Kehon eri DNA-yhteisöt ja elinikä

On yleisesti tunnettua, että perimä vaikuttaa elinikään. Perimällä viitataan yleensä solumme tumassa olevaan DNA:han, mutta kehossamme on todellisuudessa kolme hyvin erilaista DNA-yhteisöä. Nämä eri DNA-yhteisöt toimivat vuorovaikutuksessa keskenään. Vai yhden DNA-sisältöön voit omalla toiminnallasi vaikuttaa.

Perimän eliksiirit tulevat kolmessa pullossa. Kuva: Pixabay

Perimämme on kirjattu DNA-molekyyleihin. Suurin osa solujemme DNA:sta on tuman kromosomeissa olevaa DNA:ta, josta puolet perimme isältä ja puolet äidiltä. Tämän lisäksi soluissa on mitokondriaalista DNA:ta, jonka perimme yksinomaan äidiltä. Kolmannen DNA-yhteisön muodostavat suolistossamme elävät mikrobit. Nämä kolme DNA-yhteisöä muodostavat koko kehossa olevan perimän, joka puolestaan vaikuttaa sairastumisalttiuteen ja elinikään.

Kromosomit kertovat sukusi tarinan

Identtisiä kaksosia lukuun ottamatta meistä jokaisella on ainutkertainen perimä. Perimämme on syntynyt munasolun ja siittiön yhdistyessä, jolloin vanhempiemme geenit yhdistyivät muodostaen uuden yksilön. Koska ihmisellä on 46 kromosomiparia, voi näistä syntyä lukemattomia erilaisia geneettisiä yhdistelmiä uuden ihmisen aluksi.

Saamamme perimä määrää suoraan tiettyjä ominaisuuksiamme. Esimerkiksi silmien väri määräytyy geenien perusteella ilman ympäristön vaikutusta. Sen lisäksi perimä asettaa tietyt rajat useille eri ominaisuuksille, jotka eivät ole pelkästään geeneistä riippuvaisia. Sinulla voi olla esimerkiksi perinnöllinen alttius sydän- ja verisuonitaudeille, mutta jos syöt terveellisesti, liikut riittävästi ja pysyttelet normaalipainossa, ei tämä tauti välttämättä koskaan puhkea. Eliniästä geenit määräävät arviolta noin neljänneksen.

Oman perimän tunteminen voi edesauttaa myös pitkän iän tavoittelua. Mikäli suvussa kulkee esimerkiksi elintapoihin vahvasti liittyviä sairauksia, voi niitä pyrkiä välttämään terveellisillä elintavoilla. Myös suvussa mahdollisesti kulkevat syöpäriskit on hyvä tiedostaa, jolloin voi tehostaa tarkkailua esimerkiksi iho- tai rintasyövän varalta. Tulevaisuudessa geenitietoja tullaan todennäköisesti hyödyntämään yhä enemmän erityisesti sairausriskien arvioimisessa, jolloin saamme entistä tarkempaa tietoa perimästämme.

Mitokondriaalinen perimä kulkee äidiltä lapselle

Mitokondriot ovat monin tavoin poikkeuksellisia soluelimiä. Ne ovat välttämättömiä solujen toiminnalle tuottaen suurimman osan solun tarvitsemasta energiasta. Lisäksi ne ovat soluelimistä ainoita, jotka sisältävät omaa DNA:ta. Koska mitokondriot peritään äidiltä, äidin elinikä vaikuttaa isän elinikää enemmän lapsen pitkäikäisyyteen. Vaikka mitokondrioissa on tieto osalle niiden rakennusosista, suurin osa niiden perimästä on peräisin tumasta. Näin ollen myös isän perimällä on merkitystä mitokondrioiden toiminnalle.

Mitokondrion oman perimän ajatellaan olevan seurausta sen syntytavasta – uskotaan, että elämän kehittyessä aitotumallinen solu on nielaissut sisäänsä bakteerin, joka sittemmin kehittyi solun sisällä symbioosissa eläväksi mitokondrioksi. Tässä yhteistyössä mitokondrio tuottaa solulle energiaa ja solu tarjoaa mitokondriolle sopivan elinympäristön. Useat asiat tukevat tätä teoriaa: mitokondriot ovat samankokoisia kuin bakteerit, niillä on oma perimä, ja ne kykenevät lisääntymään itsenäisesti jakautumalla. Tällainen bakteerin kumppanikseen ottanut solu on ollut toiminnaltaan ylivertainen muihin soluihin nähden, ja luonnonvalinta on suosinut niiden lisääntymistä. Nykyisin kaikissa soluissamme punasoluja lukuun ottamatta on mitokondrioita.

Mitokondrioiden syntytarina selittää myös sen, miksi niiden on havaittu olevan tuman DNA:ta alttiimpia mutaatioille. Mitokondrioiden DNA:n korjauskoneisto on nimittäin huomattavasti heikompi kuin aitotumallisen solun tumassa oleva koneisto. Heikon korjauskoneiston lisäksi mitokondriot kuormittuvat oksidatiivisesta stressistä, jota syntyy energiantuotannon yhteydessä. Eläinmalleilla on havaittu, että puutokset mitokondrioiden DNA:n korjauskoneistossa lyhentävät elinikää.

