and potential for disease transmission. Seminars in Cell & Developmental Biology 22, 482-487.
  • Musi, N., J.M. Valentine, K.R. Sickora, E. Baeuerle, C.S. Thompson, Q. Shen & M.E. Orr. (2018). Tau protein aggregation is associated with cellular senescence in the brain. Aging Cell 17, e12840.
  • Jones, R. (2010). Protein aggregation increases with age. PLoS Biology 8, e1000449.
  • Wang, D.S., D.W. Dickson & J.S. Malter. (2008). Tissue transglutaminase, protein cross-linking and Alzheimer’s disease: review and views. International Journal of Clinical and Experimental Pathology 1, 5-18.
  • Reeg, S. & T. Grune. (2015). Protein Oxidation in Aging: Does It Play a Role in Aging Progression? Antioxidants & Redox Signaling 23, 239-255.
  • Suomen virallinen tilasto (SVT): Kuolemansyyt [verkkojulkaisu]. ISSN=1799-5051. 2018. Helsinki: Tilastokeskus [viitattu: 30.6.2020].

Sisäinen kello ja elinikä

Kehomme toiminnot ovat tarkkaan ajastettuja. Tietyt toiminnot tapahtuvat samaan vuorokauden aikaan säädellen muun muassa aineenvaihduntaa ja hormonien eritystä. Ikääntyessä nämä rytmit muuttuvat. Miten kehon sisäinen vuorokausirytmi vaikuttaa elinikään?

Sisäinen kello jakaa tietyt toiminnot yölle ja tietyt päivälle. Kuva: Pixabay.

Kehon sisäisellä vuorokausirytmillä (engl. circandian rhythm) tarkoitetaan niitä kehon sisäisiä prosesseja, jotka säätelevät uni-valverytmiä ja jotka toistuvat noin 24 tunnin välein. Tällä kehon sisäisen kellon toiminnalla on yhteys ikääntymiseen ja kuoleman riskiin. Valon määrällä ja ruokailujen ajoittamisella voi olla suuri rooli sisäisen vuorokausirytmin säätelyssä.

Kehon sisäinen aika asetetaan ympäristön merkkien perusteella

Kehon sisäinen vuorokausirytmi on rakentunut todennäköisesti auttamaan eliötä sopeutumaan ja valmistautumaan säännöllisesti toistuviin muutoksiin ympäristössä. Lajista riippuen valoisa aika voidaan hyödyntää esimerkiksi lepoon ja pimeä aika ruuan hankkimiseen ja syömiseen, tai päinvastoin. Tietyn rytmin noudattaminen on osoittautunut tärkeäksi paitsi ulkoisten tekijöiden, myös kehon sisäisten toimintojen kannalta.

Vaikka kehon sisäinen vuorokausirytmi on synnynnäinen ominaisuus, kehon sisäiset rytmit sopeutuvat muutoksiin ympäristössä. Ehkä tutuin esimerkki tästä on sopeutuminen aikaeroon lennettäessä usean aikavyöhykkeen yli. Keho korjaakin sisäistä kelloaan erilaisten ympäristön merkkien, kuten valoisuuden ja lämpötilan mukaan. Jos ulkoisia vuorikaudenvaihtelun merkkejä ei ole saatavilla (Suomessa kaamos, yötön yö), kehon rytmi on hieman 24 tuntia lyhyempi tai pidempi. Valoisuuden säännöllinen vaihtelu puolestaan auttaa kehoa ylläpitämään 24 tunnin rytmiä tarkemmin.

Ihmisen sisäistä kelloa ohjaavat aivot

Kehon sisäistä vuorokausirytmiä ohjaavat useat molekyylimekanismit, joiden selvittämisestä (joskin banaanikärpäsillä) myönnettiin Nobelin palkinto vuonna 2017. Nisäkkäillä kehon vuorokausirytmin keskus sijaitsee aivojen hypotalamuksessa. Verkkokalvolta välittyy tietoa valoisuudesta, joka asettaa hypotalamuksessa olevat vastaanottajasolut tiettyyn aikaan. Hypotalamuksen solut puolestaan säätelevät elimistön muiden elinten toimintoja erittämiensä molekyylien ja hermoyhteyksien kautta.

Vastaavia kelloja löytyy hypotalamuksen lisäksi muistakin kehon osista, kuten sydämestä, maksasta ja rasvakudoksesta. Eri kudoksissa kelloa ylläpitävät solun tuottamat molekyylit, joiden määrä vaihtelee vuorokaudenajan mukaan. Eri kudokset voivatkin seurata osaltaan hypotalamuksen ohjeita ja osaltaan omaa kelloaan. Kehon sisäisen kellon aikaa mitataan tyypillisesti käpyrauhasen erittämän melatoniinin, stressihormoni kortisolin ja kehon lämpötilan avulla.

Kun kellot ovat eri ajassa – vuorotyön riskit

Säännöllistä unirytmiä häiritsevät tekijät ovat suuri haaste elimistön sisäisen kellon toiminnalle. Jos sisäinen kello ja ulkoiset ympäristön merkit ovat ristiriidassa, voi se johtaa epäjärjestykseen kehon sisäisissä järjestelmissä. Tämä voi näkyä esimerkiksi unettomuutena ja epätyypillisinä hormonimäärinä vuorokaudenaikaan nähden. Sisäisen kellon toiminnan häiriintymisen ajatellaan olevan yksi syy vuorotyöläisten suuremman syöpäriskin ja lyhemmän eliniän takana.

Ikääntyminen muuttaa sisäistä kelloa

Ikääntyminen saa aikaan muutoksia sisäisessä kellossa. Ihmisillä vanhenemiseen liittyy melatoniinin erittymisen aikaistuminen ja muutokset kehonlämpötilan rytmissä. Tyypillisesti nämä muutokset ilmenevät univaikeuksina ja heräämisenä varhain aamulla.

Ikääntymiseen liittyvien muutosten syitä ei vielä täysin tunneta, mutta ne vaikuttavat liittyvän sisäisen kellon solujen toiminnan muutoksiin, eivätkä solujen koon tai lukumäärän muutoksiin. Erot voivat osaltaan johtua aivojen heikommasta vasteesta valon määrälle. Eläinkokeissa on havaittu, että kehon vuorokausirytmi saadaan palautettua nuoren tasolle siirtämällä iäkkääseen eläimeen alkion hypotalamuksen soluja.

