NAD+ – tuleva vanhenemisen 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 vanhenemisen ilmiöihin ja jonka määrä laskee iän karttuessa. Pidentääkö NAD+ määrän lisääminen elinikää?

NAD+ voi tarjota suojaa vanhenemiselta. 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. Vanhenemisen 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 vanhenemiseen 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 vanhenemista. 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 vanhenemista mallintavilla eläimillä, joilla se on ennaltaehkäissyt vanhenemisen 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.

Tiedätkö kuinka vanha olet? Epigeneettiset kellot iän määrittäjinä

Teksti on kirjoitettu yhteistyössä Elina Sillanpään (LitT, biologisen ikääntymisen tutkija) kanssa.

Kynttilöiden määrä kakussa ei ole enää ainoa tapa määrittää ikää. Kalenteri-iän rinnalle on tullut uusia entistä tarkempia tapoja määrittää biologinen ikä. Kalenteri-ikä ja biologinen ikä voivat erota toisistaan suurestikin. Mihin uudet biologisen iän mittarit oikeastaan perustuvat ja mihin niitä voidaan hyödyntää?

Ovatko biologinen ja kronologinen kellosi samassa ajassa? Kuva: Pixabay.

Siinä missä kronologinen ikääntyminen tapahtuu kaikille samaa tahtia, on biologinen vanheneminen hyvin yksilöllistä. Toisen keho voi biologisen iän mukaan olla vuosia kalenteri-ikää nuorempi, kun taas toisilla keho vanhenee oletettua nopeammin. Uusien biologisen iän mittareiden kehittämiseen on käytetty perimän laajuisia analyysejä ja koneoppimismenetelmiä, jotka mahdollistavat olennaisen ”kellodatan” seulomisen valtavista tietomääristä. Tyypillisimmin biologisen iän määritys tehdään veren valkosoluista.

Biologista ikää mittaavat kellot perustuvat epigeneettisiin merkkeihin

Nyt pinnalla olevat biologisen iän mittarit perustuvat epigenetiikkaan. Epigenetiikalla tarkoitetaan sellaisia geenien toiminnan säätelijöitä, jotka eivät muuta DNA:n emäsjärjestystä. Asiaa voisi verrata vaikka siihen, että suunnistajalta sitoo silmät – suunnistaja on edelleen sama ja yhtä osaava, mutta kun silmät ovat sidottuina, ei homma onnistu. Epigeneettinen säätelyn vuoksi myös identtiset kaksoset ovat erilaisia.

Epigeneettinen säätely on ollut tärkeässä osassa sinunkin kehittymisessäsi – elimistösi jokaisessa solussa on nimittäin sama DNA, mutta tietyt solut ohjelmoidaan toimimaan maksasoluina, toiset lihaksina ja niin edelleen. Epigenetiikka siis mahdollistaa saman geneettisen materiaalin toiminnan eri tilanteissa tai ympäristössä eri tavalla.

DNA-metylaatioikä kertoo biologisen ikäsi

Epigeneettisistä säätelijöistä tutkituin on DNA:n metylaatio. Tällä tarkoitetaan DNA-juosteeseen liittyneitä metyyliryhmiä, joiden määrä muuttuu muun muassa ikääntymisen, ympäristötekijöiden ja elintapojen vaikutuksesta. Metyyliryhmät tyypillisesti hiljentävät geenin toimintaa, eli merkitsevät kohdegeeninsä ”poissa käytöstä” -merkillä. Kehitettyjen laskenta-algoritmien avulla tieto ikääntymisen kannalta olennaisista metyyliryhmistä summataan yksilölliseksi luvuksi, joka kertoo DNA-metylaatioiän vuosina. Näitä algoritmeja kutsutaan epigeneettisiksi kelloiksi. Kun epigeneettisen kellon antamasta tuloksesta vähennetään kronologinen ikä, erotus kertoo, onko kyseisen henkilön biologinen vanheneminen edennyt ikätovereita hitaammin vai nopeammin.

Mitä etua biologisen iän määrittämisestä on?

Epigeneettisen kellojen on havaittu olevan yhteydessä yksilön terveyteen ja sairastuvuuteen. Epigeneettisistä kelloista toivotaankin uusia biomarkkereita erilaisille sairauksille, jolloin niihin voitaisiin puuttua jo varhaisessa vaiheessa, jopa ennen sairauden puhkeamista.

Epigeneettisten kellojen avulla voidaan myös selvittää erilaisten ympäristötekijöiden, kuten liikunnan ja ravitsemuksen vaikutusta biologiseen ikään. Lisäksi epigeneettisen kellon on havaittu ennustavan kuoleman riskiä jopa kronologista ikää paremmin.

Kannattaako oma biologinen ikänsä siis määrittää? Useat geenitestiyritykset tarjoavat nykyisin biologisen iän määrityksiä. Yksilölle oman biologinen iän mittaus tarjoaa korkeintaan viihdearvoa. Koska uusia, toisistaan poikkeavia kelloja julkaistaan kiihtyvällä tahdilla, on hankalaa päätellä, mikä kelloista kuvaa tarkimmin yksilön biologista ikää. Tutkimusnäyttö on myös vielä niukkaa, vaikkakin kelloissa on valtavasti potentiaalia ja ne kiinnostavat niin tutkijoita kuin suurta yleisöä.

Lähteet:

  • Zhang G, Pradhan S: Mammalian epigenetic mechanisms. IUBMB Life 2014, 66(4):240-256.
  • Horvath S: DNA methylation age of human tissues and cell types. Genome Biol 2013, 14(10):R115-2013-14-10-r115.
  • Sillanpaa E, Laakkonen EK, Vaara E, Rantanen T, Kovanen V, Sipila S, Kaprio J, Ollikainen M: Biological clocks and physical functioning in monozygotic female twins. BMC Geriatr 2018, 18(1):83-018-0775-6.
  • https://www.helsinki.fi/fi/uutiset/terveys/epigeneettinen-kello-kertoo-oletko-ikaistasi-vanhempi
  • Häkkinen, H., Miettinen, A., Mikkonen, A.-M., Pitkämäki, T., Sovelius, S., & Varjola, S. (2015). Epigenetiikka haastaa käsityksiämme periytymisestä ja evoluutiosta. Tieteessä Tapahtuu33(2). https://journal.fi/tt/article/view/49578
  • Aini Paavilainen, Pro Gradu: https://jyx.jyu.fi/handle/123456789/62491?show=full
  • Chen BH, Marioni RE, Colicino E, Peters MJ et al: DNA methylation-based measures of biological age: meta-analysis predicting time to death. Aging (Albany NY) 2016, 8(9):1844-1865.
  • Lu AT, Quach A, Wilson JG, Reiner AP, Aviv A, Raj K, Hou L, Baccarelli AA, Li Y, Stewart JD, Whitsel EA, Assimes TL, Ferrucci L, Horvath S: DNA methylation GrimAge strongly predicts lifespan and healthspan. Aging (Albany NY) 2019, 11(2):303-327.

Elinajanodote Suomessa – pian sata lasissa?

Ylellä avattu elinaikalaskuri on innostanut monet määrittämään elinikäänsä. Erilaisissa laskureissa hyödynnetään tietoa elinajanodotteesta ennustamaan tulevaa. Mutta mitä elinajanodote todellisuudessa kuvaa?