Mitokondrioiden perimä voidaan jakaa sen geneettisen materiaalin mukaan eri haplotyyppeihin. Eri haplotyyppien on havaittu olevan yhteydessä useisiin sairauksiin. Kuten blogin ensimmäisessä tekstissä on kerrottu, tietty haplotyyppi voi myös edesauttaa pitkäikäisyyttä. Erikoista kyllä, eri haplotyyppien rikastuminen ikäihmisiin vaikuttaa olevan riippuvaista ihmisryhmästä – mikä lisää elinikää Suomessa, ei välttämättä tee sitä muissa maissa. Tämä ilmiö johtunee erilaisen elinympäristön lisäksi siitä, että mitokondriaalinen DNA toimii kehossa aina yhdessä elimistön muun DNA:n kanssa.

Suolistomikrobit tuovat oman perimänsä osaksi sinua

Suolistomikrobeja ovat esimerkiksi bakteerit, hiivat ja virukset, joita on kehossamme jopa noin 1,5 kiloa. Suolistomikrobien muodostamaa kokonaisuutta, mikrobiomia, voidaan sanoa myös ihmisen kolmanneksi perimäksi – jokainen mikrobi kun kantaa sisällään omaa perimäänsä. Mikrobien suuren määrän vuoksi niiden yhteenlaskettujen geenien määrä on itse asiassa suurempi kuin ihmisen perimä.

Siinä missä vanhemmilta saatu tuman ja mitokondrioiden perimä on ennalta määrätty, voi suolistomikrobien perimään osaltaan itse vaikuttaa. Uusimmat tutkimukset antavat nimittäin viitteitä siitä, että ruokavalio ja liikunta muokkaavat suolistomikrobiston koostumusta ja siten myös sen perimää. Ruokavalion osalta erityisesti ravintokuidun määrä vaikuttaa suolen mikrobisisältöön. Uusia mikrobistoa muokkaavia ravintoaineita tutkitaan kiivaasti ja tulokset vaikuttavat lupaavilta.

Kehon DNA-yhteisöt yhdessä vaikuttavat elinikään

Kehon eri DNA yhteisöt keskustelevat keskenään monin eri keinoin. Mitokondriot tarvitsevat toimiakseen paljon tuman geenien koodaamia rakennusaineita ja ne myös keskustelevat tuman kanssa proteiinien ja RNA:n avulla. Viestit eivät kuitenkaan kulje ainoastaan tumasta mitokondrioihin vaan myös päinvastoin. Solun tasapainon kannalta nämä viestit ovat olennaisia, ja muutokset viestinnässä voivat johtaa häiriöihin solun toiminnassa, vaikuttaen mahdollisesti myös solun ikääntymiseen.

Samoin viestintä mikrobiomin ja perimän välillä on olennaista kehon toiminnan kannalta. Arvellaan, että mikrobiomi voi myös osaltaan auttaa kehoa sopeutumaan vallitsevaan ympäristöön. Toistaiseksi tiedetään, että immuunijärjestelmä voi kuljettaa viestejä mikrobien ja kudosten välillä, mutta kaikkia kommunikointireittejä ei vielä tunneta. Yksi suuri tiedeuutinen viimevuosina on ollut suolistomikrobien löytyminen aivoista, joka avasi kokonaan uuden näkökulman bakteerien ja kudosten vuorovaikutukselle.

Toistaiseksi tutkimukset ovat tyypillisesti keskittyneet yhteen kehon DNA-yhteisöön kerrallaan, jolloin kehon toiminnasta tai ikääntymisestä on haastava muodostaa kokonaiskuvaa. Tiedetään kuitenkin, että kehon kaikki DNA-yhteisöt muuttuvat vanhenemisen seurauksena. Erityisesti mutaatioille altis mitokondriaalinen DNA ja ympäristöön reagoiva suolistomikrobisto muuttuvat vanhetessa, mutta myös tuman perimään kertyy sattumanvaraisia mutaatioita, jotka muuttavat perimää ja mahdollisesti myös sen toimintaa.

Tulevaisuudessa toivottavasti ymmärrämme näiden kolmen DNA-yhteisön vuorovaikutusta ja toimintaa entistä paremmin.

Lähteet:

  • Garagnani, P., Pirazzini, C., Giuliani, C., Candela, M., Brigidi, P., Sevini, F., et al. (2014). The three genetics (nuclear DNA, mitochondrial DNA, and gut microbiome) of longevity in humans considered as metaorganisms. BioMed Research International, 2014, 560340.
  • Bar-Yaacov, D., Blumberg, A., & Mishmar, D. (2012). Mitochondrial-nuclear co-evolution and its effects on OXPHOS activity and regulation. Biochimica Et Biophysica Acta, 1819(9-10), 1107-1111.
  • Forsythe, P., Kunze, W. A., & Bienenstock, J. (2012). On communication between gut microbes and the brain. Current Opinion in Gastroenterology, 28(6), 557-562.
  • Bar-Yaacov, D., Blumberg, A., & Mishmar, D. (2012). Mitochondrial-nuclear co-evolution and its effects on OXPHOS activity and regulation. Biochimica Et Biophysica Acta, 1819(9-10), 1107-1111.
  • Franceschi, C., Valensin, S., Bonafe, M., Paolisso, G., Yashin, A. I., Monti, D., et al. (2000). The network and the remodeling theories of aging: Historical background and new perspectives. Experimental Gerontology, 35(6-7), 879-896.
  • Morgan, X. C., Segata, N., & Huttenhower, C. (2013). Biodiversity and functional genomics in the human microbiome. Trends in Genetics : TIG, 29(1), 51-58.
  • Munukka, E., Ahtiainen, J. P., Puigbo, P., Jalkanen, S., Pahkala, K., Keskitalo, A., et al. (2018). Six-week endurance exercise alters gut metagenome that is not reflected in systemic metabolism in over-weight women. Frontiers in Microbiology, 9, 2323.
  • Nagpal, R., Mainali, R., Ahmadi, S., Wang, S., Singh, R., Kavanagh, K., et al. (2018). Gut microbiome and aging: Physiological and mechanistic insights. Nutrition and Healthy Aging, 4(4), 267-285.
  • Santoro, A., Salvioli, S., Raule, N., Capri, M., Sevini, F., Valensin, S., et al. (2006). Mitochondrial DNA involvement in human longevity. Biochimica Et Biophysica Acta, 1757(9-10), 1388-1399.

Geenien kopioluku ja elinikä – katseet rDNA:han

Teksti on kirjoitettu yhteistyössä Toni Jernforsin (FM, ekotoksikologi) kanssa.

Perimän vaikutus elinikään on tunnettu jo vuosikymmeniä, jollei satoja. Vähemmän tutkittu aihealue ovat sellaiset perimässä näkyvät muutokset, jotka eivät liity tiettyjen geenien olemassaoloon tai muotoon, vaan suoraan niiden määrään. Perimässämme voi tapahtua tiettyjen DNA-alueiden monistumista, ja tällä voi olla suuri merkitys terveyteen ja elinikään.

Tuoko suurempi määrä DNA:kopioita enemmän elinaikaa?

Perimässämme olevat geenit ovat pätkä DNA-juostetta, jossa on ohje tietyn tuotteen (RNA tai proteiini) valmistukselle. Samoin ribosomaalinen DNA (rDNA) on pätkä DNA-juostetta, jossa on ohje ribosomaalisen RNA:n (rRNA) valmistamiselle. Ribosomaalinen RNA puolestaan on ribosomin päärakennusosa. Lopputuotteena tästä syntyy ribosomi, joka valmistaa sinunkin soluissasi sen tarvitsemat proteiinit. Voit ajatella tätä kokonaisuutta vaikkapa Ikean huonekaluna: DNA on katalogi, jossa on ohjeet kaikkien Ikean huonekalujen kasaamiseen. rDNA on ne sivut, joissa on ohje juuri sille tuolille, jonka tarvitset . Tämän ohjeen perusteella osaat kerätä ne osat, joita kyseiseen tuoliin tarvitset. Ribosomi sitten on se valmis tuoli (jonka kasaamisen jälkeen ei jäänyt jäljelle yhtään ylimääräistä ruuvia, wau!).

Toisilla perimän kopiokone on monistanut tiettyjä alueita ahkerasti, toisilla ei

Soluissa on valtava määrä ribosomeja. Ne toimivat tehtaina, jotka valmistavat proteiineja solun tarpeisiin. rRNA muodostaa jopa 80% solussa olevasta RNAsta. Jotta solut kykenevät ylläpitämään ribosomien valtavaa määrää, on niillä oltava satoja rDNA-kopioita. Tämä mahdollistaa sen, että useita ribosomeja voidaan valmistaa solussa samanaikaisesti. Ajatellaan asiaa taas Ikean kautta – kun käytössä on yhden ohjelehtisen sijaan satoja identtisiä ohjeita, rutkasti rakennusosia ja joukkio innokkaita kasaajia, saadaan samalla kertaa aikaan satoja identtisiä tuoleja.

Ihmisillä on perimässään eri määrä rDNA-alueen kopioita. Tämä kopioiden määrä vaikuttaa suoraan siihen, kuinka nopeasti solumme voivat tuottaa proteiineja. Näin ollen rDNA:n kopioiden lukumäärä vaikuttaa myös solun ja koko kehon kykyyn sopeutua elinympäristöön.

Eliöillä rDNA:n kopioluvun on havaittu määrittävän monia yksilön ominaisuuksia. Vähäinen kopioluku on yhteydessä muuan muassa puutteelliseen kehittymiseen ja selviytymiseen, kun taas korkea kopioluku johtaa nopeaan kasvuun ja kehittymiseen. Onko siis niin, että korkean kopioluvun omaavat ihmiset ovat myös ylivertaisia pienen kopioluvun omaaviin nähden? Valitettavasti asia ei ole aivan näin yksinkertainen.

rDNA ihmisillä – liika on liikaa?

Ihmisellä rDNA kopioluvun merkitystä ei vielä tarkkaan tunneta. Toistaiseksi kuitenkin tiedetään, että ihmisellä on keskimäärin 400 rDNA-kopiota. Tämä on kuitenkin vain keskiarvo, ja kopioluku vaihtelee suuresti yksilöiden välillä. Tiedetään, että perimä määrittää suurelta osin rDNA kopioluvun, mutta muutoksia tapahtuu myös yksilötasolla.