Sisäisen kellon toiminnan häiriöt lyhentävät elinikää

Sisäisen kellon toiminnan tärkeyden on havainnut varmasti jokainen, joka on joskus joutunut painimaan unettomuuden kanssa. Sisäisen kellon tärkeys kehon toiminnoille ja eliniälle on puolestaan todennettu eläinkokeissa, joissa sisäisen kellon toimintaa on häiritty. Jo yhden kelloproteiinin poistaminen kehosta estää sisäisen kellon optimaalisen toiminnan lisäten ikääntymiseen liittyvien sairauksien riskiä ja lyhentäen elinikää. Kun sisäinen kello ei syystä tai toisesta vastaa ympäristön asettamaa aikaa, kasvaa alttius ylipainolle, syöville ja ennenaikaiselle kuolemalle.

Oman sisäisen kellon toimintaa voi tukea säännöllisillä vuorokausirytmeillä ja kiinnittämällä huomiota vuorokaudenaikaan nähden sopivaan valon määrään.

Lähteet:

  • Panda, S., J.B. Hogenesch & S.A. Kay. (2002). Circadian rhythms from flies to human. Nature 417, 329-335.
  • Li, H. & E. Satinoff. (1998). Fetal tissue containing the suprachiasmatic nucleus restores multiple circadian rhythms in old rats. The American Journal of Physiology 275, R1735-44.
  • Madeira, M.D., N. Sousa, R.M. Santer, M.M. Paula-Barbosa & H.J. Gundersen. (1995). Age and sex do not affect the volume, cell numbers, or cell size of the suprachiasmatic nucleus of the rat: an unbiased stereological study. The Journal of Comparative Neurology 361, 585-601.
  • Yoon, I.Y., D.F. Kripke, J.A. Elliott, S.D. Youngstedt, K.M. Rex & R.L. Hauger. (2003). Age-related changes of circadian rhythms and sleep-wake cycles. Journal of the American Geriatrics Society 51, 1085-1091.
  • Davis, S. & D.K. Mirick. (2006). Circadian disruption, shift work and the risk of cancer: a summary of the evidence and studies in Seattle.Cancer Causes & Control : CCC 17, 539-545.
  • Liu, C., D.R. Weaver, S.H. Strogatz & S.M. Reppert. (1997). Cellular construction of a circadian clock: period determination in the suprachiasmatic nuclei. Cell 91, 855-860.
  • Jung-Hynes, B., R.J. Reiter & N. Ahmad. (2010). Sirtuins, melatonin and circadian rhythms: building a bridge between aging and cancer. Journal of Pineal Research 48, 9-19.
  • Benloucif, S., M.J. Guico, K.J. Reid, L.F. Wolfe, M. L’hermite-Baleriaux & P.C. Zee. (2005). Stability of melatonin and temperature as circadian phase markers and their relation to sleep times in humans. Journal of Biological Rhythms 20, 178-188.
  • Gibson, E.M., W.P. Williams & L.J. Kriegsfeld. (2009). Aging in the circadian system: considerations for health, disease prevention and longevity. Experimental Gerontology 44, 51-56.
  • Froy, O. (2011). Circadian rhythms, aging, and life span in mammals. Physiology (Bethesda, Md.) 26, 225-235.
  • Dubrovsky, Y.V., W.E. Samsa & R.V. Kondratov. (2010). Deficiency of circadian protein CLOCK reduces lifespan and increases age-related cataract development in mice.Aging 2, 936-944.
  • https://www.nobelprize.org/prizes/medicine/2017/advanced-information/

IkäKRIISIn ensimmäinen vuosipäivä – kurkistus blogin kulisseihin

Totta se on – IkäKRIISI-blogi on ollut pystyssä jo vuoden! Kiitos teille lukijoille, kun olette olleet matkassa mukana! Vuosipäivän kunniaksi tarjolla kurkistus blogin kulisseihin, olkaa hyvät.

Blogin aiheita, tapoja ja tyylejä on varmasti yhtä monta kuin on kirjoittajaakin. Samoin syitä blogata – yksi haluaa brändätä itseään, toinen jakaa harrastuksensa ilosanomaa ja kolmas ehkä vain nähdä, mikä aihe kiinnostaa lukijoita. Millainen on IkäKRIISIn blogitaival?

Miksi bloggaan?

Niinpä! Vapaa-aikaahan voisi viettää ihan eri tavalla! Olen kuitenkin valinnut blogin kirjoittamisen, pääosin kolmesta syystä. Näistä tärkein on ehdottomasti oma ammatillinen kehittyminen. Tykkään asettaa pitkän tähtäimen tavoitteita, ja yksi tällainen tuli asetettua reilu viisi vuotta sitten, jolloin halusin kehittyä ikääntymisen biologian asiantuntijana. Jotta sellaiseen koskaan yltää, täytyy tuntea ikääntymisen teoriat ja olla hyvin perillä alan tutkimuksesta. Mutta ryhdyppäs iltaisin töiden jälkeen lukemaan artikkeleita aiheesta – voi tulla uni aika pian tai keksit kyllä Netflixistä jotain jännää katsottavaa.

Blogi onkin ovela tapa huijata itseään niin, että perehtyy aiheeseen yrittäen kertoa siitä muille mahdollisimman selkeästi. Voin jo nyt sanoa, etten olisi asiantuntijana nyt tällä tasolla, jos en olisi blogin kirjoittamista aloittanut. Tällä tiellä on hyvä jatkaa.

Toinen syy on tutustua ikääntymisen biologian aiheisiin, painottuen tämänhetkisiin tutkimuksiin ja uutisointiin. Ilman blogia en olisi niin hyvin selvillä siitä, mistä juuri nyt kohistaan ikääntymisrintamalla.

Kolmas syy on tiedeviestinnän harjoittelu – miten ja mitä viestiä ja milloin? Tähän olen saanut paljon apua muun muassa Kaskas-median koulutuksista. Harjoittelu kaikilla osa-alueilla on vasta alkutaipaleella ja jatkuu edelleen. 😊

Miksi kirjoitan juuri tästä aiheesta?

Kuten Kirjoittaja-osiossa kerron, tämä blogi sai alkunsa puoliksi vahingossa. Kimmoke ikääntymisen biologian tutkimiseen lähti kuitenkin väitöskirjatyöstäni. Tutkimuksessani huomasin, että toisin kuin yleisesti luullaan, liikunnalla ei pystyttykään pidentämään elinikää. Todellisuudessa geenit näyttäisivät määrittävät suurelta osin sen, miten paljon haluamme liikkua, mikä puolestaan vaikuttaa elinikäämme.

Tämä herätti tietysti kysymyksen, että mitä muita luuloja ikääntymiseen liittyy, ja mitkä syyt oikeasti ovat vanhenemisen taustalla. Myös liikunta-aiheet kulkevat sujuvasti ikääntymistekstien rinnalla. Halusin ehdottomasti kirjoittaa suomeksi – ikääntymisen biologiasta on hyvin vähän luotettavaa tietoa suomeksi tarjolla.

Miten blogi sai alkunsa?

