Zahartze-prozesua deskribatu, osasuntsu zahartzeko

2022/07/11 Ainhoa Alberro Garitano - Biologia Molekularreko eta Biomedikuntzako doktoreaBiodonostiako Esklerosi Anizkoitzaren Unitateko ikertzailea Iturria: Elhuyar aldizkaria

1. irudia. Adinean aurrera egin ahala gaitasun funtzionalean gerta daitezkeen aldaketen irudikapen eskematikoa. Estres klinikoaren ondorioz, pertsona osasuntsuek hauskortasun-sindromea garatu dezakete. Pertsona horiek identifikatu eta esku-hartze eraginkorrak eginda, mendekotasuna saihestu genezake. Arg. Ainhoa Alberro Garitano

Zahartzea unibertsala eta progresiboa da. Prozesu heterogeneoa ere bada, eta, hortaz, modu oso desberdinetan gertatzen da. Zahartzea definitzean, gure gorputzak denboran zehar jasaten duen aldaketa-multzo bat dela esaten dugu, gaitasun funtzionalaren galera dakarrena, eta baita gaixotasunekiko eta kanpoko erasoekiko zaurgarritasun handiagoa ere. Azken hamarkadetan medikuntzan egin diren aurrerapenei eta bizi-kalitatearen hobekuntza orokorrari esker, bizi-itxaropena asko handitu da. Baina ez da neurri berean hazi osasun ona mantenduz bizi garen urte-kopurua. Beraz, luzeago bizi gara, baina ez hobeto. Ondorioz, Osasunaren Mundu Erakundeak egindako azterketek adierazten duten moduan, zahartze-prozesua eta mendekotasuna XXI. mendeko erronka nagusienetakoak dira. Doktore-tesi honen helburua zahartze-prozesuaren ezaugarri biologikoak deskribatzea izan da, mendekotasuna murriztu eta zahartze osasuntsua sustatu ahal izateko.

Hauskortasun-sindromearen biomarkatzaileak

Hauskortasuna adinarekin erlazionatutako sindromea da. Ezaugarri nagusi hauek ditu: erreserba funtzionala galtzea, sistema fisiologikoen egokitze-gaitasuna murriztea eta zaurgarritasuna areagotzea. Hau da, pertsonak osasuntsu egotetik mendeko izateko arriskua edukitzera pasatzen direnean, hauskortasun-sindromea dutela esaten dugu (1. irudia). Hauskortasun-sindromea identifikatzea ezinbestekoa da neurriak hartu eta etorkizuneko mendekotasuna saihesten saiatzeko. Alabaina, orain arte ezin izan da sindrome hau detektatzeko modu eraginkorrik aurkitu. Hainbat test eta proba funtzional proposatu dira, baina ez dituzte hauskortasuna daukaten pertsona guztiak identifikatzen.

Eskuragarri dauden tresnak osatu eta emaitza hobeak lortzeko asmoz, tesi honetan hauskortasun-sindromearen biomarkatzaileak bilatu dira. Hau da, hauskortasuna identifikatzeko baliagarriak izan daitezkeen molekulak aztertu dira emaileen lagin biologikoetan. Lan honetan, zehazki, adineko pertsonen odola jaso eta leukozitoen (hots. globulu zurien) geneen adierazpena aztertu da. Emaile osasuntsu eta hauskorren artean hainbat diferentzia aurkitu dira eta, bereziki, EGR1 genearen adierazpen-maila altua topatu da hauskortasun-sindromea daukaten pertsonetan. Are gehiago, neurrizko ariketa fisikoa eginda hiru hilabeteko esku-hartze programa batean, gene horren adierazpena gutxitu egiten dela ikusi da.  (2. irudia). Beraz, ondorioztatu dezakegu EGR1 genea hauskortasun-sindromearen biomarkatzaile aproposa izan daitekeela.

2. irudia. Biomarkatzaileen bila jarraitutako prozesua. Lehenik, milaka gene aztertu eta 35 generen adierazpen desberdina aurkitu da. Zutabe bakoitzak emaile bat erakusten du, errenkada bakoitzak gene bat, eta kolore-intentsitateak adierazpen-maila. Ondoren, lortutako emaitzak beste kohorte batean balioztatuta, berretsi ahal izan dugu EGR1 genearen adierazpen-maila altua dela hauskorren artean. Azkenik, ikusi dugu esku-hartze programa bat eginda gutxitu egiten dela EGR1 genearen adierazpena. Arg. Ainhoa Alberro Garitano

