Kalbin Yaşlanmasını Durdurabilir miyiz? Bu Dönüm Noktası Genetik Çalışma Bir Başlangıçtır

Kalpler kırılmak için değildir. Ancak yaşla birlikte olur. Sağlıklı bir diyet ve egzersizle bile, yaşımız yavaş yavaş ilerledikçe tıkanmış arterler, kırılgan kan damarları ve nihayetinde kalp yetmezliği riski de artar.

Neden?

Bilim adamları uzun zamandır, yaşlanmanın, zamanımızın baskın bir katili olan artan kalp hastalığı riskiyle nasıl bağlantılı olduğunun gizemini çözmeye çalışıyorlar. Bu zor bir problem: Doğayı beslemeye kadar uzanan birçok biyolojik yön, kalp sağlığını inceden inceye etkileyebilir. Gizemi çözmek için, bazı deneyler yarım yüzyıldan fazla sürdü ve yüz binlerce kişiye ulaştı.

Güzel haberler? Elimizde ipuçları var. Yaşla birlikte, kalp hücreleri işlevlerini büyük ölçüde değiştirir ve sonunda kasılma ve serbest bırakma mücadelesi verir. Yeni bir çalışma yayınlanan Doğa Yaşlanma Bunun neden olduğunu çözmek için genetik kodun derinliklerine baktı.

0 ila 82 yaşları arasında bir düzine gönüllüyle başlayan ekip, 56 kalp kası hücresinin veya kardiyomiyositlerin tüm genomunu sıraladı. Sonuç, yaşlanan kalpteki genetik değişikliklerin ilk manzara resmidir. Yaşlandıkça, kalp DNA düzeyinde çifte darbeyle vurulur. Hücrelerin genetik kodu fiziksel olarak parçalanırken, DNA'yı onarma yetenekleri aşınır.

Bu büyük bir sürpriz. Beyin hücreleri gibi, kardiyomiyositler de biyolojik son oyundur, çünkü artık daha yeni ve daha genç nesillere bölünemezler. Bu tür hücreler genellikle mutasyonlara daha az duyarlı oldukları için koruyucu bir tür "zırh"a sahiptir.

Kardiyomiyositler için öyle değil. Nöronlarla karşılaştırıldığında, hücreler, nöronların oldukça karmaşık ve özellikle hassas bir hücre türü olmasına rağmen, yaşla birlikte ve üç kat daha hızlı bir şekilde DNA hasarını hızla biriktirir.

"Yaşlandıkça ve daha fazla mutasyon aldıkça, kalbi bir devrilme noktasından hastalığa doğru itebilecek zararlı etkiler ekliyorsunuz." şuraya Boston Çocuk Hastanesi'nde kardiyolog olan çalışma yazarı Dr. Ming Hui Chen. "Kalbin artık iyi atamayacağı kadar çok DNA'nın hasar gördüğü bir noktaya gelebilir."

Sonuçlar bize yaşlanan kalbin kuşbakışı görünümünü veriyor. Yazarlar, bir bulmaca gibi, “yaşlanmanın kalp fonksiyon bozukluğu üzerindeki etkisini anlamak için bir paradigma sağlıyor” diye yazdı.

Kalbine rahat ver

Kardiyomiyositler sert yaratıklardır. Tüm vücudunuzu besinlerle sulamak için doğru miktarda kanı makul bir basınçla otomatik ve güvenilir bir şekilde fışkırtan bir pompa hayal edin. Herhangi bir sıhhi tesisat işi yaptıysanız, zor. Yine de bu hücreler, tüm yaşamınız boyunca, çoğunlukla hıçkırık olmadan senkronize olarak çalışır. Bu hassas bir dengedir: çok az basınç veya hız, beyninizi ve diğer ekstremitelerinizi kandan mahrum eder. Çok fazla ve bu, büyük bir bahçe hortumunu yüksek basınçta, bir başlangıç ​​kabında filizlenen küçük bir bitkiye fışkırtmak gibidir.

Lastik bir bahçe hortumu gibi, kardiyomiyositler de yaşla birlikte yıpranır. Çoğu kalp yetmezliği vakası, nispeten sağlıklı olsalar bile, yani yüksek kan kolesterolü, kan basıncı veya diğer yaygın risk faktörleri olmadan 65 yaşından büyük kişilerde görülür. Fakat hepsi değil.

Yazarlar, "Geleneksel risk faktörlerine dayalı olarak düşük veya orta düzeyde risk taşıyan bazı kişilerde hala kalp hastalığı görülüyor, bu da ek, tanımlanamayan faktörlerin önemli olabileceğini düşündürüyor" diye yazdı. Yaşlı popülasyonda kalp hastalığını başka neler tetikliyor?

Kalbimin DNA'sını Çöz

Ekip, soruyu ele alarak güçlü bir genetik araca yöneldi: analiz edilen her hücrenin DNA zincirini kopyalayan tek hücreli dizileme. Teknik, aynı anda yüzlerce hücrenin analizi ve ortalamasının alınması durumunda aksi takdirde karıştırılacak olan bireyselliği (örneğin, genetik ve diğer değişiklikleri) yakalar.

Bir hücrenin genomunun çeşitliliği, çalışma tasarımında ön plandaydı. Çalışma yazarı Dr. Sangita Choudhury, “Bu, insan kalbinde tek hücre düzeyinde somatik mutasyonlara ilk kez bakıldı” dedi.