Mikään ei synny sattumalta. Tämänkin blogin takana on paljon suunnittelua, vaikka se harrastus onkin. IkäKRIISI piti alun perin julkaista kirjana, ja olin saanut aiesopimuksen kustantajalta vuoden 2015 puolella. Tuossa vaiheessa sopimuksen allekirjoittaminen tuntui kuitenkin liian suurelta riskiltä: oma väitökseni lähestyi, lapset olivat pieniä ja mietin, että astun pahasti ikääntymistutkijoiden varpaille. Siinä vaiheessa sopimus jäi siis allekirjoittamatta, mutta aihe hautumaan.

Väitöksen jälkeen vietin vuoden Minnesotan yliopistossa 2016-2017 tutkijatohtorina, ja siellä ollessani luin paljon ikääntymisen biologiasta. Kiinnostus heräsi jälleen. Tällä kertaa ajattelin kuitenkin blogin olevan minulle helpompi foorumi – tekstejä voisi työstää omaan tahtiin, eikä edes lasten paha korvatulehduskierre rikkoisi mitään sopimuksia, kun sellaisia ei olisi. Ryhdyin valmistelemaan kirjaa varten tekemiäni tekstejä blogiin sopiviksi. Blogin sivut perustin loppuvuodesta 2018, ja ensimmäinen teksti näki päivänvalon äitienpäivänä 2019. Kirjaa varten tekemäni valmiit tekstipohjat ovat suurin syy sille, että olen pystynyt julkaisemaan niin monta tekstiä vuoden aikana.

Mitä jännitin eniten?

Ehdottomasti eniten jännitti se, miten blogi otetaan omassa työyhteisössä vastaan! Onnekseni työpaikalla blogiin on suhtauduttu hyvin positiivisesti. Toimistolta on löytynyt monta ihanaa kollegaa, jotka jaksavat tekstini lukea ja käydä ovellani (puhun nyt ajasta ennen koronaa) vaihtamassa niistä muutaman sanan. Kiitos teille!

Toinen suuri jännityksen aihe on myös yleinen tutkijoiden keskuudessa – olenko riittävän pätevä kirjoittamaan näistä aiheista? Välillä on haastavaa miettiä, mikä aihe on minulle riittävän tuttu, että osaan erottaa virheellisen tiedon oikeasta. Tiedon etsiminen ja arviointi viekin ehdottomasti eniten aikaa. Kun jokin aihe menee liian kauas omasta osaamisalueesta, etsin mukaan aiheen paremmin tuntevan kanssakirjoittajan. Onnekseni kaikkiin yhteiskirjoituspyyntöihini on toistaiseksi vastattu kyllä. Kiitos tästä kanssakirjoittajille!

Miten ja milloin bloggaan?

Blogisti työssään.

Kirjoitan blogitekstejä monesti fiilispohjalta, eli aiheista, jotka minua sillä hetkellä kiinnostavat. Bloggaaminen ei kuulu työnkuvaani, joten teen sitä vapaa-aikana, ja pääsääntöisesti iltaisin/öisin, jolloin on minulle paras aika kirjoittaa. Tähän vaikuttaa tietysti myös se, että meillä on kotona 2013 syntyneet kaksoset, jotka eivät paljon koneella istuvasta äidistä perusta. Kirjoittaminen onnistuu siis parhaiten silloin, kun he nukkuvat. Bloggaan aina samassa sohvan nurkassa 😀

Pääosin julkaisen tekstit heti kun ne ovat valmiita. Joskus kun kirjoitus on ollut haastavaa, luetutan tekstin aviomiehellä. Hän on yllättävän hyvin jaksanut tehdä tätä oikolukua, ja huomauttaa kyllä, jos teksti kuulostaa halvalta käännöstyöltä! Erityisen arkaluontoiset aiheet, kuten syövästä ja koe-eläintöistä kertovat tekstit luetutan siskollani, jonka arviointikykyyn luotan täysin – hän on paitsi siskoni, myös kirjallisuuden maisteri ja psykologi. Yhdessä kirjoitetut tekstit luetutan yleensä pariin otteeseen kanssakirjoittajalla, pitäen heidän työnsä kuitenkin mahdollisimman kevyenä – hekin tekevät tätä ilmaiseksi ja omalla ajallaan. Suuri kiitos tekstien korjaamisesta kuuluu koko tälle porukalle!

Mistä etsin blogiin aiheita?

Käytän monia eri kanavia blogitekstien aiheiden kalasteluun – seuraan somekanavia (Twitter, Instagram, FaceBook), uutisia ja kirjoja ja teen ihan rehellistä kenttätyötä. Olen ajautunut juttelemaan blogista täysin tuntemattomien ihmisten kanssa niin hiekkalaatikolla, juna-asemalla kuin kampaajallakin (kyllä, olen se rasittava tyyppi, joka aloittaa keskustelun jopa hississä). Minusta on äärimmäisen mielenkiintoista kuulla, mitä ihmiset ajattelevat vanhenemisesta ja sen syistä, ja millaisia uskomuksia asiaan liittyy. Otan siis todella mieluusti aihe-ehdotuksia vastaan – laita mulle viesti!

Lämmin kiitos lukijoille ja tukijoille tästä vuodesta!

Innolla seuraavan kimppuun. 😊

-Sira-

PS. Mistä saat tiedon aina kun uusi blogiteksti on julkaistu? Seuraa minua joko FaceBookissa (IkäKRIISI), Instagramissa (@IkaKRIISI) tai twitterissä @SiraKarvinen.

Juoksukyky kertoo sinusta enemmän kuin arvaatkaan – aerobinen ikääntymisteoria

Aerobinen kapasiteetti on yksi kestävyyskunnon tärkeimmistä mittareista ja kuvastaa elimistön kykyä hyödyntää happea. Kunnon lisäksi se kertoo terveydentilasta ja ennustaa jopa elinikää. Mihin juoksukyvyn elinikää ennustava ominaisuus perustuu?

Joukko ihmisiä parantamassa aerobista kapasiteettiaan. Kuva: Pixabay.

Aerobinen kapasiteetti, jota mitataan maksimaalisella hapenottokyvyllä (VO2max), kuvastaa sydämen pumppaaman ja verenkiertoelimistön kuljettamaa hapen määrää, sekä lihasten kykyä käyttää hyväkseen happea. Se on yksi kestävyyskunnon ja toimintakyvyn tärkeimmistä mittareista. Maksimaalinen hapenottokyky saadaan mitattua laboratoriossa hengityskaasuanalysaattorin ja (yleisimmin) juoksumaton tai kuntopyörän avulla. Ja tietysti tarvitaan myös se henkilö, joka on valmis pinkomaan itsensä puhki tutkijoiden huutaessa kannustushuutoja!