Elinajanodotetta luullaan usein elinajan ennusteeksi. Kuva: Pixabay

Elinajanodote kuvaa keskimääräistä kuolin ikää tietyssä väestössä. Elinajanodote lasketaan tyypillisesti tietylle vuodelle, jolloin se vastaa esimerkiksi kysymykseen ”Minkä ikäisinä ihmiset keskimäärin kuolivat vuonna 2018?” Elinajanodotteella ei siis ole ensisijaisesti tarkoitus ennustaa tulevaa elinikää. Tätä tarkoitusta varten on elinajan ennuste. Kirjallisuudessa näitä kahta termiä käytetään kuitenkin lähes toistensa synonyymeina.

Elinajanodote kuvaa väestön terveyttä – tietyin varauksin

Elinajanodotteella kuvataan tavallisimmin odotettavissa olevaa elinikää syntymästä, eli minkä ikäiseksi syntynyt lapsi keskimääräisesti elää, jos kuolleisuus säilyy muuttumattomana. Käytännössä elinajanodote arvioi keskimääräisen eliniän aina hieman alakanttiin, sillä se ei huomioi esimerkiksi lääketieteen kehittymistä.

Elinajan ennusteeseen vaikuttaa suuresti lapsikuolleisuus. Mitä suurempi osa lapsista menehtyy, sitä voimakkaammin se vaikuttaa kyseisen maan elinajanodotteeseen. Jos maan elinajanodote olisi vaikkapa 50 vuotta, se ei tarkoita, että ihmiset ryhtyvät mystisesti menehtymään 50-vuotiaina, vaan todennäköisemmin kertoo siitä, että suuri osa lapsista menehtyy pieninä, mutta aikuisikään ehtineet voivat elää pitkäänkin.

Mitä matalampi maan lapsikuolleisuus on, sitä paremmin elinajanodote kuvaa myös väestön pitkäikäisyyttä. Elinajanodotteen voidaan katsoa kuvaavan väestön terveyttä (tai terveyspalvelujen saatavuutta) tietyin varauksin. Pisin elinajanodote on tällä hetkellä Hong Kongissa ja Japanissa (noin 84,5 vuotta) ja lyhin Keski-Afrikan tasavallassa (53 vuotta). Näissä laskelmissa ovat mukana miehet ja naiset. Suomessa vastaava luku on 81,8 vuotta.

Elinajanodote Suomessa – miehet ottavat naisia kiinni

Vastasyntyneiden elinajanodote oli Suomessa vuonna 2018 tytöillä 84,3 ja pojilla 78,9 vuotta. Kuten alla olevasta kuvasta nähdään, elinajanodote on noussut naisilla noin kymmenen vuotta (noin 74 vuodesta 84,3 vuoteen) ja miehillä lähes 13 vuotta (66 vuodesta noin 79 vuoteen) viimeisen 50 vuoden aikana. Miehet ovat siis tällä seurantavälillä ottaneet naisia kiinni – eroon kaventunut kahdeksasta vuodesta reiluun viiteen vuoteen. Nähtäväksi jää kuinka pieneksi erot sukupuolten välillä lopulta kaventuvat. Naisten pidempi elinikä on monen tekijän summa, jota on käsitelty aiemmassa blogitekstissä.

Vastasyntyneiden elinajanodote Suomessa: Tilastokeskus.

Maailmanlaajuisessa vertailussa suomalaiset kuuluvat taloudellisesti vauraiden ja terveiden kansakuntien joukkoon. Meille on tarjolla korkeatasoiset terveyspalvelut ja sosiaaliturva. Suomalaisten elinajanodote on kuitenkin ruotsalaisia lyhyempi. Tämä selittyy sydän- ja verisuonitautien sekä onnettomuuksien ja väkivallan kautta, jotka ovat Suomessa muuta Länsi-Eurooppaa yleisempiä.

Itä – länsi -ottelu eliniässä

Vaikka Suomi on verrattain pieni maa, esiintyy meillä silti alueellisia terveyseroa, jotka välittyvät myös elinajanodotteeseen. Elinajanodote on lyhyempi Itä- ja Pohjois-Suomessa verrattuna Länsi-Suomeen. Syyksi on epäilty niin geeniperimää kuin elintapojakin, ja esimerkiksi sydän- ja verisuonitaudit ovat yleisempiä Itä-Suomessa. Yksiselitteistä syytä tälle erolle idän ja lännen välillä ei kuitenkaan vielä tiedetä.

On myös havaittu, että ruotsia äidinkielenään puhuvien poikien elinajanodote on yli kaksi vuotta, ja tyttöjen vajaan vuoden pidempi kuin äidinkielenään suomea puhuvilla pojilla. Ruotsinkieliset alueet painottuvat myös länsirannikolle. Olisiko siis syytä muuttaa länteen ja verestää peruskoulun ruotsin kieli sujuvalle tasolle? Ehkäpä tässä havainnossa on kuitenkin kieltä vahvemmin yhteys eroihin perimässä ja elintavoissa.

Kuinka pitkään eliniänodote jatkaa nousuaan?

Elinajanodote on jatkanut tasaista kasvua viimevuosikymmenet. Tästä saamme suurelta osin kiittää terveydenhuollon kehittymistä. Kuinka pitkään odotettavissa oleva elinikä jatkaa kasvuaan? Jos suomalaisten lapsikuolleisuus pysyy alhaisena ja terveyspalvelujen tarjonta ja käyttö korkeana, on meillä mahdollisuus yhä nostaa elinajanodotetta. Keskimääräisen eliniän piteneminen ei kuitenkaan näyttäisi vaikuttavan ihmisen maksimielinikään, joka on pysynyt 120 vuoden paikkeilla.

On kuitenkin viitteitä myös siitä, että elinajan odote voi tulevaisuudessa kääntyä laskuun. Esimerkiksi Amerikassa yhä yleistyvän ylipainon, ja sen liitännäissairauksien kuten tyypin 2 diabeteksen yleistymisen, on arveltu pian laskevan elinajan ennustetta. Mikäli elinajanodote haluttaisiin nostaa sataan, vaatisi se hyvien terveyspalvelujen lisäksi (geeniperimältään riittävän tervettä) väestöä, jossa terveet elämäntavat ovat osa jokaisen arkea.

P.S. Ylen laskurin mukaan kuolen 9. heinäkuuta 2070. Tämä tietää teille mahdollisesti vielä 50 vuotta ikääntymisaiheisia postauksia!

Lähteet:

Anti-aging – totta vai pelkkiä toiveita?

Nykyisin on jo hankala löytää kosmetiikkahyllyltä tuotetta, jonka kyljessä ei olisi yltiöpäisiä anti-aging -lupauksia. Kun halutaan mennä ryppyvoidetta pidemmälle, puhutaan vanhenemista ehkäisevästä lääketieteestä. Mitä vanhenemista ehkäisevä lääketiede pitää tällä hetkellä sisällään?

Millainen suihke riittäisi pysäyttämään ikääntymisen? Kuva: Pixabay

Elinajanodote on kasvanut roimasti lääketieteen kehittymisen myötä. Varsin vähälle huomiolle on kuitenkin jäänyt terveiden elinvuosien edistäminen. Tiedetään, että monet luonnollisesti tapahtuvat ikääntymismekanismit johtavat edetessään sairastumiseen. Näin ollen vanhenemisen estäminen voisi hyvinkin tukea terveyttä.

Onko vanhenemisen ehkäiseminen oma tieteenalansa?

