Hvordan aldrende ure tikker:Ny undersøgelse peger på stokastiske ændringer i celler

Ældrende ure kan måle menneskers biologiske alder med høj præcision. Biologisk alder kan være påvirket af miljøfaktorer som rygning eller kost og dermed afvige fra kronologisk alder, der er beregnet ud fra fødselsdatoen. Præcisionen af ​​disse aldrende ure tyder på, at ældningsprocessen følger et program.

Forskere David Meyer og professor Dr. Björn Schumacher ved CECAD, Cluster of Excellence Cellular Stress Responses in Aging-Associated Diseases ved University of Cologne, har nu opdaget, at aldrende ure faktisk måler stigningen i stokastiske ændringer i celler. Undersøgelsen "Aging ure based on accumulating stochastic variation" er blevet offentliggjort i Nature Aging .

"Aldring udløses, når byggestenene i vores celler bliver beskadiget. Hvor denne skade sker, er for det meste tilfældigt. Vores arbejde kombinerer nøjagtigheden af ​​aldrende ure med akkumulering af helt stokastiske ændringer i vores celler," sagde professor Schumacher.

Mindre kontroller, mere støj

Med stigende alder bliver styringen af ​​de processer, der finder sted i vores celler, mindre effektiv, hvilket resulterer i mere stokastiske resultater. Dette er især tydeligt ved akkumulering af stokastiske ændringer i DNA-methylering. Methylering refererer til de kemiske ændringer, der påvirker DNA, genomets byggesten. Disse methyleringsprocesser er strengt reguleret i kroppen. Men i løbet af ens liv sker der tilfældige ændringer i methyleringsmønstrene. Akkumuleringen af ​​variation er en meget nøjagtig indikator for en persons alder.

Tabet af kontrol over cellerne og stigningen i stokastisk variation er ikke begrænset til DNA-methylering. Meyer og Schumacher demonstrerer også, at stigningen i stokastiske variationer i genaktivitet kan bruges som et aldrende ur.

"I princippet ville det være muligt at tage dette endnu længere, så de stokastiske variationer i enhver proces i cellen kan forudsige alder," sagde Schumacher. Ifølge forfatterne er det frem for alt afgørende at konstatere, om sådanne aldrende ure kan vise succesen af ​​interventioner, der bremser aldringsprocessen eller skadelige faktorer, der accelererer aldring.

Ved hjælp af de tilgængelige datasæt viste forskerne, at rygning øger de tilfældige ændringer hos mennesker, og at 'anti-aging'-interventioner såsom lavere kalorieindtag hos mus reducerer variationen i methyleringsmønstre. De viste også, at den stokastiske støj endda er reversibel ved at omprogrammere kropsceller til stamceller.

Forskerne sammenlignede menneskelige fibroblaster fra huden, der blev omprogrammeret til stamceller, og som et resultat af omprogrammeringen er foryngende. Den høje variation, der indikerer alderen af ​​kropscellerne, blev faktisk vendt til den lave stokastiske støj fra unge stamceller.

Meyer og Schumacher håber, at deres resultater om tab af regulering og de akkumulerende stokastiske variationer vil føre til nye indgreb, der kan tackle den grundlæggende årsag til aldring og kan endda føre til cellulær foryngelse. Et mål for sådanne indgreb kunne være reparation af stokastiske ændringer i DNA eller forbedret kontrol af genekspression.

Flere oplysninger: David H. Meyer et al., Aging ure baseret på akkumulering af stokastisk variation, Nature Aging (2024). DOI:10.1038/s43587-024-00619-x

Journaloplysninger: Naturens aldring

Leveret af University of Cologne