Kyky käyttää happea on ollut edellytys ihmisten kehittymiselle

Aiemmassa evolutiivisia ikääntymisteorioita esittelevässä tekstissä kerrottiin, että kuolema on hinta, jonka kaikki monisoluiset eliöt maksavat monimukaisesta kehostaan. Aerobinen ikääntymisteoria lähtee liikkeelle juuri monisoluisten eliöiden kehittymisestä. On päätelty, että happi on ollut monisoluisten eliöiden kehittymisen elinehto. Hyödyntämällä juuri happea eliö saa nimittäin irti suurimman mahdollisen energiamäärän tuottaessaan sitä solujen tarpeisiin. Tämän teorian nojalla hapella onkin yhä olennainen merkitys kaikissa kehon biologisissa toiminnoissa.

Monisoluisten eliöiden kehittyminen mahdollisti sen, että tietyt solut erilaistuivat omiin toimintoihinsa. Eliöstä riippumatta solut, eli elämän pienimmät perusyksiköt, ovat lähes samankokoisia. Elefantin solut eivät ole hiiren soluja suurempia, niitä vain on enemmän. Solujen kompakti koko on tarpeen, jotta esimerkiksi solunsisäiset kuljetusmatkat eivät kasva mahdottoman suuriksi. Kiinnostavaa kyllä, ilmakehän hapen määrä on vaikuttanut kulloinkin eläneiden eliöiden kokoon – ilmakehän hapen määrän ollessa suurimmillaan myös silloin eläneet hyönteiset olivat jättiläismäisen suuria.

Aerobinen kapasiteetti mittaa muutakin kuin kykyä juosta

Aerobinen kapasiteetti kertoo paljon muustakin kuin kyvystä juosta tai pyöräillä. On nimittäin havaittu, että korkea aerobinen kapasiteetti on yhteydessä parempaan terveyteen ja pidempään elinikään. Sen on havaittu ennustavan elinikää jopa tupakointia, korkeaa verenpainetta tai tyypin 2 diabetesta paremmin. Lisäksi se pätee yli kuusikymppisillä, vaikka olisi ylipainoakin. On myös havaittu, että juuri happeen liittyvien solun toimintojen heikkeminen on yhteistä monelle eliölajille. Varsin vahva ja yleistettävä sairastumisriskin ja eliniän ennustaja vaikuttaisi siis olevan kyseessä.

Kannattaako juoksukyky periä vai hankkia ihan itse?

Aerobinen kapasiteetti on osin perittyä ja osin hankittua. On arvioitu, että noin puolet aerobisesta kapasiteetista kulkee perimässä ja toinen puoli määräytyy omien liikkumismieltymysten kautta. Nykytietämyksen valossa on kuitenkin todennäköistä, että kyky ja halu liikkua kulkeutuvat kytköksissä toisiinsa. Yksinkertaisesti sanoen – those who can, will. Näin ollen ihmisiä tutkimalla on perin hankala selvittää, että mikä osa kunkin aerobisesta kapasiteetista on synnynnäistä ja mikä lenkkeilemällä hankittua.

Aerobisen teorian paikkansapitävyyttä on tutkittu muun muassa tarkoitukseen kehitetyllä eläinmallilla. Tätä varten laboratorio-oloissa kehitettiin rottia, jotka ovat perimältään sohvaperunoita tai huippujuoksijoita. Havaittiin, että teorian mukaisesti perimältään huippujuoksijat ovat terveempiä ja elivät pidempään kuin metabolisille sairauksille alttiit sohvaperunat, ilman minkäänlaista harjoittelua. Suurimmat erot näiden ryhmien välillä löydettiin juurikin eri kudosten kyvystä hyödyntää happea.

Jatkotutkimuksissa näille huippujuoksijoille ja sohvaperunoille annettiin mahdollisuus juosta oman mielensä mukaan, ja selvitettiin itse hankitun aerobisen kapasiteetin vaikutusta terveyteen ja elinikään. Kuten odottaa saattaa, juoksuharjoittelu paransi molempien ryhmien terveyttä ja nosti aerobista kapasiteettia. Yllättävää kyllä, se ei lisännyt elinikää. Tulosta tukevia havaintoja on tehty myös tutkimalla ihmiskaksosia – identtiset kaksoset elivät saman aikaa riippumatta aikuisiän liikuntatottumuksista. Tämän nojalla peritty aerobinen kapasiteetti näyttelee suurempaa roolia, ainakin jos mittarina on elinikä.

Kehon kyky hyödyntää happea linkittyy elinikään

Happi vaikuttaisi siis olevan keskeinen alkuaine nykyisten elämänmuotojen kehittymisessä. Luonnonvalinta on suosinut monisoluisten ja monimutkaisten eliöiden kehittymistä, ja samalla on kehittynyt tehokkaita tapoja tuottaa energiaa monisoluisen elimistön tarpeisiin. Jokaisella yksilöllä aerobinen kapasiteetti ei kuitenkaan toimi optimaalisesti ja niinpä eroja hapen käytössä voidaan havaita esimerkiksi vertaamalla eri ihmisiä.

Miksi osalla sitten on hyvä aerobinen kapasiteetti ja toisilla ei? Tietyissä tilanteissa kehon vähäinen energiankulutus on voinut olla hyödyllistä. Tällainen tilanne on esimerkiksi ajanjakso, jolloin ravintoa on niukasti saatavilla. Nykyisessä kehittyneiden maiden ravintorikkaassa ja paikallaanoloa suosivassa elinympäristössä puolestaan energiaa tuhlaileva, eli happea tehokkaasti hyödyntävä keho on etu, suojaten ylipainon ja siihen liittyvien sairauksien kehittymiseltä.

Tutkimusten perusteella perimällä on voimakkaampi vaikutus elinikään kuin aikuisiässä aloitetulla liikunnalla. Toistaiseksi ei kuitenkaan tiedetä, missä määrin esimerkiksi lapsena aloitettu liikunta edesauttaa pitkää elinikää. Liikuntaharrastus missä tahansa iässä kuitenkin ylläpitää toimintakykyä ja tuo lisää terveitä elinvuosia. Omaa juoksukykyä kannattaa siis harjoittaa, olitpa oman geenitaustasi puolesta aerobisen kapasiteetin suhteen huippujuoksija, sohvaperuna tai jotain siltä väliltä.