Vanhenemista ehkäisevä anti-aging -tiede kuvataan lääketieteen soveltavaksi alaksi, joka pyrkii hidastamaan vanhenemiseen liittyviä prosesseja. Tähtäimessä on saada ihmiselon loppupuolelle parempaa terveyttä ja lisää toiminnallisia vuosia. Vanhenemisen ehkäisemiseen keskittyvä tieteenhaara (The American Academy of Anti-Aging Medicine) ei ole kuitenkaan saanut virallista asemaa lääketieteen osa-alueena.

Vanhenemista ehkäiseviä periaatteita ovat esimerkiksi seuraavat:

  1. Terveellinen ruokavalio
  2. Riittävä antioksidanttien nauttiminen
  3. Riittävä liikunta

Vanhenemisen ennaltaehkäisy pitää siis sisällään varsin perinteisiä keinoja. Pidemmälle menevissä vanhenemista ehkäisevissä ohjeissa yhdistyy myös pyrkimys pitää kehon hormonitasapaino 20-30 -vuotiaan tasolla.

Vanhenemista hidastava ruokavalio

Ruokavaliota on tituleerattu yhdeksi vahvimmista lääkkeistä – olet mitä syöt! Terveellinen ruokavalio pitää nykytietämyksen mukaan sisällään runsaasti kasviksia ja hedelmiä, täysjyväviljaa, sekä kohtuullisessa määrin kalaa, lihaa ja maitotuotteita. Ruokavalion tulee sisältää välttämättömät vitamiinit ja mineraalit, sekä riittävä määrä antioksidantteja suojaamaan soluja. Tällä hetkellä ainoa tunnettu tapa pidentää elinikää ihmisillä on kalorirajoitteinen ruokavalio.

Tervettä vanhenemista tukeva liikunta

Liikunnan on ajateltu olevan lähimpänä vanhenemisen estävää pilleriä. Liikunnalla onkin monia terveyttä ylläpitäviä vaikutuksia. Nykyiset liikuntasuositukset aikuisille ja ikääntyneille pitävät sisällään 2,5 tuntia reipasta tai tunti 15 minuuttia rasittavaa liikuntaa, yhdistettynä lihaskuntoharjoitteluun 2-3 kertaa viikossa.  Kuitenkaan aikuisiässä aloitettu liikunta ei vaikuttaisi lisäävän elinikää. Tämä johtuu siitä, että geenit vaikuttaisivat määrittävän yksilön liikuntainnostuksen, ja sitä kautta eliniän.

Tieteellisesti todistettua vanhenemista ehkäiseviä hoitoja ei vielä ole tarjolla

Vanhenemista ehkäisevässä lääketiede pitää sisällään paljon tieteellisesti todennettuja, terveyttä edistäviä periaatteita. Sen sijaan esimerkiksi hormonitason palauttaminen nuoren aikuisen tasolle herättää ansaitusti vastustusta. Vanhenemista ennaltaehkäiseville tuotteille tyypillistä on, että kaupallinen tuote on tuotu markkinoille hätäisesti muutaman eläinkokeen perusteella. Harmillista kyllä, vajavaiset tieteelliset perustelut kuulostavat kuluttajan korvaan vakuuttavilta ja saa näin ollen tuotteen myymään paremmin.

Erilaiset vanhenemisen ehkäisyä lupaavat hoidot johtavat kuluttajia harhaan. Tämän vuoksi vanhenemista ennaltaehkäisevä lääketieteen haara on nähty uhkana uskottavalle ikääntymisen tutkimukselle. Niin kauan, kun vanhenemisen ennaltaehkäisyssä esiintyy pseudo- eli näennäistieteen piirteitä, se ei saavuta uskottavaa saati luotettavaa asemaa omana tieteenalanaan.

Lähteet:

Hyvä kolesteroli – avain terveyteen ja pitkään elinikään?

Teksti on kirjoitettu yhteistyössä Maarit Lehden (FT, HDL-tutkija) kanssa.

HDL (high-density lipoprotein) eli niin sanottu hyvä kolesteroli on monella tapaa nimensä veroinen. Sen tunnetuin tehtävä on kuljettaa kolesterolia verisuonten seinämistä maksaan estäen näin sydän- ja verisuonitautien kehittymistä. Tämän vuoksi korkea HDL-taso on terveydelle eduksi. Viime vuosina on havaittu, että HDL-hiukkaset osaavat myös paljon muuta – niiden on havaittu muun muassa estävän tulehdusta ja kuljettavan solujen välisiä viestejä. Voisiko korkea HDL-taso olla avain terveyteen ja pitkään ikään?

Kuva: Pixabay

HDL on valtaosin rasvoista ja proteiineista koostuva hiukkanen, joka tuotetaan pääosin maksassa. HDL-hiukkaset kulkevat verenkierron mukana keräten kolesterolia ja välittäen viestimolekyylejä kudokselta toiselle. HDL-hiukkaset eivät ole keskenään samanlaisia – ne erotavat toisistaan niin kooltaan kuin koostumukseltaankin.  Tämän lisäksi niiden toiminta kehossa voi olla hyvin erilaista. Jo aiemmin on havaittu, että ravitsemuksella voidaan vaikuttaa veren HDL-tasoon, mutta nykyisin tiedetään myös, että ravitsemus muuttaa HDL:n koostumusta.

Liikunta nostaa veren HDL-pitoisuutta

Erityisesti kestävyysharjoittelun (esimerkiksi juoksu ja hiihto) on havaittu lisäävät HDL:n määrää veressä. Suurempi määrä HDL-hiukkasia pystyy tehokkaammin ylläpitämään verisuonten terveyttä, ja kestävyysliikunnan tuoma suoja sydän- ja verisuonitaudeilta johtuukin osaltaan sen HDL:ää lisäävästä vaikutuksesta. Liikunta voi myös muuttaa HDL:n toimintaa – on viitteitä muun muassa siitä, että liikunta tehostaa HDL:n tulehdusta estäviä vaikutuksia. On myös havaittu, että urheilijoilla HDL-hiukkaset ovat kooltaan suurempia ja rakenteeltaan löyhempiä verrattaessa tavallisiin ihmisiin. HDL:n määrän lisäksi myös sen koko ja koostumus siis muuttuvat liikunnan myötä. Viesti ei kuitenkaan kulje pelkästään liikkuvilta lihaksilta HDL-hiukkasille. HDL-hiukkasten on puolestaan osoitettu ylläpitävän lihasten toimintaa tehostamalla solun voimalaitosten eli mitokondrioiden toimintaa.

HDL:n määrä laskee vanhetessa

Veren rasva-arvojen muuttuminen on yksi vanhenemisen merkkipaaluista. Tähän kuuluu muuan muassa HDL:n määrän lasku, joka puolestaan lisää riskiä sydän- ja verisuonitautien kehittymiselle. Tutkimukset ovat osoittaneet, että vanhetessa HDL:n antioksidatiiviset ominaisuudet heikkenevä. Toisin sanoen, vanheneminen vähentää HDL:n määrää ja heikentää sen toimintakykyä. Pitkäikäisillä ihmisillä sen sijaan HDL:n on havaittu vastustavan vanhenemisen mukanaan tuomaa muutosta, ja heillä HDL:n määrä pysyy korkealla. Terveillä 85-vuotiailla ikäihmisillä HDL:n määrä voi olla jopa suurempi kuin nuorilla aikuisilla. HDL:n määrä vaikuttaisi olevan perinnöllinen ominaisuus – perheissä, joissa eliniän on havaittu olevan poikkeuksellisen korkea, on myös HDL:n määrä veressä suurempi verrattaessa muuhun kansaan.  Riittävä määrä HDL:ää veressä siis ylläpitää tervettä vanhenemista.