Vauvoilla korkea rDNA kopioluku on yhteydessä nopeampaan kasvuun ensimmäisinä elinkuukausina ja kehitykseen ensimmäisen elinvuoden aikana. Toisaalta korkean kopioluvun on havaittu olevan yhteydessä Downin syndroomaan, Alzheimerin tautiin ja skitsofreniaan.

rDNA, terveys ja elinikä

Tutkimukset rDNA:n kopioluvun ja ikääntymisen välillä ovat olleet ristiriitaisia. Osassa tutkimuksista on havaittu rDNA kopioluvun vähenevän vanhenemisen myötä ja osassa tutkimuksista tällaista eroa ei ole löydetty. Tutkimukset kuitenkin antavat osviittaa siitä, että hyvin pieni tai hyvin suuri rDNA kopioluku voi olla yksilölle haitallinen ja yhteydessä monitekijäisiin sairauksiin.

rDNA:lle tyypillistä on epävakaus. Muutokset rDNA:ssa voivat johtaa sekä ribosomien vähäisempään määrään, että heikompaan laatuun. Nämä muutokset voivat suoraan heikentää solun toimintaa kiihdyttäen ikääntymistä. Toisaalta ribosomien heikentynyt toiminta on yhdistetty pidempään elinikään, ainakin hiivoilla. Tällöin solun aineenvaihdunnan aktiivisuus laskee samoin kuin elinikää tutkitusti pidentävä kalorirajoitteisessa ruokavaliossa. On myös arveltu, että rDNA voi toimia telomeerien tavoin ohjaten solun jakautumiskykyä, vaikuttaen sitä kautta solujen vanhenemiseen.

Tutkimus rDNA:n merkityksestä eliniälle on vielä alkutaipaleella. Selvää on, että rDNA on välttämätön jokaisen solun toiminnalle ja että ribosomien tuotannon lisäksi se vaikuttaa solun vanhenemiseen. Tiedetään myös, että ympäristö voi yksilönkehityksen alkuvaiheilla vaikuttaa rDNA:n kopiolukuun. Vielä ei kuitenkaan ole selvää, missä määrin aikuisella ympäristötekijät ja omat elintapavalinnat vaikuttavat rDNA:n kopiolukuun.

Lähteet:

  • Lavrinienko, A., Jernfors, T., Koskimaki, J. J., Pirttila, A. M., & Watts, P. C. (2020). Does intraspecific variation in rDNA copy number affect analysis of microbial communities? Trends in Microbiology,
  • Agrawal, S., & Ganley, A. R. (2016). Complete sequence construction of the highly repetitive ribosomal RNA gene repeats in eukaryotes using whole genome sequence data. Methods in Molecular Biology (Clifton, N.J.), 1455, 161-181.
  • Bross, K., & Krone, W. (1972). On the number of ribosomal RNA genes in man. Humangenetik, 14(2), 137-141.
  • Kobayashi, T. (2011). How does genome instability affect lifespan?: Roles of rDNA and telomeres. Genes to Cells : Devoted to Molecular & Cellular Mechanisms, 16(6), 617-624.
  • Larson, D. E., Zahradka, P., & Sells, B. H. (1991). Control points in eucaryotic ribosome biogenesis. Biochemistry and Cell Biology = Biochimie Et Biologie Cellulaire, 69(1), 5-22.
  • Porokhovnik, L. N., & Lyapunova, N. A. (2019). Dosage effects of human ribosomal genes (rDNA) in health and disease. Chromosome Research : An International Journal on the Molecular, Supramolecular and Evolutionary Aspects of Chromosome Biology, 27(1-2), 5-17.
  • Ritossa, F. M. (1968). Unstable redundancy of genes for ribosomal RNA. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 60(2), 509-516.
  • Sinclair, D. A., & Guarente, L. (1997). Extrachromosomal rDNA circles–a cause of aging in yeast. Cell, 91(7), 1033-1042.

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.

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/

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.

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.

Syöpä selätetään yhä useammin, mutta se voi hävittyäänkin kiihdyttää ikääntymistä

Teksti on kirjoitettu yhteistyössä Tuuli Nissisen (LitM, kakeksiatutkija) kanssa.

Viimeaikaisen uutisoinnin perusteella voisi luulla, että syöpähoidoissa tapahtuu ratkaisevia läpimurtoja lähes joka viikko. Todellisuudessa lupaavatkin löydökset ovat vielä pitkään potilaiden ulottumattomissa. Sinnikäs parannuskeinojen selvittäminen on kuitenkin ennen kaikkea pitkäjänteistä työtä. Syöpähoitojen kehittyminen yksilöllisemmiksi ja tehokkaammiksi auttaisi meitä kiistatta saavuttamaan pidemmän eliniän.

Yhä useampi lukeutuu nykyisin syövästä selviytyjiin. Kuva: Pixabay.