Lähteet:

  • https://www.trainer4you.fi/blogi/maksimaalinen-hapenottokyky-eli-vo2max/
  • Catling, D. C., Glein, C. R., Zahnle, K. J., and McKay, C. P. (2005). Why O2 is required by complex life on habitable planets and the concept of planetary ”oxygenation time” Astrobiology 53, 415-438.
  • Karvinen, S., Waller, K., Silvennoinen, M., Koch, L. G., Britton, S. L., Kaprio, J., et al. (2015). Physical activity in adulthood: genes and mortality Sci. Rep. 5, 18259.
  • Kivela, R., Silvennoinen, M., Lehti, M., Rinnankoski-Tuikka, R., Purhonen, T., Ketola, T., et al. (2010). Gene expression centroids that link with low intrinsic aerobic exercise capacity and complex disease risk FASEB J. 2411, 4565-4574.
  • Koch, L. G. and Britton, S. L. (2008). Aerobic metabolism underlies complexity and capacity J. Physiol. 5861, 83-95.
  • Koch, L. G., Kemi, O. J., Qi, N., Leng, S. X., Bijma, P., Gilligan, L. J., et al. (2011). Intrinsic Aerobic Capacity Sets a Divide for Aging and Longevity Circ. Res.
  • Myers, J., Prakash, M., Froelicher, V., Do, D., Partington, S., and Atwood, J. E. (2002). Exercise capacity and mortality among men referred for exercise testing N. Engl. J. Med. 34611, 793-801.
  • Sui, X., LaMonte, M. J., Laditka, J. N., Hardin, J. W., Chase, N., Hooker, S. P., et al. (2007). Cardiorespiratory fitness and adiposity as mortality predictors in older adults JAMA 29821, 2507-2516.
  • Wisloff, U., Najjar, S. M., Ellingsen, O., Haram, P. M., Swoap, S., Al-Share, Q., et al. (2005). Cardiovascular risk factors emerge after artificial selection for low aerobic capacity Science 3075708, 418-420.

Kun tavallinen taistelu hävitään – vastustuskyvyn vanheneminen

Ikääntymisen seurauksena kehon vastustuskyky heikkenee. Tämä johtaa muun muassa siihen, että keho tulee alttiimmaksi sairastumiselle. Koronapandemian aikana iäkkäillä ihmisillä onkin suurempi riski saada tartunnasta vakavia oireita kuin nuoremmalla väestöllä. Miten omaa vastustuskykyä voi pitää yllä?

Mikä on oman elimistösi pahin vastustaja? Kuva: Pixabay

Kehon vastustuskyky eli immuniteetti koostuu elimistön puolustusjärjestelmistä infektioita vastaan. Infektiolla eli tartunnalla puolestaan tarkoitetaan minkä tahansa vieraaseen lajiin kuuluvan taudinaiheuttajan (tyypillisesti bakteerin tai viruksen) tunkeutumista elimistöön, aiheuttaen siellä tulehdusvasteen.

Tulehdus aktivoi elimistön immuunipuolustusjärjestelmän, joka pyrkii torjumaan taudinaiheuttajan immuunivasteella. Ihmisillä on niin kutsuttu luontainen (synnynnäinen) immuniteetti ja hankittu (adaptiivinen) immuniteetti. Näistä ensimmäisen perusta on perinnöllisesti säädeltyä ja kehittyy sikiöaikana/välittömästi syntymän jälkeen. Hankittu immuniteetti puolestaan kehittyy elämän varrella kohdattujen mikrobien ja otettujen rokotteiden kautta.

Elimistön puolustusjärjestelmät toimivat yhdessä

Lääketieteessä vastustuskyky on perinteisesti jaettu spesifiseen (mikrobikohtaiseen) ja epäspesifiseen immuniteettiin. Epäspesifinen immuniteetti pitää sisällään esimerkiksi ihon ja limakalvot, jotka antavat konkreettista suojaa taudinaiheuttajia vastaan. Myös esimerkiksi iholla elävä terve mikrobisto ja vatsahapot torjuvat haitallisia mikrobeja.

Spesifinen immuniteetti puolestaan koostuu soluvälittäisestä ja humoraalisesta vastustuskyvystä. Soluvälitteisen immuniteetin työjuhtia ovat valkosolut, joiden muistikykyä hyödynnetään myös rokotteissa. Soluvälitteinen immuniteetti noudattaa seuraavaa kaavaa: taudinaiheuttaja tunnistetaan, tuhotaan ja hävitetään. Lisäksi elimistöön jää taudinaiheuttajasta muistijälki, jolloin elimistö on valmis puolustautumaan, mikäli sama taudinaiheuttaja kohdataan uudelleen. Humoraalisella, eli nestevälitteisellä immuniteetilla tarkoitetaan pääosin seerumissa ja muissa elimistön nesteissä olevia vasta-aineita. Edellä mainitut vastustuskyvyn eri osat toimivat yhdessä pitääkseen meidät turvassa taudinaiheuttajilta.

Vastustuskyky voi myös tehdä virheitä, ylilyöntejä tai kokonaan pettää

Immuniteetti perustuu elimistön kykyyn erottaa vieras osa kehon omista osista. Immuunivaste on tarpeen vain silloin, kun elimistössä todella on tunkeilija. Kuten kaupoissa, myös elimistössä voi kuitenkin tapahtua ”aiheettomia hälytyksiä”. Tällaisessa tapauksessa elimistö hyökkääkin omia solujaan vastaan ja seurauksena voi olla autoimmuunitauti, kuten reuma, jossa tulehdusnestettä kertyy niveliin.

Vastustuskyky voi myös tehdä ylilyöntejä, eli reagoida vieraaseen aineeseen liian voimakkaasti. Tällöin seurauksena voi olla esimerkiksi ruoka-aine- tai siitepölyallergia. Immuniteetin täydellinen pettäminen puolestaan johtaa menehtymiseen, jollei tila ole väliaikainen ja hoidettavissa.

Vastustuskyvyn parasta ennen -päiväys

Vastustuskyky heikkenee iän myötä, ja muutokset alkavat näkyä erityisesti 50 ikävuoden jälkeen. Tämän vuoksi varttuneessa iässä olevilla on suurentunut riski sairastua infektio- ja autoimmuunisairauksiin ja erilaisiin syöpiin. Vanhetessa elimistön hankittu immuniteetti ei enää jaksa tunnista vieraita mikrobeja yhtä tehokkaasti, eikä anna riittävää immuunivastetta. Siinä missä influenssasta toipuminen vie terveeltä aikuiselta joitakin päiviä, voi se olla vanhalle elimistölle kohtalokas. Toisaalta luontaisen immuniteetin vasteet tehostuvat ja pitkittyvät iän myötä, johtaen esimerkiksi immuunivasteen aiheuttamiin kudosvaurioihin ja autoimmuunisairauksiin.

