A szív egy meghökkentő orgona. Minden percben az emberi szív egy gallonnyi mennyiségű vérben kinyílik, amely a test többi részét oxigénnel és tápanyagokkal táplálja. Egy átlagos ember életében a szív több mint három milliárd alkalommal verte meg a szívét, és annyi vért pumpál, hogy körülbelül 1200 olimpiai méretű medencét feltöltsön.
A kemény munka után évek óta az izmok általában vékonyak. Mint egy túlfeszített elasztikus, a szív végül elveszíti ellenálló képességét, folyamatosan növelve a szívelégtelenség kockázatát.
Manapság a kaliforniai San Diego-i egyetemi tudósok arról számoltak be, hogy a színt átalakító fehérje magas szintjének fenntartására tervezett gyümölcslegyek élettartama sokkal hosszabb. Megállapításuk az első, amely az izomszövet szerkezeti változásait a metabolikus következményekhez köti, amelyek végső soron befolyásolják a hosszú élettartamot.
Míg a szívsejtek nem rendelkeznek más szervek, például a máj regenerációs képességével, a szívet átfogó javítókészlettel kell megkezdeni. Az emberi szív évtizedek óta tölti a várt garancia meghosszabbítását, és rengeteg biztonsági mentési módszert alkalmaz a régi struktúrák felújításához és átalakításához, még akkor is, ha a sejtek elveszítik alakját. Ha egy szív szerkezeti integritása sérült, egy fehérjecsomag gyorsan felsegít, hogy javítsa az alapzat repedéseit.
Az egyik legelterjedtebb eszköz, amely a szív rendelkezésére áll, a vinkulin - egy olyan fehérje, amely hasonló a sejtek szuper ragasztásához. Mivel a sejtek a szív korában a falakban elkezdenek elszakadni egymástól és meghalnak, megnehezítve a szív számára az egyes ritmikus sajtolás végrehajtását. A vinculin rögzíti a sejteket egymáshoz és a környező mátrixba, amely lehetővé teszi a szív számára, hogy kommunikáljon a külső környezettel. Ez a fehérje egyre inkább szükségessé válik az izomra gyakorolt stressz évtizedek után, és az életkorral növekszik a szívben a termelés, lehetővé téve a sejteknek, hogy megjavítsák az öregedött szövetek repedéseit. Mind a rágcsálók, mind az emberi betegek, akiknek a vinculin-gén törött példányai vannak, különösen nagy a szívhibák kockázatának a későbbi életében.
Végső soron azonban az átalakítás csak ilyen messzire megy: Egyesekben a hanyatlás állapota még a vinculin felújító erejét is meghökkenti, és a szív megbukhat. Ahogy a globális átlagos élettartam növekszik, az időskorúak szívbetegségeivel kapcsolatos aggodalmak is növekednek. 2030-ra az amerikaiak egynegyede 65 év feletti lesz. Annak érdekében, hogy továbbra is megelőzzük a szívbetegség kialakulását egy idősebb generációban, a technológia fejlődésének fel kell gyorsulnia, hogy lépést tartson az emberi népességgel.
A szívfunkció és a hosszú élet kereszteződésének tanulmányozására Ayla Sessions és Adam Engler biomérnökök úgy döntöttek, hogy az evolúció által nyújtott eszközöket kiaknázzák azáltal, hogy a szív gyógyító képességét korlátozzák.
Három évvel ezelőtt, Adam Engler vezető írócsoportja bebizonyította, hogy a vinculin fontos szerepet játszik abban, hogy az állatok szíve öregkorban pumpálódjon. Miután bebizonyította, hogy az egerek és a főemlős állatok szívéből több vinkulin termelődik, elgondolkodtak a vinkulin felszaporodásának vagy teljes eltávolításának következményei felett.
A rágcsálók vagy majmok géntechnológiával manipuláló költséges és időigényes buktatóinak megkerülése érdekében a kutatók modellezték a gyümölcslegyekkel végzett kísérleteiket. Alig egy hónapig tartó élettartama alatt ezek a rovarok hetek alatt elmozdulhatnak fiatalkoruktól geriatrikusig. És noha a rovarokat idegen kártevőknek tekintjük, az embereknek és a legyeknek valójában sok közös vonása van. A gyümölcslegyek meglepően sok szerkezeti hasonlóságot mutatnak az emlősökkel, például az egerekkel és a főemlősökkel, és a légyszív felépítésére vonatkozó utasításokat tartalmazó gének több mint 80 százaléka tükröződik az emberekben.
„A gyümölcslegyek szerkezetileg hasonlóak az emberi sejtekhez” - magyarázza Engler. „De fiziológiájuk annyira egyszerű. Ideálisvá teszi őket a tanuláshoz. ”
És mint az emberekben, a régi legyek szíve is hajlamos.
Eredeti munkájukban Engler és csapata egy légytörzset tenyésztett, hogy a vinculintermelést a szívszövet túladagolásává tegyék. Ahogyan az várható volt, a több vinculinnal megerősített szív még a legyek öregedésekor is erős maradt, utánozva az egészséges szövet pumpálási hatékonyságát.