Immunitate-sistemaren garrantzia

Aurretik aipatu bezala, zahartze-prozesuak zaurgarritasuna areagotzea dakar. Askotan, adineko pertsonek ahulago erantzuten diete kanpoko erasoei, immunitate-sistemaren akats edo hutsegiteen ondorioz. Hortaz, proiektuaren hurrengo helburua izan da T linfozitoak aztertzea, guztiz beharrezkoak baitira immunitate-sistemaren erantzuna gauzatzeko. Jakina da adinarekin T linfozitoak, gorputzeko beste ehunetako zelulak bezala, seneszente bihurtzen direla, hau da, haien aktibitatea eta errendimendua murrizten direla. Dena den, immunitate-sistema zahartzearen hainbat alderdi ezezagunak dira oraindik, hala nola T linfozito moten arteko desberdintasunak eta laurogeita hamar urtetik gorako pertsonen ezaugarriak.

Tesi honetan, emaile heldu eta adinekoen T linfozito mota nagusiak aztertu dira: CD8 edo zitotoxikoak, eta CD4 edo laguntzaileak. Egindako analisiek erakutsi dute T linfozito guztiak ez direla berdin zahartzen. Odoleko CD8 T linfozito seneszenteen ehunekoa haziz doa adinarekin, baina CD4 T linfozitoek ez dute bide berdina egiten. Azken horien kasuan, ehunekoa txikiagoa da oro har, eta, zahartzaroaren lehen hamarkadetan haziz doan arren, laurogeita hamar urtetik gorako pertsonetan zelula seneszenteen ehunekoa txikiagoa da (3. irudia). Beraz, azpimarratzekoa da bizi-itxaropena gainditzen duten pertsonen ezaugarri bereizgarri bat ere aurkitu dela.

3. irudia. Immunitate-sistemaren zahartzea. CD8 T linfozito seneszenteen ehunekoa adinarekin haziz doa. CD4 T linfozito seneszenteen ehunekoa, aldiz, txikiagoa da laurogeita hamar urtetik gorakoetan. Arg. Ainhoa Alberro Garitano

Zelulaz kanpoko besikulak, zahartze-prozesuaren partaide

Zelulen arteko komunikazioa ezinbestekoa da organismoaren koordinazio eta funtzionamendurako. Prozesu fisiologikoetan zein patologikoetan gertatzen da, eta zahartze-prozesua ez da salbuespena. Aurretik egindako ikerketek erakutsi dute zahartzean zelulen arteko komunikazioan aldaketak gertatzen direla. Hobekien deskribatu den aldaketa hantura-molekulen kontzentrazio-igoera da: zelula ugarik behar baino hantura-molekula gehiago jariatzen dituzte, seinale horiek jasotzen dituzten zelulei eragiten diete, eta prozesua kronifikatu egiten da. Baina zelulen arteko komunikazio-mekanismo bat baino gehiago daude, eta bada oraindik zahartze-prozesuan ia ikertu ez den mekanismo bat: hain zuzen, zelulaz kanpoko besikulek egiten dutena.

Zelulaz kanpoko besikulak zelulek modu kontrolatuan kanporatzen dituzten partikulak dira. Mintzez inguratutako esfera horietan askotariko lipido, proteina eta RNA molekulak garraiatzen dira, zelula hartzailean eragina izango dutenak. Besikulen bidez egiten den zelula arteko komunikazioa ezezaguna zen orain dela gutxi arte. Oso txikiak direnez (50 nanometro eta mikrometro 1 arteko diametroa dute), zelulak analizatzeko erabiltzen diren laborategiko aparatu gehienek ez dituzte besikulak detektatzen. Gainera, hasiera batean pentsatu zen besikulak zelulek kanporatutako “zaborra” zirela, eta gutxietsi egin ziren.

Ikusi zutenetik funtzio komunikatiboa betetzen dutela, eta aurrerapen teknikoei esker, zelulaz kanpoko besikulei buruzko milaka ikerketa zientifiko argitaratu dira azken hamarkadan. Haietan ikusi dute besikulek prozesu biologiko gehienetan parte hartzen dutela. Baina, aurretik aipatu bezala, zahartze-prozesuan zein funtzio betetzen duten oraindik ez dakigunez, gaiari buruzko ikerketak egin dira tesi honetan. Emaile heldu eta adindunen odol-laginak prozesatu eta besikulak isolatu dira, eta zahartzearekin erlazionatutako hiru prozesu desberdinetan daukaten eragina aztertu da: T linfozitoen aktibazioa, osteogenesia eta miogenesia. Esperimentuak egiteko, zelulak in vitro hazi dira, eta besikulak gehitu. Ondoren, zelulak estimulatu dira, eta, azkenik, besikulek izandako eragina aztertu da (4. irudia).