Ikääntymiseen liittyy myös krooninen, matala-asteinen tulehdus. Matala-asteisella tulehduksella tarkoitetaan elimistön jatkuvaa lievää tulehdustilaa, joka on usein seurausta liiallisesta rasvan kertymisestä elimistöön. Rasvakudoksen erittämät tulehdusta lisäävät välittäjäaineet eivät sinällään aiheuta oireita, mutta lisäävät riskiä sairastua esimerkiksi metaboliseen oireyhtymään, tyypin 2 diabetekseen ja sydän- ja verisuonitauteihin. Tämän lisäksi matala-asteinen tulehdus edistää myös hermoston ja lihaksiston vanhenemista. Toisaalta iän myötä esiintyvät sairaudet voivat myös lisätä elimistön tulehdustilaa – täyttä varmuutta siitä, kumpi on syy ja kumpi on seuraus – ei toistaiseksi ole.

Vastustuskyvyn vanhenemiseen voi vaikuttaa liikunnalla ja ravinnolla

Hyvä uutinen on, että oman vastustuskykynsä vanhenemisnopeuteen voi osaltaan vaikuttaa kaikille saatavissa olevilla keinoilla – liikunnalla ja terveellisellä ruokavaliolla. Vaikka liikunta voi heti suorituksen jälkeen nostaa tulehdustekijöitä, etenkin jos edellisestä liikuntakerrasta on vierähtänyt tovi, on säännöllisen liikunnan osoitettu vähentävän rasvaa ja rasvakudoksen tulehdusta. Erityisesti kestävyysharjoittelulla on tulehdusta rauhoittava vaikutus.

Liikunnan ohella ruokavalio vaikuttaa vastustuskykyyn monellakin tapaa; ravintoaineiden saannin, suolistomikrobiston ja kalorirajoituksen kautta. Kuten aiemmassa suolistomikrobeihin keskittyvässä blogitekstissä on mainittu, mikrobiomin suurimmat muutokset ajoittuvat vanhuuteen, jollin myös alttius alttius erilaisille tulehduksille kasvaa. Rasvakudoksen kertymisen ohella suoliston mikrobiomilla voi siis olla tärkeä rooli tulehdustilojen kehittymisessä. Omasta suoliston mikrobiomistaan voi pitää huolta nauttimalla riittävästi ravintokuitua.

Kalorirajoitteisen ruokavalion on todettu lisäävän elinikää. Sillä tarkoitetaan ruokavaliota, jossa vähennetään ravinnon kalorimäärää ilman, että kyseessä on aliravitsemus tai ravintoaineiden puutos. Viimeiaikaiset tutkimukset ovat osoittaneet, että monet kalorirajoitteisen ruokavalion tuomista terveyseduista välittyvät immuunipuolustuksen kautta. Tämä ruokavalio vaikuttaisi siis alentavan elimistön tulehdustilaa tuoden sitä kautta terveyshyötyjä pidentäen elinikää. Kalorirajoitteinen ruokavalio ei kuitenkaan sovi kaikille – vaatii paljon aikaa ja ymmärrystä laatia omalle keholle sopiva ja omassa arjessa noudatettava rajoitettu ruokavalio. Toisaalta liiallinen ravintoon keskittyminen voi suistaa syömishäiriöön.

Omaan vastustuskykyyn kannattaa kuitenkin kiinnittää erityistä huomiota vanhetessa – tätä ei voi korostaa liikaa varsinkaan näin pandemia-aikana! Terveellinen, runsaskuituinen ruokavalio yhdistettynä reippaaseen liikuntaan ovat immuunipuolustuksen ylläpidon peruspilareita.

Lähteet:

  • https://www.hyvinvoinnin.fi/blogs/ravitsemus/mita-on-immunologinen-vanheneminen
  • https://www.terveyskirjasto.fi/terveyskirjasto/tk.koti?p_artikkeli=dlk01150
  • Weyand, C.M. & J.J. Goronzy. (2016). Aging of the Immune System. Mechanisms and Therapeutic Targets. Annals of the American Thoracic Society 13 Suppl 5, S422-S428.
  • Freund, A., A.V. Orjalo, P.Y. Desprez & J. Campisi. (2010). Inflammatory networks during cellular senescence: causes and consequences. Trends in Molecular Medicine 16, 238-246.
  • Franceschi, C. & J. Campisi. (2014). Chronic inflammation (inflammaging) and its potential contribution to age-associated diseases. The Journals of Gerontology.Series A, Biological Sciences and Medical Sciences 69 Suppl 1, S4-9.
  • Beyer, I., T. Mets & I. Bautmans. (2012). Chronic low-grade inflammation and age-related sarcopenia. Current Opinion in Clinical Nutrition and Metabolic Care 15, 12-22.
  • Shaw, A.C., D.R. Goldstein & R.R. Montgomery. (2013). Age-dependent dysregulation of innate immunity. Nature Reviews.Immunology 13, 875-887.
  • Woods, J.A., K.R. Wilund, S.A. Martin & B.M. Kistler. (2012). Exercise, inflammation and aging. Aging and Disease 3, 130-140.
  • Xu, H., G.T. Barnes, Q. Yang, G. Tan, D. Yang, C.J. Chou, J. Sole, et al. (2003). Chronic inflammation in fat plays a crucial role in the development of obesity-related insulin resistance. The Journal of Clinical Investigation 112, 1821-1830.
  • Beavers, K.M., T.E. Brinkley & B.J. Nicklas. (2010). Effect of exercise training on chronic inflammation. Clinica Chimica Acta; International Journal of Clinical Chemistry 411, 785-793.
  • Ma, S., S. Sun, L. Geng, M. Song, W. Wang, Y. Ye, Q. Ji, et al. (2020). Caloric Restriction Reprograms the Single-Cell Transcriptional Landscape of Rattus Norvegicus Aging.Cell 180, 984-1001.e22.

Minkä ikäisistä osista koostut? Solujen senesenssi ja kehon vanheneminen

Me kaikki olemme solujen iän suhteen mosaiikkeja – osa soluistamme on nuoria ja osa taas kulkenut mukana koko eliniän. Senesenssillä tarkoitetaan solujen ja elimistön vanhenemista. Viime vuosina solujen senesenssin on havaittu vaikuttavan myös ikääntymiseen liittyvien sairauksien kehittymiseen ja elinikään.

Mitkä osat sinussa on uusittu viimeksi? Kuva: Pixabay.

Solujen vanhenemista on tutkittu jo vuosikymmeniä, ja sen mekanismeista ollaan jo hyvin selvillä. Sen sijaan senesenssi koko kehon tasolla tunnetaan varsin puutteellisesti. Senesenssillä (seneskenssi) kuvataan paitsi solujen vanhenemista, myös biologista mekanismia, joka lakkauttaa solujen jakautumisen niiden käydessä tarpeettomiksi. Ongelmana koko kehon tutkimisessa on lähinnä senesenssissä olevien solujen erottaminen muista kehon soluista.

