Lidt stress er godt for cellulær sundhed og lang levetid

Northwestern Universitys molekylære biovidenskabsmænd har opdaget, at lidt stress kan være godt for cellulær sundhed. Resultaterne vil hjælpe forskere med bedre at forstå de molekylære mekanismer, der driver aldring og risiko for aldersrelaterede degenerative sygdomme.

I en genetisk undersøgelse af den gennemsigtige rundorm C. elegans, forskerholdet fandt ud af, at signaler fra let stressede mitokondrier (den cellulære energikilde) forhindrer svigt af proteinfoldningskvalitetskontrol (proteostase) maskineri i cytoplasmaet, som kommer med alderen. Det her, på tur, undertrykker akkumulering af beskadigede proteiner, der kan forekomme i degenerative sygdomme, som Alzheimers, Huntingtons og Parkinsons sygdom og amyotrofisk lateral sklerose (ALS).

"Dette er ikke set før, " sagde Richard I. Morimoto, undersøgelsens seniorforfatter. "Folk har altid vidst, at langvarig mitokondrie-stress kan være skadeligt. Men vi opdagede, at når man kun stresser mitokondrier lidt, det mitokondrielle stresssignal tolkes faktisk af cellen og dyret som en overlevelsesstrategi. Det gør dyrene fuldstændig stress-resistente og fordobler deres levetid. Det er som magi."

C. elegans har et biokemisk miljø og cellulære egenskaber svarende til menneskers og er et populært forskningsværktøj til at studere aldringsbiologi og som en model for menneskelig sygdom. Komponenter, der er identificeret af forskere som spiller en rolle i biologisk aldring, bevares i alle dyr, inklusive mennesker, og tilbyde mål for fremtidige studier.

"Vores resultater giver os en strategi til at se på aldring hos mennesker, og hvordan vi kan forhindre eller stabilisere os mod molekylært fald, når vi bliver ældre, " sagde Morimoto. "Vores mål er ikke at finde måder at få folk til at leve længere, men snarere at øge sundheden på celle- og molekylært niveau, så en persons gode helbredsperiode matcher deres levetid."

Morimoto er Bill og Gayle Cook-professor i molekylær biovidenskab og direktør for Rice Institute for Biomedical Research i Northwesterns Weinberg College of Arts and Sciences.

Undersøgelsen vil blive offentliggjort 7. november af tidsskriftet Cellerapporter . Johnathan Labbadia, en postdoc i Morimotos laboratorium, som nu er på University College London, er avisens første forfatter.

Det Cellerapporter undersøgelsen bygger på en undersøgelse fra 2015 af Morimoto og Labbadia, hvor de rapporterede, at det molekylære fald, der fører til aldring, begynder ved reproduktiv modenhed på grund af hæmmende signaler fra kimlinjecellerne til andre væv for at forhindre induktion af beskyttende cellestressresponser. I C. elegans, det er mellem otte og 12 timers voksenliv, dog vil dyret typisk leve yderligere tre uger.

Velvidende, at C. elegans' molekylære sundhed svigter mellem dag et og dag to i voksenlivet, i deres nuværende undersøgelse kiggede forskerne på to dage gamle dyr for at identificere gener og veje, der ville forhindre molekylær svigt.

Morimoto og Labbadia screenede rundormens cirka 22, 000 gener og identificerede et sæt gener, kaldet mitokondriel elektrontransportkæde (ETC), som en central regulator af aldersrelateret tilbagegang. Mild nedregulering af ETC-aktivitet, små doser af xenobiotika og eksponering for patogener resulterede i sundere dyr, fandt forskerne.

"Jeg ville aldrig have gættet dette - et lavt stresssignal nulstiller organismens levetid dybt, " sagde Morimoto. "Det, vi lærer, er, at nogle af disse stresssignaler fortolkes af organismen som en måde at nulstille sig selv og leve længere. Når mitokondrier fungerer optimalt, cellerne og vævet er robuste."

Titlen på papiret er "Mitokondriel stress genopretter varmechok-responsen og forhindrer proteostase-kollaps under aldring."