Määrä vai sittenkin laatu – onko hyvä kolesteroli aina hyvää?

Aiemmissa tutkimuksissa on pitkälti keskitytty mittaamaan vain HDL:n kuljettaman kolesterolin määrää. Kiinnostavaa kyllä, kestävyysliikunnan tavoin myös vaihdevuodet lisäävät HDL:n määrää. Ikävä uutinen tässä ilmiössä on se, että vaihdevuosien yhteydessä HDL:n määrän lisääntyminen ei kuitenkaan suojaa sydän- ja verisuonitaudeilta. Jokin HDL:n toiminnassa tai koostumuksessa siis muuttuu, eikä hyvä kolesteroli enää olekaan aivan nimensä veroista.

Vaikka rasva-arvoja voidaan nykyisin manipuloida terveysvaikutusten saamiseksi, vaikutus elinikään on ollut varsin vaatimaton. HDL:n määrää nostavalla lääkityksellä ei nimittäin ole saatu aikaan odotettua terveyttä edistävää vaikutusta. Tämä johtuu osaltaan siitä, etteivät korkeat HDL-arvot suojaa muilta vanhenemiseen liittyviltä sairauksilta. On myös huomioitava, että terveydenhuollon verianalyysit mittaavat yleensä vain HDL:ään sitoutuneen kolesterolin määrää, eivätkä itse HDL-hiukkasten määrää. Nykytutkimuksen valossa suuri HDL:n määrä ei siis yksin takaa hyviä terveysvaikutuksia.

Pelkkä HDL kolesterolin määrän mittaaminen ei riitä kertomaan sen laadusta ja toiminnasta kehossa – on päästävä pintaa syvemmälle. HDL- hiukkaset koostuvat jopa sadoista eri proteiineista ja rasvoista. Nykyisin näiden suhteellinen määrä on mahdollista mitata. Toistaiseksi ei tiedetä terveyden kannalta optimaalista HDL:n rakennetta. Selvää kuitenkin on, että HDL:n laatu on määrän ohella kriittinen HDL:n terveysvaikutusten kannalta.

Riittävä HDL:n määrä verenkierrossa vaikuttaisi olevan yhteinen nimittäjä pitkäikäisyydelle, muttei yksin riitä poistamaan alttiutta muille sairauksille. Jokainen meistä voi kuitenkin vaikuttaa oman HDL-joukkonsa määrään ja laatuun nauttimalla pehmeitä rasvoja ja kuitupitoisia kasviksia yhdistettynä reippaaseen liikuntaan.

Lähteet:

  • Milman S, Atzmon G, Crandall J, Barzilai N. Phenotypes and genotypes of high density lipoprotein cholesterol in exceptional longevity. Curr Vasc Pharmacol. 2014;12(5):690-697.
  • Ahn N, Kim K. High-density lipoprotein cholesterol (HDL-C) in cardiovascular disease: Effect of exercise training. Integr Med Res. 2016;5(3):212-215.
  • Lehti M, Donelan E, Abplanalp W, et al. High-density lipoprotein maintains skeletal muscle function by modulating cellular respiration in mice. Circulation. 2013;128(22):2364-2371.
  • Xiang AS, Kingwell BA. Rethinking good cholesterol: A clinicians’ guide to understanding HDL. Lancet Diabetes Endocrinol. 2019.
  • Holzer M, Trieb M, Konya V, Wadsack C, Heinemann A, Marsche G. Aging affects high-density lipoprotein composition and function. Biochim Biophys Acta. 2013;1831(9):1442-1448.
  • Landmesser U, von Eckardstein A, Kastelein J, Deanfield J, Luscher TF. Increasing high-density lipoprotein cholesterol by cholesteryl ester transfer protein-inhibition: A rocky road and lessons learned? the early demise of the dal-HEART programme. Eur Heart J. 2012;33(14):1712-1715.
  • Nikkila M, Pitkajarvi T, Koivula T, Heikkinen J. Elevated high-density-lipoprotein cholesterol and normal triglycerides as markers of longevity. Klin Wochenschr. 1991;69(17):780-785.
  • Erkkila AT, Schwab US, Lehto S, et al. Effect of fatty and lean fish intake on lipoprotein subclasses in subjects with coronary heart disease: A controlled trial. J Clin Lipidol. 2014;8(1):126-133.
  • Karvinen SM, Jergenson MJ, Hyvärinen M, et al. Menopausal status and physical activity are independently associated with cardiovascular risk factors of healthy middle-aged women: Cross-sectional and longitudinal evidence. Front. Endocrinol., 30 August 2019. 2019.

Ikääntymisen missikisat – mikä malli voittaa?

Mitä yhteistä on missikisoilla ja ikääntymisen tutkimisella? Molemmissa etsitään kuumeisesti edustavinta mallia. Eilen Miss Suomeksi valittiin Anni Harjunpää, mutta kuka voittaisi ikääntymisen missikisat?

Kenelle kuuluisi ikääntymisen kirkkain kruunu? Kuva:Pixabay

Missikisojen innoittamana myös ikäKRIISI-blogissa käydään kruunajaiset. Ennen kuin siirrytään pohtimaan ikääntymisen missikisoja, lähdetään liikkeelle Miss Suomi -kisojen säännöistä. Miss Suomi organisaation verkkosivuilla ilmoitetaan missin kriteerit seuraavasti:

Miss Suomi kilpailuun osallistuvan tulee täyttää seuraavat ehdot:

  • On kruunauspäivänä iältään 18–26 vuotias nainen.
  • Hyvämaineinen Suomen kansalainen.
  • Naimaton
  • Lapseton
  • Ei ole koskaan osallistunut alastonkuvauksiin tai siihen verrattaviin esiintymisiin.
  • Ei käytä eikä ole koskaan käyttänyt huumeita.
  • Omistaa voimassaolevan Suomen passin.
  • Kauneusleikkauksiin suhtaudutaan varauksellisesti!

Miss Suomi -kisassa siis etsitään omaa maataan parhaiten edustavaa, nuhteetonta naista keskittyen erityisesti ulkonäön ja esiintymisen edustavuuteen. Jos vastaava kilpailu järjestettäisiin Ikääntymisen mallille, kriteeristö voisi olla vaikkapa seuraava:

Miss Ikääntyminen kilpailuun osallistuvan tulee täyttää seuraavat ehdot:

  • Edustaa koko väestön ikääntymistä
    • Ikääntymisen mekanismi, joka tapahtuu kaikille
  • Edustaa ikääntymisen kaikkia muotoja
    • Fyysisen toimintakyvyn heikkeneminen
    • Kognitiivisen (muisti, oppiminen) suorituskyvyn heikkeneminen
    • Yleinen toimintakyvyn aleneminen
  • Ikääntymisleikkauksiin suhtaudutaan varauksellisesti: Ikääntymisen tulee olla luonnollisesti saavutettua!