Syöpä on yleisnimitys suurelle joukolle erilaisia sairauksia. Solubiologin silmin syöpä tarkoittaa hallitsematonta solujen jakautumista, joka saa alkunsa geenivirheestä. Yksittäinen geenivirhe ei kuitenkaan yleensä riitä aiheuttamaan syöpää, vaan mutaatioita täytyy sattua useammassa solujen kasvua säätelevässä geenissä. Syövän kehittyminen vaatii tyypillisesti mutaation sekä syövänestogeenissä että syöpää aiheuttavassa geenissä, eli onkogeenissä.

Jokaisella meistä tapahtuu jatkuvasti geenimutaatioita useissa soluissa. On sattuman summaa, jos nämä muutokset osuvat siten, että syöpä pääsee kehittymään. Ihmisen elimistössä on myös pitkälle kehittynyt puolustusjärjestelmä, joka korjaa mutaatioiden aiheuttamia vaurioita. Jos järjestelmä kuitenkin pettää, vaurioituneet solut alkavat jakautua hallitsemattomasti, ja tämä johtaa lopulta syövän kehittymiseen. Vuoden 2017 tilastoissa syöpäsairaudet (kasvaimet) olivat suomalaisten toiseksi yleisin kuolinsyy verenkiertoelimistön sairauksien jälkeen. Omaan syöpäriskiinsä voi joiltain osin vaikuttaa elintavoilla, esimerkiksi pysyttelemällä erossa tupakasta.

Yhä useampi lukeutuu syövästä selviytyneisiin

Syöpä on tyypillisesti ikääntyneiden sairaus – mitä vanhemmaksi elät, sitä enemmän soluihin kertyy mutaatioita, ja sitä todennäköisemmin syöpä kehittyy. Ikävää mutta totta. Näin ollen väestön ikääntyessä myös syöpätapausten määrä kasvaa.

Iloinen uutinen on, että nykyisin yhä useampi paranee syövästä. Paranemismahdollisuus on monen tekijän summa; se riippuu muun muassa syövän levinneisyydestä ja tyypistä. Suomessa elää jo yli 260 000 syövästä selviytynyttä.

Syövän selättäminen ei kuitenkaan tule täysin ilman hintaa – syövästä selvinneet vaikuttavat ikääntyvän muuta väestöä nopeammin. Syövän sairastaneilla on suurentunut riski lisäsairauksille, kuten osteoporoosille, sydämen toiminnan häiriöille ja muille syöville. Syynä tähän eroon ovat todennäköisesti syöpähoidot. Esimerkiksi kemoterapia ja sädehoito voivat aiheuttaa vaurioita DNA:han, lyhentää telomeerejä, sekä vaikuttaa epigeneettiseen säätelyyn kiihdyttäen näin ikääntymistä.

Lihasmassa voi edesauttaa syövästä selviytymistä

Kakeksialla tarkoitetaan syövästä aiheutuvaa lihaskudoskatoa, kuihtumista ja laihtumista. Kakeksia ei liity yksistään vähentyneeseen syömiseen, eikä sitä voi ennaltaehkäistä tai peruuttaa lisäämällä syömistä.

Terveellä aikuisella lihakset muodostavat noin 40% kehonpainosta, joten lihaksilla on suuri rooli koko kehon aineenvaihdunnassa. Lihasten kakeksia aiheuttaa muun muassa heikkoutta ja aineenvaihdunnan ongelmia. Erityisesti luustolihasten ja sydämen kakeksiaan voi suurelta osin vaikuttaa kemoterapia, ja joskus hoitoja saatetaan joutua rajoittamaan kakeksian takia. Tämä voi osaltaan heikentää ennustetta. On kuitenkin hyvä pitää mielessä, että mikäli hoito tehoaa syöpään, sillä on silloin usein myös kakeksiaa parantava vaikutus.

Kakeksia on myös nähty itsenäisenä syöpään liittyvänä kuolinsyynä. Tämän vuoksi viimeaikaiset syöpätutkimukset ovatkin keskittyneet erityisesti lihaskudoksen ylläpitoon sairauden ja sen hoidon aikana. Eläinkokeissa on jo havaittu, että lihaskadon estäminen pidentää syöpää sairastavien elinikää. Vaikuttaisi siis siltä, että korkea lihasmassa voisi osaltaan edesauttaa syövästä selviytymistä.

Tulevaisuudessa tähdätään yksilöllisiin syöpähoitoihin

Hiljattain tiedeyhteisöä kohahdutti uutinen, jossa hiirillä tehdyssä kokeessa imusuonet oli ohjattu tuhoamaan aivokasvaimia. Yksi nopeimmin kehittyvistä syövän hoitomuodoista onkin juuri immuunihoito, tai immunoterapia, jossa potilaan omat solut ohjelmoidaan hyökkäämään syövän kimppuun. Lääkeaineet annostellaan yleensä suoneen tiputuksessa.

Onnistuessaan immuunihoidolla voi olla nykyisiä syöpähoitoja vähemmän sivuvaikutuksia ja tehokkaampi hoitotulos. Ongelmaton ei tämäkään hoitomuoto kuitenkaan ole. Viritetty immuunipuolustus voi perinteisten hoitomuotojen tapaan hyökätä myös kehon terveitä soluja vastaan, aiheuttaen muuan muassa tulehdusta.

