Telomery chroniące nasze chromosomy, cieszą się coraz większym zainteresowaniem w środowisku naukowym. Skrywają bowiem tajemnicę długowieczności. Mogą stanowić odpowiedź na pytanie, dlaczego niektórzy z nas biologicznie starzeją się szybciej, a inni dłużej cieszą się witalnością. A także w jaki sposób skutecznie leczyć i zapobiegać nowotworom oraz innym chorobom wynikającym z procesu starzenia się.

Na początku roku, Nassour et all (2023) opublikowali badanie, w którym odkryli powiązanie pomiędzy skracaniem się telomerów i mitochondriami komórkowymi. Gdy telomery stają się krótsze, wówczas komunikują się z mitochondriami. Dzięki takiej „współpracy”, dochodzi do zainicjowania szlaków komórkowych i reakcji zapalnej, czego skutkiem jest śmierć komórek, np. tych, które miały stać się nowotworowymi. W ten sposób organizm może zostać „ocalony” od nowotworu. Zjawisko to inspiruje. Otwiera też perspektywy do opracowania nowych metod leczenia nowotworów, ale też ich skutecznej profilaktyki¹.

Czym jest chromosom?

Chromosom to forma organizacji materiału genetycznego wewnątrz komórki. Jego budowa jest niezmienna, chyba, że doszło do mutacji, której skutkiem jest określona anomalia np. odcięcie czy naddatek części materiału genetycznego. Ramiona chromosomu to chromatydy, a punkt ich połączenia to centromer. Na końcach chromosomów znajdują się telomery, które zabezpieczają materiał genetyczny podczas jego kopiowania. Liczba chromosomów dla każdego gatunku może być różna, a w obrębie gatunku – jest stała.  Człowiek posiada 23 pary chromosomów, a np. muszka owocówka – 4 pary. Na drodze ewolucji, liczba chromosomów może też ulegać zmianie, co również jest skutkiem mutacji np. trisomia (w zespole Downa jest to dodanie jednego chromosomu do 21. pary).

Co to jest telomer?

Telomer to struktura o budowie nukleoproteinowej zlokalizowana na końcach chromosomów komórek eukariotycznych. Przybiera formę „czapeczki ochronnej” czy „skuwki” i jest zlokalizowany na końcówkach ramion chromosomów. Pomiędzy telomerami znajduje się aż 2 metry materiału genetycznego. Telomery nie zawierają żadnych genów, toteż nie kodują białek. Jak wspomniano wcześniej, chronią zakończenia chromosomów przed zniszczeniem, ale też łączeniem się (fuzją) z innymi chromosomami. Są odpowiedzialne za przestrzenną organizację jądra komórkowego i regulują transkrypcję (przepisywanie) genów znajdujących się w regionie subtelomerowym. Zapobiegają również niepożądanym defektom, które mogą być wynikiem niestabilności genetycznej oraz aberracjom chromosomalnym. Ponadto warunkują właściwy przebieg procesu zwanego rekombinacją (wymiana materiału genetycznego między chromosomami)².

Zarówno budowa, jak i długość telomeru są zależne od gatunku, osobnika, organu czy nawet pojedynczego chromosomu. Ludzkie telomery składają̨ się z tandemowych powtórzeń sekwencji (5’-TTAGGG-3’)n. Występują w dwuniciowym fragmencie DNA bogatym w cytozynę o długości od 10 do 20 kilo par zasad (kpz), jak i jednoniciowym DNA bogatym w guaninę o długości od 50 do 300 nukleotydów².

Telomery z każdym podziałem replikacyjnym ulegają̨ skróceniu – ścieraniu, a osiągnięcie przez nie krytycznej długości skutkuje starzeniem się komórki i jej apoptozą. Stąd ich potoczne określenie jako „zegary komórkowe”. Z kolei w komórkach nowotworowych, które posiadają zdolność do nieograniczonej i niekontrolowanej liczby podziałów, telomery ulegają̨ wydłużeniu dzięki działaniu enzymu – telomerazy bądź też alternatywnego mechanizmu wydłużania telomerów².

Co się dzieje, gdy telomery się skracają?

Nadmierne skracanie się telomerów jest skutkiem stresu oksydacyjnego i częstych stanów zapalnych w organizmie. Pomiędzy telomerami, układem sygnalizującym uszkodzenia materiału genetycznego komórek a także mitochondriami (gdzie zachodzi wzmożona produkcja wolnych rodników tlenowych) pojawia się mechanizm sprzężenia zwrotnego. Dzięki temu sprzężeniu komórka umiera lub przestaje się niekontrolowanie dzielić. Niestety, w pewnym momencie umiera za dużo komórek. W ich miejsce nie „rodzi” się „zastępca”, przez co dochodzi do starzenia się organizmu³.

Krótkie telomery uznano za silne czynniki niestabilności genomu. Arminos (2022) zauważa jednak, że nowotwory lite związane z wiekiem, są rzadko stwierdzane wśród osób z zespołami krótkich telomerów. Autorka wyjaśnia też, że krótkie telomery sprzyjają hematopoezie klonalnej, w tym rewersji somatycznej, zapewniając nowy paradygmat leukemogenezy niezależny od niestabilności genomu. Z kolei długie telomery (wydłużające czas życia komórek in vitro), są najczęstszym wspólnym czynnikiem ryzyka nowotworu linii zarodkowej⁴.

Jak współpracują telomery i mitochondria?

Starzenie się definiowane jest jako trwałe zatrzymanie cyklu komórkowego wywołane stresem. Stres ten wynika z kompromisu metabolicznego mitochondriów, który jest związany z wytwarzaniem reaktywnych form tlenu oraz starzenia replikacyjnego (aktywowanego przez ekstremalne skracanie telomerów)⁵.