Periaatteessa paras ikääntymisen malli on kuka tahansa meistä – me kaikki ikäännymme omaa tahtiamme. Ikääntymisen tutkiminen tavallisilla ihmisillä on kuitenkin hyvin haastavaa, muun muassa siksi, että ihmisillä elinikä on pitkä, ja ikääntymiseen vaikuttaa lukemattomia geneettisiä ja ympäristömuuttujia, joita ei voida kontrolloida. Tämän vuoksi ikääntymistä pyritään mallintamaan eliöillä, joiden elinkaari on meitä huomattavasti lyhyempi, ja jonka ympäristöä on helppo kontrolloida. Tyypillisesti ikääntymistutkimuksissa hyödynnetään hiivoja, sukkulamatoja, kärpäsiä ja jyrsijöitä. Siitä, kuinka hyvin nämä mallieliöt edustavat ihmisten ikääntymisprosesseja, on ristiriitaisia tietoa. Mallieliöiden avulla saadaan kuitenkin tarkkaa tietoa tietyistä yksittäisistä ikääntymismekanismeista.

Yhden geenin ikääntymismallit

Ikääntymisessä onkin perinteisesti käytetty malleja, jotka edustavat tietyn geenin vaikutusta elinikään. On siis löydetty yksittäinen geeni, joka joko huomattavasti pidentää elinikää, tai tyypillisemmin lyhentää sitä. Yksi esimerkki tällaisesta yhden geenin ikääntymismallista on nopeutetun ikääntymisen sairaus nimeltä progeria, jossa geenivirhe aiheuttaa epätavallisen lyhyet telomeerit ja nopeutetun ikääntymisen.

Esimerkki pidentyneestä eliniästä on puolestaan niin kutsuttu aineenvaihdunnan superhiiri, geeninsiirrolla tuotettu PEPCK-C -hiiri. Näillä hiirille on aiheutettu PEPCK-entsyymin ylituotanto lihaksissa, mikä tekee niistä ylivertaisia juoksukyvyltään ja aineenvaihdunnaltaan, sekä lisää elinikää merkittävästi. Vaikka näillä yhden geenin malleilla päästäänkin käsiksi yksittäiseen ikääntymisen mekanismiin, ne eivät valitettavasti edusta kovinkaan hyvin kokonaisvaltaista ikääntymistä.

Ikääntymismalli, joka edustaa puolta väestöstä

Ikääntymismalli voidaan tulkita hyvin monella tavalla. Sen täytyy jollain tavalla mallintaa ikääntymistä, mutta itse ikääntymisen tapa voi liittyä joko vain yhteen ikääntymisen teoriaan tai liittää yhteen useita eri teorioita.  Yksi kiinnostava ikääntymismalli liittyy hormonaaliseen ikääntymiseen – tämä malli tunnetaan nimellä vaihdevuodet.

Vaihdevuosilla tarkoitetaan munasarjojen hormonitoiminnan hiipumista, mikä tapahtuu naisilla noin viidenkympin korvilla. Monesti naissukupuolihormoneista, erityisesti estrogeeneistä puhutaan vain lisääntymisen yhteydessä. Todellisuudessa estrogeenit, tai oikeastaan niiden puute, saa aikaan monia ikääntymiselle tyypillisiä ilmiöitä; fyysisen, kognitiivisen ja yleisen toimintakyvyn heikkenemistä. Vaihdevuosien aikana naiset siis ikään kuin vanhenevat nopeutetusti. Tässä ikääntymismallissa on oikeastaan vain yksi heikkous – se ei päde miehillä.

Kruunajaiset

Jos näillä tiedoilla lähdettäisiin pitämään ikääntymisen missikisojen kruunajaisia, niin arvotus voisi olla esimerkiksi seuraava:

  • 2. Perintöprinsessa: Yhden geenin ikääntymismallit
  • 1. Perintöprinsessa: Vaihdevuodet/muu puolella väestöstä toteutuva ikääntymisen ilmiö
  • Miss ikääntyminen: Yhä etsinnässä

Paras ikääntymisen malli on siis yhä löytämättä. Ehkä mallin löytymistä helpottaisi ajatus, että se valittaisiin missin tavoin vuosittain. Tällöin ikääntymisteorioiden painotusta voitaisiin korjata aina kulloinkin vallitsevan tutkimustiedon mukaan, ja jokainen teoria saisi vuorollaan olla parrasvaloissa.

Lähteet:

  • http://www.misssuomi.fi/kilpailu/saannot/
  • Koks S, Dogan S, Tuna BG, Gonzalez-Navarro H, Potter P, Vandenbroucke RE: Mouse models of ageing and their relevance to disease. Mech Ageing Dev 2016, 160:41-53.
  • Ahmed MS, Ikram S, Bibi N, Mir A: Hutchinson-Gilford Progeria Syndrome: A Premature Aging Disease. Mol Neurobiol 2018, 55(5):4417-4427.
  • Hanson RW, Hakimi P: Born to run; the story of the PEPCK-Cmus mouse. Biochimie 2008, 90(6):838-842.
  • Kovanen V, Aukee P, Kokko K, Finni T, Tarkka IM, Tammelin T, Kujala UM, Sipila S, Laakkonen EK: Design and protocol of Estrogenic Regulation of Muscle Apoptosis (ERMA) study with 47 to 55-year-old women’s cohort: novel results show menopause-related differences in blood count. Menopause 2018, .
  • da Camara SM, Zunzunegui MV, Pirkle C, Moreira MA, Maciel AC: Menopausal status and physical performance in middle aged women: a cross-sectional community-based study in Northeast Brazil. PLoS One 2015, 10(3):e0119480.
  • Karlamangla AS, Lachman ME, Han W, Huang M, Greendale GA: Evidence for Cognitive Aging in Midlife Women: Study of Women’s Health Across the Nation. PLoS One 2017, 12(1):e0169008.

Sirtuiinit – pitkän eliniän kannattajajoukot

Sirtuiinit ovat proteiiniperhe, joka vaikuttaisi ohjaavan elinikää. Löytämisensä jälkeen sirtuiineista on toivottu ratkaisua niin ikääntymiseen kuin siihen liittyviin sairauksiinkin. Eläintutkimuksissa sirtuiinien korkean määrän on havaittu olevan yhteydessä parempaan terveyteen ja pidempään elinikään. Lunastavatko sirtuiinit saman aseman terveyden ylläpitäjinä ja eliniän pidentäjinä myös ihmisillä?

Sirtuiineilla voidaan muokata elinikää eläinmalleissa. Kuva: Pixabay.

Sirtuiinit ovat proteiineja, jotka toimivat yhdistävinä tekijöinä energia-aineenvaihdunnan ja eliniän välillä. Niiden vaikutukset elinikään havaittiin ensin hiivoilla, joilla SIRT1-proteiinin ylituotanto pidensi elinikää. Tämänhetkisen tiedon mukaan sirtuiineja on ihmisellä kaikkiaan seitsemän erilaista (SIRT1-7), joista jokaisella on omat vaikutuksensa terveyteen.

Sirtuiinien toimintaa on tutkittu laajasti eläinmaleilla. Sirtuiinien tuoton estäminen geenimuuntelulla johtaa hiirillä muun muassa sydänongelmiin, kasvainten kehittymiseen ja monenlaisiin aineenvaihdunnan häiriöihin lyhentäen elinikää. Sirtuiinien ylituotanto puolestaan saa aikaan pääsääntöisesti tavallista hiirtä terveemmän yksilön. Proteiiniperheestä SIRT1 ja SIRT6 vaikuttaisivat olevan potentiaalisimpia eliniän määrittäjiä. Jos SIRT6 tuotanto estetään, ikääntyy hiiri nopeasti ja menehtyy jo varhaisessa iässä. SIRT1 proteiinin ylituotanto puolestaan johtaa hyvin samantapaiseen tulokseen kuin kalorirajoitteinen ruokavalio – hiiret ovat hoikkia, aineenvaihdunnaltaan terveempiä ja elävät pidempään kuin normaalit yksilöt.