Syöpähoidot kehittyvät jatkuvasti ja tulevaisuudessa yhä useampi potilas pääsee selviytyjien joukkoon. Vaikka perinteiset syöpähoidot toisivat mukanaan kasvaneen riskin muille sairauksille kiihdyttäen näin ikääntymistä, on syytä muistaa, että me ihmiset ikäännymme hyvin erilaiseen tahtiin ihan ilman syöpähoitojen vaikutustakin. Näin ollen on hankalaa arvioida yksinomaan hoitojen vaikutusta omaan yksilölliseen ikääntymisnopeuteen tai sairastumisalttiuteen. Sen sijaan syöpähoitojen ottamatta jättäminen on varma tapa lyhentää omaa elinikää. Oman lihasmassan kasvattaminen ja ylläpito voi sen sijaan olla hyödyksi, niin sairastumisen sattuessa, kuin päivittäisissä askareissakin.

Lähteet:

  • Joensuu, Heikki; Jyrkkiö, Sirkku; Kellokumpu-Lehtinen, Pirkko-Liisa; Kouri, Mauri; Roberts, Peter J. & Teppo, Lyly (toim.) (2013) Syöpätaudit. Helsinki: Kustannus Oy Duodecim.
  • Montesano R., Hall J. Environmental causes of human cancers. European Journal of Cancer (2001), 37, Suppl 67-87.
  • Cupit-Link, M.C., J.L. Kirkland, K.K. Ness, G.T. Armstrong, T. Tchkonia, N.K. LeBrasseur, S.H. Armenian, et al. (2017). Biology of premature ageing in survivors of cancer. ESMO Open 2, e000250-2017.
  • Mohty, B. & M. Mohty. (2011). Long-term complications and side effects after allogeneic hematopoietic stem cell transplantation: an update. Blood Cancer Journal 1, e16.
  • Reulen, R.C., C. Frobisher, D.L. Winter, J. Kelly, E.R. Lancashire, C.A. Stiller, K. Pritchard-Jones, et al. (2011). Long-term risks of subsequent primary neoplasms among survivors of childhood cancer. Jama 305, 2311-2319.
  • Armstrong, G.T., T. Kawashima, W. Leisenring, K. Stratton, M. Stovall, M.M. Hudson, C.A. Sklar, et al. (2014). Aging and risk of severe, disabling, life-threatening, and fatal events in the childhood cancer survivor study. Journal of Clinical Oncology : Official Journal of the American Society of Clinical Oncology 32, 1218-1227.
  • Bhakta, N., Q. Liu, F. Yeo, M. Baassiri, M.J. Ehrhardt, D.K. Srivastava, M.L. Metzger, et al. (2016). Cumulative burden of cardiovascular morbidity in paediatric, adolescent, and young adult survivors of Hodgkin’s lymphoma: an analysis from the St Jude Lifetime Cohort Study. The Lancet.Oncology 17, 1325-1334.
  • Scuric, Z., J.E. Carroll, J.E. Bower, S. Ramos-Perlberg, L. Petersen, S. Esquivel, M. Hogan, et al. (2017). Biomarkers of aging associated with past treatments in breast cancer survivors. NPJ Breast Cancer 3, 50-017.
  • Song, E., T. Mao, H. Dong, L.S.B. Boisserand, S. Antila, M. Bosenberg, K. Alitalo, et al. (2020). VEGF-C-driven lymphatic drainage enables immunosurveillance of brain tumours. Nature 577, 689-694.
  • Mitnitski, A.B., J.E. Graham, A.J. Mogilner & K. Rockwood. (2002). Frailty, fitness and late-life mortality in relation to chronological and biological age. BMC Geriatrics 2, 1-2318.
  • Lee SJ, Glass DJ: Treating cancer cachexia to treat cancer. Skelet Muscle 2011, 1(1):2-5040-1-2.
  • Zhou, X., J.L. Wang, J. Lu, Y. Song, K.S. Kwak, Q. Jiao, R. Rosenfeld, et al. (2010). Reversal of cancer cachexia and muscle wasting by ActRIIB antagonism leads to prolonged survival. Cell 142, 531-543.
  • Hulmi, J.J., T.A. Nissinen, M. Rasanen, J. Degerman, J.H. Lautaoja, K.A. Hemanthakumar, J.T. Backman, et al. (2018). Prevention of chemotherapy-induced cachexia by ACVR2B ligand blocking. J Cachexia Sarcopenia Muscle. 2018 Apr;9(2):417-432
  • Fearon, K., Arends, J. & Baracos, V. 2013. Understanding the mechanisms and treatment options in cancer cachexia. Nature Reviews. Clinical Oncology 10 (2), 90-99.
  • Kazemi-Bajestani, S. M., Mazurak, V. C. & Baracos, V. 2016. Computed tomography-defined muscle and fat wasting are associated with cancer clinical outcomes. Seminars in Cell & Developmental Biology 54, 2-10.
  • Samuels, S. E., Knowles, A. L., Tilignac, T., Debiton, E., Madelmont, J. C. & Attaix, D. 2001. Higher skeletal muscle protein synthesis and lower breakdown after chemotherapy in cachectic mice. American Journal of Physiology. Regulatory, Integrative and Comparative Physiology 281 (1), 133.