4. irudia. Odoletik isolatutako zelulaz kanpoko besikulekin burututako esperimentuen irudikapen eskematikoa. Laborategiko plaken ikuspegi orokorra (96 putzu, goian) eta putzu baten xehetasunak (behean) erakusten dira. Azken irudian fluxu zitometroa deritzon makina irudikatzen da, analisiak egiteko erabiltzen dena. Arg. Ainhoa Alberro Garitano, BioRender aplikazioa erabilita.

Aurreko ataleko emaitzekin lotuta, T linfozitoen aktibazioa ikertu da. Emaitzek erakutsi dute besikulek CD8 eta CD4 T linfozitoen aktibazioan eragina daukatela eta, are gehiago, adinaren araberako desberdintasunak daudela. Emaile gazteetatik isolatutako besikulek zelulen aktibazioa sustatzen dute, eta efektu hori ahulduz doa adinean aurrera egin ahala. Jarraian, osteogenesia eta miogenesia ikertu dira. Zahartzaroan kaltetutako zelulen diferentziazio-prozesuak dira, eta osteoporosian (hezur-masaren galera) eta sarkopenian (muskulu-masaren galera) eragiten dute, hurrenez hurren. Egindako esperimentuei esker ondorioztatu da besikulek osteogenesia eta miogenesia bultzatzen dutela. Gainera, adineko pertsonetatik isolatutako besikulek efektu ahulagoa dutela aurkitu da kasu horietan ere.

Aipagarria da odoletik isolatutako zelulaz kanpoko besikulek hainbat funtzio betetzen dituztela. Hain zuzen ere, odolean zelula-mota desberdinek jariatutako besikulak daude. Milioika mezuk bidaiatzen dute odol-hodietan barrena, bakoitza bere zelula igorlearen mezua eramanez, mezu horren hartzaile espezifikoaren bila (5. irudia). Esaterako, odoleko besikula batzuek T linfozitoei bakarrik eragiten diete, eta beste batzuek soilik muskulu-zelulei. Gainera, lan honetan lortutako emaitzek adierazten dute emailearen adinaren arabera desberdina dela besikulen eragina, hau da, bidalitako mezua aldatu egiten dela.

Ondorioak atera, helburu berriak planteatu eta ikertzen jarraitu

Ikusi den moduan, zahartzea prozesu konplexua da, eta hainbat aldagaik parte hartzen dute. Lan honetan ikertutako aldagaiak eta zahartze-prozesuan parte hartzen duten gainerakoak deskribatzen jarraitu beharra dago, prozesua guztiz ulertu eta zahartze osasuntsua lortzeko. Bidea luzea da, baina pauso pare bat hurbilago gaude.

5. irudia. Zirkulazio-sistemak urrun dauden ehunen arteko komunikazioa ahalbidetzen du. Zelulaz kanpoko besikulek beste hainbat zelula eta molekularekin batera odolean bidaiatzen dute, itu-ehunera arte. Ondorioz, odol-lagin bat jasotzean, une zehatz horretan zirkulazio-sisteman bidaiatzen ari diren besikulak eskuratzen dira. Arg. Ainhoa Alberro Garitano, BioRender aplikazioa erabilita.

Bibliografia

Clegg, A.; Young, J.; Iliffe, S.; Olde Rikkert, M.; Rockwood, K. (2013). Frailty in older people. The Lancet, 381(9868): 752–762.

Frasca, D.; Blomberg, B.B. (2016). Inflammaging decreases adaptive and innate immune responses in mice and humans. Biogerontology, 17(1): 7–19.

Global Health Observatory data repository. Life expectancy and Healthy life expectancy. Data by WHO region. http://apps.who.int/gho/data/view.main.SDG2016LEXREGv?lang=en

López-Otín, C.; Blasco, M. a.; Partridge, L.; Serrano, M.; Kroemer, G. (2013). The hallmarks of aging. Cell, 153(6): 1194-1217.

Van Niel, G.; Angelo, G.D.; Raposo, G. (2018). Shedding light on the cell biology of extracellular vesicles. Nature Reviews Molecular Cell Biology, 19(4): 213–228.

Vermeiren, S.; Vella-Azzopardi, R.; Beckwée, D.; Habbig, A.K.; Scafoglieri, A.; Jansen, B.; Bautmans, I.; Bautmans, I.; Verté, D.; Beyer, I.; et al. (2016). Frailty and the Prediction of Negative Health Outcomes: A Meta-Analysis. Journal of the American Medical Directors Association, 17(12): 1163.e1-1163.e17.

World Health Organization. (2015). World report on ageing and health.