SIRT1 välittää kalorirajoitteisen ruokavalion etuja ilman nälkää

Toistaiseksi SIRT1 on tämän proteiiniperheen tutkituin jäsen. Siitä on toivottu apua niin tyypin 2 diabeteksen, sydän- ja verisuonitautien kuin syövänkin hoitoon. SIRT1:n on osoitettu säätelevän erityisesti mekanismeja, jotka liittyvät ikääntymiseen ja energiansäätelyyn kalorirajoitteisen ruokavalion yhteydessä. Tämän takia sen aktivoinnin toivotaan saavan aikaan kehossa kaloriajoitteisen ruokavalion hyvät ominaisuudet. SIRT1 aktivoivat molekyylit ovatkin antaneet toivoa muun muassa tyypin 2 diabeteksen hoidossa. Aktivaattoreista erityisesti resveratrol on saanut aikaan useita positiivisia terveysvaikutuksia hiirillä lisäten samalla myös niiden elinikää.

Sirtuiinit sitovat yhteen useita ikääntymismekanismeja

Sirtuiinit voidaan liittää useisiin ikääntymismekanismeihen. Kuten edellä mainittu, sirtuiinit toimivat eräänlaisina energiasensoreina, välittäen muun muassa kalorirajoitteisen ruokavalion vaikutuksia. Sirtuiinit vaikuttaisivatkin olevan evolutiivisesti tärkeä sopeutumismekanismi muuttuneeseen energiansaantiin. Tämän lisäksi sirtuiinit säätelevät soluja vaurioittavien happiradikaalien määrää suojaten muun muassa DNA:n päässä olevia telomeerejä.

Sirtuiinit diagnoosin tukena

Toistaiseksi sirtuiinien vaikutus terveyteen ja elinikään ihmisillä on pysynyt lähinnä arvoituksena. Tutkijoiden suureksi pettymykseksi SIRT1-geenin ja eliniän välillä ei ihmisillä ole löydetty yhteyttä. Suomalaisilla tehdyssä tutkimuksessa havaittiin kuitenkin yhteys tietyn SIRT1-geenimuunnoksen ja korkean aineenvaihdunnan perustason välillä, mikä voi osaltaan ylläpitää terveyttä. Ainoa löydetty yhteys sirtuiinien ja ihmisen eliniän välillä löydettiin SIRT3-geenistä, jonka tietty muoto ennusti pitkää elinikää. Toistaiseksi sirtuiineilla ei ole kuitenkaan pystytty vaikuttamaan ihmisten terveyteen ja elinkään eläinmallien lupaavien tulosten mukaisesti. Sirtuiineja voidaan kuitenkin tulevaisuudessa hyödyntää apuna esimerkiksi vanhuuteen liittyvien aineenvaihduntaongelmien varhaisessa diagnosoinnissa.

Lähteet:

  • https://www.duodecimlehti.fi/lehti/2007/19/duo96781
  • Kaeberlein M, McVey M, Guarente L. The SIR2/3/4 complex and SIR2 alone promote longevity in saccharomyces cerevisiae by two different mechanisms. Genes Dev. 1999;13(19):2570-2580.
  • Guarente L. Introduction: Sirtuins in aging and diseases. Methods Mol Biol. 2013;1077:3-10.
  • Kanfi Y, Naiman S, Amir G, et al. The sirtuin SIRT6 regulates lifespan in male mice. Nature. 2012;483(7388):218-221.
  • Satoh A, Brace CS, Rensing N, et al. Sirt1 extends life span and delays aging in mice through the regulation of Nk2 homeobox 1 in the DMH and LH. Cell Metab. 2013;18(3):416-430.
  • Rose G, Dato S, Altomare K, et al. Variability of the SIRT3 gene, human silent information regulator Sir2 homologue, and survivorship in the elderly. Exp Gerontol. 2003;38(10):1065-1070.
  • Lagouge M, Argmann C, Gerhart-Hines Z, et al. Resveratrol improves mitochondrial function and protects against metabolic disease by activating SIRT1 and PGC-1alpha. Cell. 2006;127(6):1109-1122.
  • Kumar R, Mohan N, Upadhyay AD, et al. Identification of serum sirtuins as novel noninvasive protein markers for frailty. Aging Cell. 2014;13(6):975-980.

Kiistellyt kantasolut – kudosten nuoruudenlähde

Ikääntyessä kudosten toiminta heikkenee. Yksi syy tähän on kudoksia korjaavien kantasolujen uusiutumiskyvyn heikkeneminen, jonka on ajateltu olevan myös vanhenemista ajava voima. Ikääntyminen vaikuttaa sekä kantasolujen määrään että laatuun – vanhat kantasolut eivät enää korjaa kudosta nuorien solujen tavoin. Tämän vuoksi kantasoluhoidot on nähty yhtenä varteenotettavana keinona ikääntymisen hidastamiseen tai jopa estämiseen.

Kantasolut toimivat kudosten vaihtopenkkinä – yhden solun väsyessä uusi korvaa sen. Kuva: Pixabay.

Verta, tai tarkemmin verensiirtoa, on pidetty yhtenä nuoruuden lähteenä jo vuosisatojen ajan. 1800-luvulla  kehitetty menetelmä nimeltä parabioosi on vahvistanut käsitystä tästä veren hämmästyttävästä kyvystä vielä tälläkin vuosituhannella. Parabioosilla tarkoitetaan kahden yksilön verenkiertojen yhdistämistä toisiinsa. Kun kokeissa yhdistettiin vanhan ja nuoren eläimen verenkierrot toisiinsa, ryhtyi vanhan eläimen keho toimimaan nuoren tavoin. Tämän havainnon mukaan verenkierron kautta välittyi tekijöitä, jotka ovat sidoksissa yksilön ikään, ja jotka voivat muuttaa toisen yksilön ominaisuuksia. Myöhemmissä tutkimuksissa on havaittu, että nuoren yksilön veressä tosiaan on molekyylejä, jotka muun muassa tehostavat kehon kantasolujen toimintaa. Juuri tämä kantasolujen uudelleenohjelmointi auttaa kudoksia pysymään nuorena.

Kantasoluista on moneksi

Kantasoluilla tarkoitetaan yleisesti uusiutumiskykyisiä soluja, jotka kykenevät erilaistumaan miksi tahansa aikuisen yksilön solutyypiksi. Kantasoluja on olemassa erilaisia. Mediassa eniten keskustelua herättävät alkion kantasolut, jotka voivat alkion kehitysasteesta riippuen muodostaa lähes minkä tahansa kudoksen. Myös aikuisilla on kantasoluja – niitä on vähäisissä määrin lähes kaikissa kudoksissa. Nämä aikuisen kantasolut voivat muodostaa vain tietyntyyppisiä, kyseisen kudoksen toimintaa tukevia soluja. Yksi esimerkki ovat lihaksen kantasolut, satelliittisolut, jotka pystyvät erilaistumaan lihassoluksi. Aikuisen yleisesti hyödynnettäviä kantasoluja ovat luuytimen solut, joita käytetään muun muassa leukemian hoidossa.