Ruumiinlämpö laskee – elinikä nousee?

Siinä missä ilmasto jatkaa lämpenemistään vaikuttaisi ihmisen sisällä tapahtuvan päinvastoin. Viimeaikaisissa tutkimuksissa on nimittäin havaittu, että keskimääräinen ruumiinlämpö on kahden viimeisen vuosisadan aikana laskenut. Samalla odotettavissa oleva elinikä on jatkanut tasaista nousuaan. Onko näiden ilmiöiden välillä yhteys?

Onko ilmaston lämpeneminen johtanut ihmisen kylmenemiseen? Kuva: Pixabay.

Terveen ihmisen normaalina ruumiinlämpönä on perinteisesti pidetty noin 37 °C. Ruumiinlämpö vaihtelee eri vuorokaudenaikoina noin puoli astetta – alimmillaan se on varhain aamulla ja korkeimmillaan iltapäivällä/illalla. Vuorokausirytmin lisäksi ruumiinlämpöön vaikuttavat fyysinen aktiivisuus, kehonkoostumus, ravitsemus ja stressi. Naisilla ruumiinlämpöön vaihtelee myös kuukautiskierron vaiheen mukaan. Ruumiinlämmön ajatellaan olevan normaalin rajoissa, kun se pysyttelee 35,8–37,8 °C välillä.

Keskimääräinen ruumiinlämpö vaikuttaisi laskeneen

Normaalina pitämämme 37 °C ruumiinlämpö pohjautuu 170 vuoden takaisiin havaintoihin.
1850-luvulla saksalainen lääkäri Carl Wunderlichmittautti 25 000 ihmiseltä useita kertoja lämpötilan kainalosta. Tämän pohjalta normaaliksi ruumiinlämmöksi määritettiin hyvin tuntemamme 37 °C. Tämän tuloksen haastavat uudemmat tutkimukset muun muassa Britanniasta, Ruotsista ja Yhdysvalloista. Normaali ruumiinlämpö vaikuttaisi nykyisin olevan alle 37 astetta.

Viimeaikaiset tutkimukset väittävät, että keskimääräinen ruumiinlämpö on laskenut noin 0,03 °C vuosikymmenessä. Tämä muutos ei tietysti kuulosta kovinkaan hurjalta, mutta se tarkoittaisi yli puolen asteen laskua 1800-luvulla ja 2000-luvulla syntyneiden välillä. Sama muutos havaitaan sukupuolesta riippumatta.

Elinolojen muutokset mahdollistavat matalamman ruumiinlämmön

Todennäköisimmät syyt mahdolliselle muutokselle ruumiinlämmössä ovat parantunut hygienia ja korkeampi terveydenhuollon taso. Erilaiset tulehdukset tapaavat kiihdyttää aineenvaihduntaa ja sitä kautta nostavat ruumiinlämpöä. Yksittäisistä sairauksista esimerkiksi tuberkuloosi on ollut hyvin yleinen 1800-luvulla, ja se oli vielä 1900-luvun alussa yksi yleisimmistä nuorten kuolinsyistä Suomessa. Nykyinen tehokas rokotusjärjestelmä ja hyvä hygienia ovat pitäneet monet ennen yleiset sairaudet meidän ulottumattomissamme.

Myös muuttuneet asumisolot sallivat kehon pysyä omassa optimilämmössään, kun kehon ei enää tarvitse työskennellä ylläpitääkseen lämpöä. Entisaikaan keho oli alttiimpi lämpötilan muutoksille ympäristössä, kun taas nykyisin sisätiloissa on usein sekä tehokas lämmitys että viilennys. Oma vaikutuksensa voi olla myös muuttuneella kehonkoostumuksella, fyysisen aktiivisuuden määrällä ja ravitsemuksella.

Matala ruumiinlämpö – pienempi solutason stressi

Ruumiinlämpö heijastelee ihmisen aineenvaihdunnan tasoa. Alhaisempi ruumiinlämpö on yhteydessä hitaampaan aineenvaihduntaan. Hitaampi aineenvaihdunta on puolestaan yhteydessä matalampaan oksidatiiviseen stressiin, jolloin keho ei joudu kamppailemaan niin paljon soluvaurioita vastaan. Alempi ruumiinlämpö siis edesauttaa solutason stressinhallintaa. Myös elinikää selvästi pidentävä kalorirajoitteinen ruokavalio laskee ruumiinlämpöä.

Toisaalta on myös arveltu, että matala kehonlämpö olisi yhteydessä ylipainon kertymiseen, kun keho käyttää vähemmän energiaa lepotilassa. Tutkimuksissa ei kuitenkaan ole havaittu eroa normaalipainoisten ja ylipainoisten ruumiinlämmössä. Onkin arveltu, että ylipainoon taipuvaisilla ihmisillä on ennen painon kertymistä ollut matalampi ruumiinlämpö, jolloin myöhemmin havaittu normaali ruumiinlämpö olisikin itse asiassa elimistön yritys polttaa ylimääräiset kalorit pois.

Tästäkin huolimatta tutkimukset ovat osoittaneet, että alhainen ruumiinlämpö on yhteydessä terveyteen ja pitkäikäisyyteen kalorirajoituksesta riippumatta, ja onpa matalaa ruumiinlämpöä pidetty jopa terveen ikääntymisen mittarina.