Ekip, kalp hücrelerinin DNA imzasının yaşla birlikte nasıl değiştiğine odaklandı. Bu tür mutasyonlar, bir sonraki nesle aktarılamadıkları için “somatik mutasyonlar” olarak adlandırılır.

Tüm hücreler aynı şekilde oluşturulmaz. Bazıları, karaciğer hücreleri gibi, iyi miktarda hasarı kaldırabilir ve kendilerini yenileyebilir. Kardiyomiyositler gibi diğerleri artık bölünemez ve herhangi bir DNA hasarını kendilerinin alması gerekir. Yaşla birlikte, bu hücreler genetik mutasyonları biriktirebilir. Aldatıcıdırlar: Çoğunun belirgin etkileri yoktur, ancak bazıları, bir korku filmi kötü adamı gibi, hücreleri sessizce kansere dönüşmeleri için tetikleyebilir, hatta onları öldürebilir. Bu mutasyonlar daha önce yaşa bağlı kalp problemlerinin başlıca nedeni olan koroner arter hastalığıyla ilişkilendirilmişti.

Kalp hastalığına yol açan mutasyon imzalarını yakalamaya çalışan ekip, bebeklikten yaşlılara kadar uzanan insanlardan bağışlanan kalplerin genlerine derin bir dalış yaptı. Çekirdekleri (DNA'yı barındıran yuvarlak, kayısı çekirdeği benzeri yapı) izole ederek yöntemlerini değerlendirdiler ve ardından üç farklı yaş grubundan genetik dizileri karşılaştırdılar.

Tek bir ana farka odaklandılar: tek nükleotid mutasyonları (tek nükleotid polimorfizmleri veya SNP'ler olarak da adlandırılır). Bu değişiklikler basittir: Bunlar, örneğin tersine çevrilmiş veya kopyalanmış bir yığın yerine genomdaki tek harfli bir takastır. SNP'ler bir bütün olarak değerlendirildiğinde çok sayıda bilgi içerir. Somatik mutasyonların en yaygın şeklidir.

Yeterince SNP mutasyonuyla bir dünya haritasındaki seyahatleri işaretleyen iğneler gibi, belirli biyolojik süreçlere veya hastalıklara bağlanan bütün bir “harita” veya imza oluşturmak mümkündür. Örneğin, tütün içmek veya DNA onarımı ile ilgili problemlerle bağlantılı hücresel değişiklikler için bir harita var.

Yazarlar, "Mutasyon imzalarını ve bunların oluşum mekanizmalarını anlamak, yaşlanan kalpte DNA hasarı ve hastalık ilerlemesi mekanizmasını keşfetmemize yol açabilir" dedi.

Yaklaşık 60 örneği sıralayan ekip, daha sonra verileri ayrıştırmak için bir algoritma üzerinde çalıştı ve bunu COSMIC adlı iyi bilinen bir kanser imza veritabanıyla karşılaştırdı. DNA düzenlemeleri yaşla birlikte arttı ve mutasyon türleri dört farklı imza türüne uyuyor. İmza A, örneğin DNA harflerini C ve T'nin yerini aldı. Kulağa pek hoş gelmese de, bu makaledeki tüm C'leri Ts ile değiştirdiğinizi veya tam tersini düşünün - bu tüm metni bozar.

Ekip, imzaların moleküler temelini daha ayrıntılı olarak inceleyen ekip, kalp yaşlanması ve işlev bozukluğu için potansiyel bir suçlu buldu: oksidatif stres. Bir hücrenin normal metabolizmasının talihsiz bir yan ürünü olan bu moleküller, küçük gülleler gibi hareket ederek hücrelerin, DNA'nın ve zarlarının içinde hasara yol açar. Daha genç hücrelerin normalde kötü saldırıları savuşturmak için bir yolu olsa da, daha yaşlı olanlar bu yeteneği yavaş yavaş kaybederler. Sonuç güzel değil. Örneğin kalp hücreleri, aynı anda genom onarım mekanizmalarını yok ederken hasarlı DNA harfleriyle sonuçlanabilir.

Chen, bir bakıma o kadar da şaşırtıcı değil, dedi. "Kalp her zaman pompaladığı için çok fazla enerji kullanır" ve bu da DNA'ya zarar verebilecek kimyasallar üretir. Şok olarak gelen, kalbin hasarı önleme konusundaki özel yeteneğiydi. Kardiyomiyositlerin kromozomlarını ikiye katlama, DNA'larına yönelik amansız saldırılara karşı tamponlama gücü vardır.

Şimdilik, çalışma sadece somatik mutasyonların yaşla birlikte arttığını ve bu da hasarlı kalp hücreleriyle ilişkili olduğunu gösteriyor. DNA harfi değişip değişmediği sebeb olmak kalp yaralanmaları belirlenmeye devam etmektedir. Ancak bu çalışma, kalp hastalığını tek hücre düzeyinde geniş ölçekte incelemek için bir ilk. Amatör dürbünlerden James Webb Uzay Teleskobu'na geçmek gibi bir şey - artık her bir hücreyi, gökyüzündeki bir yıldız gibi, DNA'sını yaşlanan bir kalbin içinde ayrıştırarak analiz edebiliyoruz.

Choudhury, kardiyomiyositleri bir yana, “Kalpteki farklı hücre tiplerine de bakmak istiyoruz” dedi. "Buzdağının sadece ucuna dokunduk."

Resim Kredi: AnaitSmi / Shutterstock.com