Vanhat kantasolut voidaan ’nuorentaa’

Kantasoluihin keskittyvä ikääntymismekanismi painottaa, että vanheneminen ei johdu soluihin kertyvistä virheistä, vaan pikemminkin kyvyttömyydestä korvata vaurioituneet solut uusilla, toimivilla soluilla. Ikääntyessä sekä kantasolujen määrä vähenee että niiden reagointi ympäristön viesteille muuttuu. Toisin sanoen, syystä tai toisesta vanhat kantasolut eivät enää ymmärrä korvata vaurioituneita soluja. Viimeaikaiset tutkimukset ovat osoittaneet, että kudosten kantasoluja voidaan ’nuorentaa’ muuttamalla solujen ympäristöä nuoren kaltaiseksi, jolloin myös kudoksen toiminta saadaan pysymään yllä. Tämä voidaan tehdä joko veriplasman tai jo tunnettujen, kantasoluja aktivoivien molekyylien avulla. Tilanne on vähän sama kuin antaisi kuulokojeen heikkokuuloiselle – yhtäkkiä viestit saadaankin perille ja kudos taas toimimaan. Toinen vaihtoehto on tuoda kehoon uusia, nuoria kantasoluja vanhojen tilalle.

Kantasolusiirto ei yksin riitä hidastamaan vanhenemista

Jotta kantasoluhoitoja voitaisiin hyödyntää ikääntymisen hidastamisessa, on vielä useita haasteita, jotka täytyy ylittää. Kantasolut eivät toimi koskaan yksin vaan aina vuorovaikutuksessa ympäristönsä kanssa – tämän vuoksi pelkkä solujen istutus ei välttämättä takaa haluttua lopputulosta – myös maaperän on oltava otollinen. Selvitettäviä kohteita ovat myös kantasolujen lisääntymisen ja niiden erilaistumisen hallinta. Nuoruuden lähteen jäljille päästäisiin parhaiten tunnistamalla ne säätelijämolekyylit, jotka kykenevät nuorentamaan elimistön omia kantasoluja palauttamalla niiden kudoksia korjaavat kyvyt.

Lähteet:

  • Honoki K: Preventing aging with stem cell rejuvenation: Feasible or infeasible? World J Stem Cells 2017, 9(1):1-8.
  • Van Zant G, Liang Y: The role of stem cells in aging. Exp Hematol 2003, 31(8):659-672.
  • Rando TA, Wyss-Coray T: Stem cells as vehicles for youthful regeneration of aged tissues. J Gerontol A Biol Sci Med Sci 2014, 69 Suppl 1:S39-42.
  • Conboy IM, Rando TA: Heterochronic parabiosis for the study of the effects of aging on stem cells and their niches. Cell Cycle 2012, 11(12):2260-2267.
  • https://www.terveysportti.fi/xmedia/duo/duo12144.pdf

Pitkä elinikä vaatii tehokasta solutason stressinhallintaa

Ikääntyessä perinteisesti ymmärretty stressi toivottavasti vähenee elämänkokemuksen myötä. Samaan aikaan solut joutuvat kuitenkin enenevissä määrin taistelemaan stressiä vastaan. Soluille stressiä aiheuttavat vapaat radikaalit, jotka vaurioittavat solua. Onneksi solutason stressinhallintaan voi myös itse vaikuttaa. Mutta mitä yhteistä on vapailla radikaaleilla ja pillifarkuilla?

Solutkin saattavat kaivata lomaa. Kuva: Pixabay.

Happi on elimistölle myrkkyä

Harvalle on selvää, että happi on elimistölle myrkky. Jos ilmakehän happipitoisuus nousisi nykyisestä, aiheuttaisi se kehollesi suuria ongelmia. Samalla happi on kuitenkin välttämätöntä elimistön toiminnalle. Happea vaativa, eli aerobinen aineenvaihdunta nimittäin hyödyntää happea energiantuotannossa muodostaen siitä vettä. Samalla normaalin aineenvaihdunnan seurauksena kuitenkin syntyy helposti reagoivia vapaita radikaaleja. Tätä voisi verrata sähköä tuottavaan voimalaitokseen – tehdas tuottaa päätuotteena sähköä eli energiaa ja sivutuotteena saasteita eli vapaita radikaaleja.

Vapaat radikaalit ovat herkästi reagoivia yhdisteitä, joista koituu ympärillä oleville solurakenteille vaurioita. Suurin osa vapaista radikaaleista on hapen yhdisteitä, mutta joukkoon mahtuu myös muita innokkaasti reagoivia yhdisteitä. Elimistön on siis jatkuvasti pystyttävä torjumaan hapen aineenvaihdunnasta syntyviä sivutuotteita, jotta solujen toiminta pysyisi yllä.

Ikääntyessä radikaalit valtaavat alaa

Ikääntyessä vapaiden radikaalien aiheuttamat vauriot alkavat kertyä siinä määrin, että ne haittaavat solun toimintaa. Happiradikaalit tuotetaan mitokondrioissa, joissa soluntason aineenvaihdunta tapahtuu – siksi mitokondriot ovat myös etulinjassa kärsimässä vapaiden radikaalien aiheuttamista hyökkäyksistä. Tapahtumapaikkansa mukaan vapaiden radikaalien ikääntymisteoriaan viitataan myös mitokondriaalisena ikääntymisen mekanismina. Solujen normaalin energiantuotannon lisäksi vapaita radikaaleja syntyy säteilyn (esimerkiksi UV) ja saasteiden myötä.

Antioksidantit auttavat solutason stressinhallinnassa

C-vitamiini on tehokas antioksidantti. Kuva: Pixabay.

Pitkä elinikä saavutetaan tämän ikääntymisteorian mukaan matalalla happiradikaalien tuottamisella yhdistettynä tehokkaaseen puolustautumiseen näitä vastaan. Esimerkiksi antioksidantit ja kalorirajoitteinen ruokavalio vaikuttavat suojaavan vapailta radikaaleilta.

Antioksidantit, eli hapettumisenestoaineet, nimensä mukaisesti estävät muiden yhdisteiden hapettumista. Yksi tunnetuimmista antioksidanteista on C-vitamiini, ja antioksidantteja saadaan yleisesti kasviksista ja hedelmistä. Kalorirajoitteiseen ruokavalioon liittyvä oksidatiivisen stressin pieneneminen puolestaan johtuu todennäköisesti aineenvaihdunnan alenemisesta, jolloin mitokondriot tekevät vähemmän töitä ja tuottavat näin ollen myös ikäviä sivutuotteita vähemmän.

Mitä yhteistä on vapailla radikaaleilla ja pillifarkuilla?

Myös ikääntymisen tutkimuksessa seurataan trendejä. Kuva: Pixabay.