Senesenssi = vanha, epäkunnossa

Solujen senesenssillä viitataan yleensä heikosti toimiviin tai vaurioituneisiin, ikääntyneisiin soluihin. Senesenssejä soluja kertyy elimistön eri kudoksiin normaalin vanhenemisen seurauksena. Tämä puolestaan edistää vanhenemista ja aiheuttaa vanhenemiseen liittyviä sairauksia. Alun perin yhteys solujen senesenssin ja vanhanemisen välillä havaittiin juuri senesenssien solujen kertymisestä ikääntyneeseen kudokseen. Senesenssien solujen ajatellaan heikentävän kudoksen toimintaa ja rakennetta ympäristöönsä erittämien aineiden kautta.

Senesenssejä soluja ei pidä kuitenkaan sekoittaa normaalisti toimiviin, ikääntyneisiin soluihin. Se, ettei solu kykene enää jakautumaan ei automaattisesti tarkoita, että sen on tullut elämänsä päähän. Voi olla ihan tarkoituksen mukaista, ettei kaikkia soluja korvata uusilla, vaan vanhan toimintakykyä pidetään yllä. Solun ikään vaikuttaa erityisesti sen käyttötarkoitus. Kuten aiemmin julkaistussa telomeeri-tekstissä mainitaan, esimerkiksi suolen pintasolut uudistuvat tiuhaa tahtia, kun taas hermosolut voivat säilyä koko elämän.

Monet eri tekijät voivat laukaista senesenssin – ja monesti se on myös tarpeen

Monet stressitekijät voivat ajaa solut sensesenssiin. Esimerkkejä tällaisista tilanteista ovat oksidatiivinen stressi, telomeerien liiallinen lyheneminen sekä virheet DNA:n monistamisessa. Solun vaurioituessa sillä on kaksi vaihtoehtoa: poistua elimistöstä hallitusti ohjelmoidun solukuoleman (apoptoosin) kautta tai jäädä elimistöön senesenssissä.

Tilannetta voisi verrata vaikka siihen, että saat kotiisi vieraita, joiden kanssa viihdyt ja juttu luistaa. Normaalissa tilanteessa vieraat tajuavat sopivan ajan kuluttua lähteä (apoptoosi), kun taas joskus voi käydä niin, että vieraat eivät syystä tai toisesta lähdekään sopivan ajan kuluttua (senesenssi). Tämä voi luonnollisesti aiheuttaa isäntäväen happamoitumista (senesenssien solujen erittämät aineet). Kuitenkin voi olla niin, että näiden vieraiden läsnäolo estää vielä epämieluisempien vieraiden pesiytymistä kotiisi. Senesenssin ajatellaan nimittäin kehittyneen syövän syntyä estäväksi mekanismiksi, jolloin virheellisten solujen jakautuminen estyy ja solujen määrä pysyy hallinnassa. Solujen senesenssi on siis tärkeä ilmiö terveen kehon ylläpidolle.

Estääkö vanhojen solujen poistaminen vanhenemisen?

Eläinmalleilla on havaittu, että senesenssien solujen poistaminen elimistöstä parantaa eläinten terveyttä, lieventää iän tuomia muutoksia ja pidentää elinikää.  Tämän pohjalta onkin haluttu kehittää keinoja senesenssien solujen hallittuun poistamiseen kehosta, eli niin kutsuttuun senolyyttiseen terapiaan. Ihmisillä senolyyttisestä terapiasta on toistaiseksi saatu lupaavia tuloksia keuhkofibroosia sairastavilla potilailla.

Senolyyttinen terapia on kuitenkin vielä suurien haasteiden edessä. Ihan ensiksi tulisi löytää toimivat biomarkkerit senesensseille soluille, jolloin terapia voidaan kohdistaa vain toimimattomiin, vanhoihin soluihin. Toinen tärkeä asia on pitää hoitojen sivuvaikutukset kurissa. Riski on suuri sille, että hoidoissa kajotaan myös terveisiin, toiminnallisiin soluihin.

Toistaiseksi siis vanhanemme sulassa sovussa nuorien, vanhojen ja senesenssien solujemme kanssa.

Lähteet:

  • van Deursen, J.M. (2014). The role of senescent cells in ageing. Nature 509, 439-446.
  • Herranz, N. & J. Gil. (2018). Mechanisms and functions of cellular senescence. The Journal of Clinical Investigation 128, 1238-1246.
  • Krishnamurthy, J., C. Torrice, M.R. Ramsey, G.I. Kovalev, K. Al-Regaiey, L. Su & N.E. Sharpless. (2004). Ink4a/Arf expression is a biomarker of aging. The Journal of Clinical Investigation 114, 1299-1307.
  • Collado, M. & M. Serrano. (2010). Senescence in tumours: evidence from mice and humans. Nature Reviews.Cancer 10, 51-57.
  • Baker, D.J., B.G. Childs, M. Durik, M.E. Wijers, C.J. Sieben, J. Zhong, R.A. Saltness, et al. (2016). Naturally occurring p16(Ink4a)-positive cells shorten healthy lifespan. Nature 530, 184-189.
  • van Deursen, J.M. (2019). Senolytic therapies for healthy longevity. Science (New York, N.Y.) 364, 636-637.
  • Khosla, S., J.N. Farr, T. Tchkonia & J.L. Kirkland. (2020). The role of cellular senescence in ageing and endocrine disease. Nature Reviews.Endocrinology.
  • Childs, B.G., M. Durik, D.J. Baker & J.M. van Deursen. (2015). Cellular senescence in aging and age-related disease: from mechanisms to therapy. Nature Medicine 21, 1424-1435.
  • Justice, J.N., A.M. Nambiar, T. Tchkonia, N.K. LeBrasseur, R. Pascual, S.K. Hashmi, L. Prata, et al. (2019). Senolytics in idiopathic pulmonary fibrosis: Results from a first-in-human, open-label, pilot study. EBioMedicine 40, 554-563.

NAD+ – tuleva ikääntymisen estoaine?

Kehossa tapahtuvat aineenvaihduntareaktiot vaativat monesti entsyymejä toimiakseen – muutoin reaktiot tapahtuisivat liian hitaasti pitääkseen sinut elossa. Entsyymit puolestaan tarvitsevat monesti kaverikseen koentsyymin pystyäkseen toimimaan. NAD+ on koentsyymi, joka vaikuttaa moniin ikääntymisen ilmiöihin ja jonka määrä laskee iän karttuessa. Pidentääkö NAD+ määrän lisääminen elinikää?

NAD+ voi tarjota suojaa ikääntymiseltä. Kuva: Pixabay.