Korkea ruumiinlämpö – pienempi riski metabolisille sairauksille

Siinä missä matala aineenvaihdunta voi altistaa ylipainolle, korkea aineenvaihdunta voi puolestaan suojata liikakilojen kertymiseltä ja sitä kautta metabolisilta sairauksilta. Aineenvaihduntaan ja siten ruumiinlämpöön vaikuttaa erityisesti lihasmassan määrä – mitä enemmän lihasta kehossa on, sitä enemmän lämpöä tuotetaan. Kehon lämmöntuotto liittyy kiinteästi myös fyysisen aktiivisuuden määrään. Mitä enemmän liikut, sitä enemmän lämpöä syntyy.

Eläinmalleilla on lisäksi havaittu, että korkea ruumiinlämpö on yhteydessä hyvään juoksukykyyn ja pitkään elinikään. Tämä havainto viittaisi siihen, että fyysisesti aktiiviset ja ”energiaa tuhlailevat” yksilöt eläisivät pisimpään. Energiaa tuhlaavasta kehosta olisi hyötyä erityisesti nykyisessä vähäisesti liikuntaa vaativassa ja runsaasti ravintoa tarjoavassa ympäristössä.

Onko pidentynyt elinikä tosiaan seurausta alhaisemmasta ruumiinlämmöstä?

Yllä olevat esimerkit osoittavat, että ruumiinlämmön ja eliniän välinen yhteys on vielä epäselvä – toisaalta matala ruumiinlämpö suojaa soluja vaurioilta, mutta voi samalla altistaa elinikää lyhentäville metabolisille sairauksille. Kannattaisi siis olla riittävän kuuma, jottei liho, mutta riittävän kylmä, että solutason stressi pysyy alhaisena. Monimutkaista mutta totta!

Ruumiinlämmön on arveltu hieman laskevan vanhetessa. Varmaksi tiedetään, että lämmönsäätely on ikääntyneille haastavaa, etenkin äärilämpötiloissa – tähän ilmiöön liittyvät esimerkiksi kuumaan sään kuolemantapaukset.

Ruumiinlämmön ja eliniän välisissä yhteyksissä riittää siis vielä selvitettävää. On myös pidettävä mielessä, että ihmiskeho toimii verrattaen pienellä lämpötilavälillä, ja sen ylläpito on tarkoin säädeltyä. Koska ruumiinlämmön mittaustapa antaa eri tulokset mittauspaikasta (suu, kainalo, korva, suoli) ja mittausajankohdasta (vuorokaudenaika, ravitsemus, liikunta, kuukautiskierto) riippuen, on vielä epäselvää, onko uusissa tutkimuksissa havaittu alenema keskimääräisessä ruumiinlämmössä todellinen vai sittenkin mittaustapaan tai -ajankohtaan liittyvä havainto.

Lähteet:

  • https://www.hs.fi/tiede/art-2000006367528.html
  • https://www.terveyskirjasto.fi/terveyskirjasto/tk.koti?p_artikkeli=dlk00263
  • Holowatz, L.A. & W.L. Kenney. (2010). Peripheral mechanisms of thermoregulatory control of skin blood flow in aged humans. Journal of Applied Physiology (Bethesda, Md.: 1985) 109, 1538-1544.
  • Carrillo, A.E. & A.D. Flouris. (2011). Caloric restriction and longevity: effects of reduced body temperature. Ageing Research Reviews 10, 153-162.
  • Simonsick, E.M., H.C.S. Meier, N.C. Shaffer, S.A. Studenski & L. Ferrucci. (2016). Basal body temperature as a biomarker of healthy aging. Age (Dordrecht, Netherlands) 38, 445-454.
  • Sund-Levander, M., C. Forsberg & L.K. Wahren. (2002). Normal oral, rectal, tympanic and axillary body temperature in adult men and women: a systematic literature review. Scandinavian Journal of Caring Sciences 16, 122-128.
  • Obermeyer, Z., J.K. Samra & S. Mullainathan. (2017). Individual differences in normal body temperature: longitudinal big data analysis of patient records. BMJ (Clinical Research Ed.) 359, j5468.
  • Protsiv, M., C. Ley, J. Lankester, T. Hastie & J. Parsonnet. (2020). Decreasing human body temperature in the United States since the industrial revolution. eLife 9, 10.7554/eLife.49555.
  • Landsberg, L. (2012). Core temperature: a forgotten variable in energy expenditure and obesity? Obesity Reviews : An Official Journal of the International Association for the Study of Obesity 13 Suppl 2, 97-104
  • Karvinen, S.M., M. Silvennoinen, H. Ma, T. Tormakangas, T. Rantalainen, R. Rinnankoski-Tuikka, S. Lensu, et al. (2016). Voluntary Running Aids to Maintain High Body Temperature in Rats Bred for High Aerobic Capacity. Frontiers in Physiology 7, 311
  • Gleeson, M. (1998). Temperature regulation during exercise. Int. J. Sports Med. 19(Suppl. 2), S96–S99. doi: 10.1055/s-2007-971967

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.