Engler meglepetésére, hogy az extra vinkulint a szíve megcsavarja, „szupergyerekeket” hozott létre, amelyek jelentősen megnövelt hosszú élettartamúak, néha meghaladják a légy élettartamát. De bár ez alátámasztotta azt az elképzelést, miszerint a vinkulin kritikus jelentőségű a szívszövet behangolásában, a kutatók nem értették meg, hogy ez miért és miért segíti a legyek hosszabb életét.
A rejtély megoldása érdekében a vezető szerző Ayla Sessions ugyanazon szuper szárnyak egészségi állapotát és élettartamát többféle szempontból figyelték meg. A superflies ismét meghaladta a szokásos társait, ám Sessions emellett azt is megállapította, hogy kiváló atlétikai képességekkel is rendelkeznek, új képességeikkel a padlón átcsúszva és a méretezhető falak méretezésekor.
Sőt, akárcsak az emberi sportolók, a szupergyalkok hatékonyabban használják az oxigént és a cukrot a mozgásuk erősítésére. Amikor Sessions etette a legyekhez címkézett glükózformát, látta, hogy a legyek étrendjéből származó cukrokat hiperhatékony útvonalakba vezetik, amelyek extra üzemanyagot adnak a sejtek számára. Valójában ezek a szupergyalkok félelmetesen néztek ki, mint más csoportok múltjainak hosszú életű legyei - kivéve azokat a legyeket életmód-módosításon (például kalóriakorlátozáson), és nem genetikailag. Valahogy annak ellenére, hogy a vinculin extra szerkezeti ragasztóját csak a test egy meghatározott részére engedték el, ennek a változásnak robosztus és messzemenő következményei voltak az általános egészségre.
„A [repülésben lévő] millió sejtből mindössze 102 [a szívben] lévő sejt hoz létre ezt a szisztémás hatást” - mondja Engler. "És ez nagyon meglepő volt számunkra."
Ez az első alkalom, amikor a kutatók a sejtek mechanikájának változásait összekapcsolják az anyagcserével, és betekintést nyújthatnak arra, hogy az erős szív fenntartja-e az egészséges anyagcserét. Sessions és Engler azt állítják, hogy a szuperpillangók megnövekedett ereje okozza a különbséget. Ha több vinkulint kötegelnek egymáshoz, akkor még egy idősebb szív sejtjeinek kevesebb üzemanyagra van szükségük a hatékony összehúzódáshoz - azaz a szív egésze jobban tudja felhasználni az energiát. Ez nem csak felszabadítja a cukrokat más szövetek számára, hanem elősegíti a szívét, hogy jobban elossza ezt az üzemanyagot a test többi részében. És voila: superfly kitartás.
„[Jó] a hosszabb életre összpontosítani, de ha az életminőség gyenge, ennek nincs előnye” - mondja Sessions. "Nem csak az élettartamot növeljük, hanem az anyagcserét és az energiafelhasználást az élet későbbi szakaszában is növeljük."
Mivel a vinculin-termelő legyek profiljai annyira hasonlítanak például a korlátozott kalóriatartású legyek profiljaira, Engler úgy érzi, hogy ez a munka erősen megerősíti más hosszú élettartamú tanulmányok eredményeit. „Ugyanazokat az utakat finomítja, csak különböző mechanizmusokon keresztül - de ugyanazokat a célokat érik el” - magyarázza.
„A keringési rendszer anyagcserében játszott szerepének figyelmen kívül hagyása kicsit egyoldalú” - tette hozzá Sessions. "Az anyagcsere és a szívműködés kéz a kézben jár."
A jövőbeni munkájában az Engler csapata továbbra is meg akarja vizsgálni a szövet szerkezete és az anyagcserét közötti kapcsolatokat, szem előtt tartva azt a tényt, hogy ez az információ valamikor hozzájárulhat a hosszú élettartamot elősegítő gyógyszerek szintéziséhez - ezek némelyike akár olyan fehérjéket is megcélozhat, mint a vinkulin.
Kristine DeLeon-Pennell, a dél-karolinai Orvostudományi Egyetem szív- és érrendszeri professzora, aki nem volt kapcsolatban a kutatással, dicséri az új ajtók megnyitására irányuló munkát a jövőbeli klinikai kontextusban. „A szívbetegekben egyre növekvő metabolikus szindrómák esetén nagyon érdekes, hogy a vinculin egy kapcsolat lehet azzal, amit a klinikán valójában látunk” - mondja a nő, és hozzáteszi, hogy ez elősegítheti az orvosokat, hogy jobban megfigyeljék az alacsony betegségű idős betegeket. vinculin.
De Engler figyelmezteti, hogy még sok munkát kell még elvégezni: Messze vagyunk attól, hogy az emberek szívében vinkulint használjunk fel. "Nem próbáljuk azt sugalmazni, hogy van egy fogamzásgátló tabletta, vagy hogy módosítania kell az étrendjét, hogy hosszabb ideig fenntartsa anyagcseréjét" - magyarázza. "És ez természetesen nem az ifjúság forrása."
DeLeon-Pennell azt is hangsúlyozza, hogy a kutatás előrehaladása előtt megerősíteni kell a munkát olyan összetettebb szervezetekben, mint az emlősök.
Jelenleg még mindig van jó hír: Legyek tenyészthetők tovább, hogy tovább éljenek.
A rossz hír? Legyek tenyészthetők tovább, hogy hosszabb ideig éljenek.