NAD+ eli nikotiiniamidiadeniinidinukleotidi (koetapa sanoa 10 kertaa nopeasti peräkkäin!) on kaikissa soluissa esiintyvä koentsyymi. Entsyymeillä tarkoitetaan tavallisesti proteiineja, jotka toimivat kemiallisten reaktioiden katalyytteinä. Katalyytti jouduttaa reaktion tapahtumista kulumatta siinä itse.  Suurin osa soluissa tapahtuvista reaktioista on entsyymien katalysoimia, koska ilman entsyymejä aineenvaihdunnan reaktiot tapahtuisivat liian hitaasti. Ikääntymisen kannalta olennaiset NAD+:n säätelemät reaktiot liittyvät aineenvaihduntaan, proteiinien oikeanlaiseen laskostumiseen ja DNA:n korjausmekanismeihin.

Entsyymin rakenteessa voi proteiinin lisäksi olla muitakin osia, jotka ovat välttämättömiä sen toiminnalle. Jos tällainen osa on rakenteeltaan orgaaninen, puhutaan koentsyymistä. NAD+ on siis monelle entsyymille välttämätön koentsyymi, eli tavallaan bensa, jota monet eri autot voivat hyödyntävät kulkeakseen.

NAD+:n määrä laskee ikääntyessä

NAD+ kantaa vetyatomia solun hapetus-pelkistysreaktioissa toimien samalla myös signaalinvälittäjänä. NAD+ on bioreaktioissa hapetin ja NADH pelkistin. Hapetin vastaanottaa elektroneja ja pelkistin vastaavasti luovuttaa niitä. Koska monet entsyymit reagoivat tavalla tai toisella NAD+-tasoon, vaikuttaa se moniin solunsäätelyreitteihin.

Terveessä yksilössä NAD+:n tuotto ja hajotus ovat tasapainossa. On kuitenkin havaittu, että NAD+-taso laskee iän myötä. Pienentynyt NAD+:n määrä on yhteydessä useiden ikääntymiseen liittyvien sairauksien, kuten aineenvaihdunnallisten ja hermostollisten sairauksien sekä sydän- ja verisuonitautien kehittymiseen.

NAD+:n lisääminen pitää kehon nuorena – ainakin eläinmalleilla

Koska NAD+-taso laskee iän myötä, olisi loogista, että sen määrän nostaminen estäisi ikääntymistä. NAD+:n määrää voidaan muuttaa kolmella eri tavalla: lisäämällä sen esimuotojen määrää, lisäämällä sen aktiivisuutta tai vähentämällä sen hajotusta. NAD+-tason nosto vaikuttaisi ainakin useilla eläinmalleilla parantavan useiden eri kudosten toimintaa, terveyttä ja pidentävän elinikää.

NAD+-tason nostajien vaikutuksia on tutkittu erityisesti nopeutettua ikääntymistä mallintavilla eläimillä, joilla se on ennaltaehkäissyt ikääntymisen merkkejä ja pidentänyt elinikää. Vaikutusmekanismin arvellaan resveratrolin tavoin kulkevan ainakin osin sirtuiinien kautta, jotka tarvitsevat NAD+:n toimiakseen. Toisaalta NAD+ -lisääjien on havaittu myös parantavan mitokondrioiden ja kantasolujen toimintaa, jotka molemmat ovat yhteydessä kehon terveyteen ja elinikään.

Auttaako NAD+:n manipulointi myös ihmisiä?

Tulokset eläinkokeissa ovat olleet sen verran vakuuttavia, että NAD+:n lisääjiä on kokeiltu myös ihmisillä. Eniten tutkittu NAD+ lisääjä ihmisillä on niacin, jonka on osoitettu olevan tehokas ainakin korkean kolesterolin hoidossa. Parhaillaan eri valmisteita testataan muidenkin sairauksien hoidossa.

Toistaiseksi ei siis tiedetä, toimivatko NAD+:n lisääjät samoin ihmisillä kuin koe-eläimillä. Epäselvää muun muassa on, miten NAD+:n lisääjät vaikuttavat eri kudoksiin, ja miten niiden kuljetus solujen ja kudosten välillä tapahtuu. NAD+:n lisääjiä on myös tutkittavat niiden säilyvyyden ja oikean annostelun varmistamiseksi. Selvitettävää siis vielä riittää, vaikkakin tuloksia ihmisillä pidetäänkin lupaavina.

Kiinnostavaa kyllä, ruokavalion on havaittu hiirillä vaikuttavan NAD+:aan siten, että korkearasvainen ruokavalio laskee ja kalorirajoitteinen ruokavalio nostaa NAD+:n määrää. Ihmisilläkin on puolestaan havaittu, että kohtuullisen intensiteetin liikunta voi nostaa NAD+:n määrää, ainakin lihaskudoksessa. Omia NAD+ varastojaan voi näin ollen mahdollisesti ladata sopivan ruokavalion ja liikunnan avulla.

Lähteet:

  • www.solunetti.fi
  • Massudi, H., R. Grant, N. Braidy, J. Guest, B. Farnsworth & G.J. Guillemin. (2012). Age-associated changes in oxidative stress and NAD+ metabolism in human tissue. PloS One 7, e42357.
  • Canto, C., K.J. Menzies & J. Auwerx. (2015). NAD(+) Metabolism and the Control of Energy Homeostasis: A Balancing Act between Mitochondria and the Nucleus. Cell Metabolism 22, 31-53.
  • Rajman, L., K. Chwalek & D.A. Sinclair. (2018). Therapeutic Potential of NAD-Boosting Molecules: The In Vivo Evidence. Cell Metabolism 27, 529-547.
  • Zhang, H., D. Ryu, Y. Wu, K. Gariani, X. Wang, P. Luan, D. D’Amico, et al. (2016). NAD(+) repletion improves mitochondrial and stem cell function and enhances life span in mice. Science (New York, N.Y.) 352, 1436-1443.
  • Yaku, K., K. Okabe & T. Nakagawa. (2018). NAD metabolism: Implications in aging and longevity. Ageing Research Reviews 47, 1-17.
  • Jokinen, R., S. Pirnes-Karhu, K.H. Pietilainen & E. Pirinen. (2017). Adipose tissue NAD(+)-homeostasis, sirtuins and poly(ADP-ribose) polymerases -important players in mitochondrial metabolism and metabolic health. Redox Biology 12, 246-263.
  • Fukuwatari T, Shibata K, Ishihara K, Fushiki T and Sugimoto E. Elevation of blood NAD level after moderate exercise in young women and mice. J Nutr Sci Vitaminol 2001 Apr;47(2):177-9
  • Uddin GM, Youngson NA, Sinclair DA, and Morris MJ. Head to Head Comparison of Short-Term Treatment with the NAD(+) Precursor Nicotinamide Mononucleotide (NMN) and 6 Weeks of Exercise in Obese Female Mice. Front. Pharmacol 2016 Aug 19;7:258.