Mitochondrialne – mtDNA i telomerowe – telDNA cechują się wysokim stopniem stresu replikacyjnego. Są za to odpowiedzialne kwadrupleksy G, pętle D, heterodupleksy RNA:DNA, znaczniki epigenetyczne lub superskręcenie. Aby uniknąć tych naprężeń stresowych, mtDNA i telDNA stosują podobne strategie enzymatyczne wykorzystując w tym celu endonukleazy, topoizomerazy, helikazy lub prymazy. Wiele z substancji pomocniczych replikacji jest aktywnych zarówno w telomerach, jak i w mitochondriach (np. RNAza H1, helikazy RecQ, Top2α, TOP3A, DNMT1/3a/3b, SIRT1)⁵.

Z kolei białka telomerowe, takie jak TERT i TERC lub TIN2 (kompleks shelteriny), przenoszą się z telomerów do mitochondriów, by w ten sposób modulować metabolizm mitochondriów oraz zwrotną produkcję wolnych rodników tlenowych. Zatem mitochondria i telomery łączą siły w celu redukcji i zapobiegania stresu replikacyjnego, który prowadzi do starzenia się komórek⁵.

Reklama

Witamina A + D3 MSE Sprawdź

Omegan 750® Sprawdź

Cynkomit MSE Sprawdź

Magnez Mg-Intercell® 400 Sprawdź

QuinoMit® Q10 Fluid – Ubichinol MSE Sprawdź

Witamina B12 MSE MAX Sprawdź

Dlaczego ważna jest telomeraza?

Telomeraza jest enzymem rybonukleinowym, polimerazą odwrotnej transkryptazy DNA, wykorzystującą matrycę RNA do dodawania de novo telDNA do telomerów. Kompensuje w ten sposób skrócenie telomerów spowodowane podziałami komórkowymi (wydłuża je przed replikacją). Warto wspomnieć, że wysoka ekspresja telomerazy jest zwykle ograniczona do wczesnych stadiów rozwoju embrionalnego oraz pluripotencjalnych embrionalnych komórek macierzystych. W związku z tym tkanki dorosłych osobników, nie mają wystarczającej ilości telomerazy, aby utrzymać długość telomerów przez całe życie. Zachodzi wówczas proces starzenia i pojawiają się choroby wynikające z przybywania lat^6,7. 

Czy telomery leukocytarne mogą stanowić marker chorób cywilizacyjnych?

Potrzeba znalezienia narzędzi, które pozwoliłyby na określenie ryzyka zachorowania na choroby cywilizacyjne czy sprawdzenie wieku biologicznego („zdrowe starzenie”), zaowocowała możliwością badania długości telomerów leukocytarnych. Telomery leukocytarne stały się więc biomarkerem ryzyka chorób związanych z wiekiem i postępem cywilizacyjnym.

Długość telomerów leukocytarnych determinuje starzenie się komórek, gdyż fenotyp osobników o zwiększonym ryzyku zachorowania, np. na miażdżycę, zależy nie tylko od krótszych telomerów, ale też od niektórych genów biorących udział w regulacji ich długości. Jeśli więc urodziliśmy się z krótkimi telomerami, wówczas dojrzejemy również̇ z krótszymi telomerami, co z kolei spowoduje, że będziemy bardziej narażeni na konsekwencje starzenia replikacyjnego².

Najbardziej intensywne ścieranie się telomerów zachodzi w pierwszych dwóch dekadach życia. Z kolei szybsze skracanie się ich w wieku dojrzałym stanowi wskaźnik uszkodzenia tkanek przez stres oksydacyjny i stan zapalny, co jak wiemy zwiększa ryzyko m.in. cukrzycy, miażdżycy oraz nowotworów².

Jak „wydłużyć” telomery i zadbać o mitochondria?

Skracanie się telomerów jest nieuniknione, zachodzące wraz z wiekiem. Możemy jednak w pewien sposób wpływać na stopień aktywności telomerazy, przez co spowolni się ten proces. Zauważono, że tempo ścierania się telomerów oraz proces starzenia, może zależeć od stylu życia, dlatego też warto zadbać o:

• regularną aktywność fizyczną,
• normalizację masy ciała,
• dietę bogatą w warzywa i owoce (antyoksydanty),
• naukę radzenia sobie ze stresem,
• wyeliminowanie używek, takich jak alkohol czy tytoń⁸.

Niektóre składniki odżywcze mogą wpływać na długość telomerów poprzez mechanizmy odzwierciedlające ich rolę w komórkach. Zaliczamy do nich: witamina B12, kwas foliowy i nikotynamid, witamina A, D, E, C, a także koenzym Q10, magnez, spermidyna, cynk, kwasy omega, polifenole i kurkuminę⁹. Co ciekawe, zaobserwowano, że stosowanie suplementów żelaza (wysokie dawki) jest związane ze skracaniem się telomerów¹⁰. Pierwiastek ten jest prooksydantem, który może wiązać się z resztami cysteinowymi białek i powodować powstawanie wolnych rodników hydroksylowych. Jednakże spożywanie produktów będących źródłem żelaza lub też przyjmowanie preparatów multiwitaminowych, mogących zawierać mniej żelaza nie jest negatywnie powiązane z długością telomerów^9,10.

Zarówno aktywność fizyczną, jak i zdrową dietę oraz konstruktywne radzenie sobie ze stresem, powiązano z poprawą odpowiedzi oksydacyjnej. Dało to szanse na zmniejszenie poziomu markerów stresu oksydacyjnego oraz wydłużenie telomerów. Dlatego też kontrola codziennych nawyków, które negatywnie wpływają na długość telomerów może pozwolić utrzymać je lub nawet wydłużyć⁸.