Kuten muodissa, myös ikääntymisen tutkimuksessa seurataan trendejä. Viime vuosina vapaiden radikaalien ikääntymismekanismi ei ole ollut enää muodissa, ja siitä halutaan eroon aivan kuin pillifarkuista.  Itse mekanismi on silti yhä olemassa. Me tutkijat monesti seurailemme uusia tuulia, ennen kuin vaihdamme (jos vaihdamme) omat, hyväksi havaitut, tieteellisesti perustellut näkemyksemme toisiin. Vapaiden radikaalien tilalle on ehdotettu esimerkiksi vaurioiden aiheuttamaa ikääntymismekanismia. Vaurioihin perustuva mekanismi pohjautuu biologiseen epätäydellisyyteen, joka johtaa vaurioiden kertymiseen aiheuttaen ikääntymistä. Kuulostaako kovin erilaiselta? Joskus voi olla ihan perusteltua pitäytyä niissä pillifarkuissa, ja odotella, että ne tulevat uudelleen muotiin. Ehkäpä vapaat radikaalit ovat taas kymmenen vuoden päästä nosteessa? Tai vähintäänkin vintagea!

Solutason stressinhallinta onnistuu joka tapauksessa nykytietämyksen mukaan parhaiten pitämällä kehon voimalaitokset eli mitokondriot säännöllisellä liikunnalla hyvässä kunnossa, ja syömällä reippaasti antioksidanttirikkaita kasviksia ja hedelmiä.

Lähteet:

  • Harman D: Aging: a theory based on free radical and radiation chemistry. J Gerontol 1956, 11(3):298-300.
  • Wickens AP: Ageing and the free radical theory. Respir Physiol 2001, 128(3):379-391.
  • Sastre J, Pallardo FV, Vina J: Mitochondrial oxidative stress plays a key role in aging and apoptosis. IUBMB Life 2000, 49(5):427-435.
  • Weinert BT, Timiras PS. Invited review: Theories of aging. J Appl Physiol (1985). 2003;95(4):1706-1716.
  • Gladyshev VN: The free radical theory of aging is dead. Long live the damage theory! Antioxid Redox Signal 2014, 20(4):727-731.

Saisiko olla geeninsiirrolla pidennetty elinikä?

Geeniterapia on sairauden hoitoa tai ehkäisemistä geeninsiirron kautta. Sen avulla voidaan esimerkiksi korvata muuntuneita geenejä, säädellä niiden toimintaa ja jopa tuhota syöpäsoluja kontrolloidusti. Ei siis ihme, että geeninsiirto on nähty myös ratkaisuna eliniän pidentämiseen. Olemmeko valmiita käyttämään geeniterapiaa terveiden ihmisten muokkaamiseen?

Minkä geeneistäsi vaihtaisit, jos saisit valita? Kuva: Pixabay.

Geeniterapia mahdollistaa nykyisin monen muutoin kuolemaan johtavan sairauden, kuten pahanlaatuisen aivokasvaimen, tehokkaan hoidon. Geeninsiirrossa nimensä mukaisesti siirretään haluttuja geenejä potilaiden somaattisiin soluihin, eli muihin kuin sukusoluihin (munasolut, siittiöt).  Geeniterapiassa siirretyt geenit eivät näin ollen periydy seuraavalle sukupolvelle, vaan muokkauksen kohteena on vain yhden, hoidettavan yksilön geenit. Jos hoito onnistuu, muokattuihin soluihin voidaan joko tuoda uusi toimiva geeni tai vastaavasti hiljentää ei-toivotun geenin toiminta.

Geeniterapia on aina riski

Keskeisin geeniterapiahoidon haaste on kehittää turvallisia mutta tehokkaita vektoreita eli kuljettimia, joiden avulla geenituote saadaan soluihin. Sellaisenaan soluun siirretty geeni ei nimittäin toimi, vaan parasta olisi saada se vietyä tumaan osaksi yksilön perimää. Jotta kuvio olisi vielä haastavampi, pitäisi haluttu geeni saada liittymään juuri haluttuun kohtaan perimää. Jos geenituote asettuu sattumanvaraisesti solun DNA:han, voi se johtaa muun muassa halutun geenin liialliseen tuottoon, toimimattomuuteen, tai jopa jonkin muun, elimistölle olennaisen geenin toiminnan häiriöön. Geeninsiirrossa riskit ovat siis aina suuria. Tämän vuoksi sitä nykyään käytetäänkin luvallisesti vain parantumattomasti sairaiden potilaiden hoitomuotona.

Geeniterapiaa terveille ihmisille?

Viime vuonna tiedeyhteisöä ja koko maailmaa kuohutti uutinen Kiinasta, jossa tutkija­ kertoi muokanneensa kahden ihmisalkion geenejä. Tämän seurauksena syntyivät kaksostytöt, Nana ja Lulu, joista toinen on immuuni HI-virukselle. Koe perustui ”geenisaksiksi” kutsuttuun menetelmään, joka on mullistanut biotekniikan. Siinä soluun ruiskutetaan DNA:ta leikkaava proteiini ja pätkä RNA:ta, joka ohjaa leikkurin oikeaan paikkaan. Näin voidaan muuttaa yksittäisten geenien toimintaa hyvinkin tarkasti.

Kiinalaiskaksosilta pyrittiin tämän tekniikan avulla poistamaan CCR5-geeni, minkä seurauksena heille ei voisi tulla HIV-tartuntaa. Tutkijan mukaan toiselle tytöistä muokkaus onnistui ja toiselta geeni hiljeni vain osittain. Kokeessa alkioilta ei siis parannettu mitään vakavaa perinnöllistä sairautta, johon he olisivat ilman hoitoa sairastuneet. Tytöt olisivat syntyneet terveinä ilman HIV:iä joka tapauksessa. Laittoman geeniterapian ansioista he saattavat nyt olla immuuneja HIV:lle, mutta alttiita vakaville sivuvaikutuksille. Samalla Lulun ja Nanan geenimuuntelu muuttaa pohjimmiltaan koko ihmiskunnan perimää, sillä toisin kuin perinteinen geeniterapia, se periytyy myös seuraavalle sukupolvelle.

Geeniterapia on uhka ja mahdollisuus

Tiettyihin geeneihin kohdennetulla terapialla voidaan todistetusti pidentää elinikää koe-eläimillä. Esimerkiksi tiettyjen aineenvaihduntaan liittyvien geenien hiljentämisen on havaittu pidentävän elinikää. Sama ilmiö nähdään, kun antioksidanttitoiminnan geenien toimintaa puolestaan tehostetaan. Tällaiset geenihoidot eivät kuitenkaan ole suoraan hyödynnettävissä ihmisille, sillä emme vielä riittävän hyvin tunne yksittäisten geenien merkitystä esimerkiksi ihmisen kasvulle, kehittymiselle ja lisääntymiselle. Lisäksi ikääntyminen ei ole yhden geenin takana, vaan siihen vaikuttavat lukuisat eri geenit – yhtä geeniä muokkaamalla ei luultavasti saada aikaan suurtakaan vaikutusta.

Ikävä kyllä geeninsäätely ei myöskään ole niin yksinkertaista, kuin geeniterapian perusajatus antaa ymmärtää – ei ole olemassa vain yhtä oikeaa geenimuotoa saatikka geenien on/off-nappuloita. Geeninsäätelyyn liittyy DNA:n rakenteen lisäksi epigeneettinen säätely, joka vaikuttaa geenin toimintaan muutamatta sen rakennetta. Samakin geeni voi siis toimia eri ympäristössä eri tavalla.

Geeniterapialla voidaan jo nykyisin pidentää tietyistä sairauksista kärsivien ihmisten elinikää. Terveiden elinikään ei sen sijaan kannata vielä (jos koskaan) geeniterapialla kajota – ala vaatii vielä valtavasti tutkimusta toimiakseen toistettavasti ja turvallisesti.

Lähteet: