บทความอายุยืน

ข้อมูลเชิงลึกใหม่เกี่ยวกับการมีอายุยืนยาว: การเปลี่ยนแปลงทางเมตาบอลิซึมเฉพาะอวัยวะมีส่วนทำให้แก่ชราได้อย่างไร

ข้อมูลเชิงลึกใหม่เกี่ยวกับการมีอายุยืนยาว: การเปลี่ยนแปลงทางเมตาบอลิซึมเฉพาะอวัยวะมีส่วนทำให้แก่ชราได้อย่างไร

แม้ว่าการวิจัยเรื่องการมีอายุยืนยาวจะก้าวหน้าไปมากในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา แต่การเปลี่ยนแปลงทางเมตาบอลิซึมและการทำงานผิดปกติยังคงเป็นปริศนาแห่งวัยที่ยังไม่ได้รับการศึกษา หรือที่เรียกว่าเมแทบอลิซึม สาขาวิชานี้ศึกษาการเปลี่ยนแปลงที่ครอบคลุมของสารประกอบขนาดเล็กที่มีส่วนทำให้เกิดหรือเป็นผลพลอยได้จากการเผาผลาญ เมื่อเข้าร่วมกลุ่มจีโนมิกส์และโปรตีโอมิกส์ซึ่งศึกษายีนและโปรตีนในขนาดใหญ่ เมแทบอลิซึมถือเป็น "โอมิกส์" ล่าสุดที่จะเข้าร่วมในฉากนี้ โดยประเมินว่าโมเลกุลขนาดเล็กเหล่านี้เรียกว่าเมตาโบไลต์เปลี่ยนแปลงไปตามอายุและสภาวะโรคต่างๆ ได้อย่างไร 

มนุษย์ประกอบด้วยสารเมตาบอไลท์หลายพันชนิด โดยมีบทบาทตั้งแต่การสลายโปรตีนและไขมัน ไปจนถึงการตอบสนองทางภูมิคุ้มกันต่อการอักเสบ อย่างไรก็ตาม เมแทบอโลมจะแตกต่างกันไปอย่างมาก ทั้งจากคนสู่คนและตั้งแต่แรกเกิดจนถึงวัยชรา เมื่ออายุมากขึ้น เป็นที่ทราบกันดีว่าสารเมตาบอไลต์บางชนิดสะสมในขณะที่สารอื่นๆ ลดลง แต่ยังไม่ได้ระบุชุดตัวชี้วัดทางชีวภาพที่เกี่ยวข้องกับอายุที่ครอบคลุม

ในการศึกษาล่าสุดที่ตีพิมพ์ใน สารชีวโมเลกุลทีมวิจัยจากออสเตรียมุ่งเป้าที่จะทำเช่นนั้น เพื่อค้นหาและเปรียบเทียบลักษณะทางเมตาบอลิซึมที่สมบูรณ์ระหว่างหนูอายุน้อยและหนูสูงวัย Zhang และเพื่อนร่วมงานได้ชี้ให้เห็นถึงชุดของสารเมตาบอไลต์เฉพาะเนื้อเยื่อที่แข็งแกร่งซึ่งเปลี่ยนแปลงไปตามอายุ ทำให้ทีมวิจัยสามารถบันทึกโปรไฟล์การเผาผลาญของหนูที่มีอายุมากกว่าได้อย่างเต็มที่ จากผลลัพธ์เหล่านี้ นักวิจัยเข้าใกล้การชี้แจงสาเหตุการเผาผลาญและการรักษาที่เป็นไปได้สำหรับความผิดปกติที่เกี่ยวข้องกับอายุในมนุษย์อีกก้าวหนึ่ง 

เมตาโบไลต์ที่ควบคุมไม่ได้ทำให้เกิดความเสียหายต่ออวัยวะและการทำงานผิดปกติ

มีหลักฐานเพิ่มมากขึ้นว่าการเปลี่ยนแปลงทางเมตาบอลิซึมไม่ได้เกิดขึ้นเพียงเป็นผลมาจากความชราเท่านั้น แต่การเปลี่ยนแปลงทางเมตาบอลิซึมเหล่านี้สามารถขับเคลื่อนกระบวนการชราได้ ความเสี่ยงต่อโรคเรื้อรังเพิ่มขึ้นตามอายุ โดย 80% ของผู้สูงอายุเป็นโรคเรื้อรังอย่างน้อย 1 โรค แม้ว่าโรคเหล่านี้หลายชนิดจะมีอาการและอาการแสดงที่แตกต่างกันออกไป แต่ก็มีความเหมือนกันของการทำงานของระบบเมตาบอลิซึมที่ไม่ได้รับการควบคุมในระดับหนึ่ง 

ในการศึกษานี้ จางและเพื่อนร่วมงานระบุการเปลี่ยนแปลงทางเมตาบอลิซึมที่เกิดขึ้นในอวัยวะต่างๆ 6 ส่วน ได้แก่ สมอง หัวใจ ไต ปอด ตับ และม้าม หลังจากเปรียบเทียบสารเมตาบอไลต์ในหนูอายุน้อยและหนูสูงอายุ (แปลเป็นประมาณ 20 และ 70 ปีในปีมนุษย์ ตามลำดับ) ทีมวิจัยได้รับข้อมูลเชิงลึกใหม่เกี่ยวกับสารเมตาบอไลต์ที่เกี่ยวข้องกับความเสียหายและความผิดปกติของอวัยวะซึ่งมักพบเห็นได้ทั่วไปตามอายุ

ในการศึกษานี้ จางและเพื่อนร่วมงานระบุการเปลี่ยนแปลงทางเมตาบอลิซึมที่เกิดขึ้นในอวัยวะต่างๆ 6 ส่วน ได้แก่ สมอง หัวใจ ไต ปอด ตับ และม้าม

แตกแขนงออกไปด้วยตัวบ่งชี้ทางชีวภาพแห่งวัยใหม่

แง่มุมหนึ่งของการเผาผลาญของหนูที่มีอายุมากซึ่งนักวิจัยสนใจก็คือวิธีที่พวกมันสลายหรือเร่งปฏิกิริยากรดอะมิโนซึ่งเป็นส่วนประกอบสำคัญของโปรตีน โครงสร้างสามประการเหล่านี้ ได้แก่ ไอโซลิวซีน ลิวซีน และวาลีน หรือที่เรียกว่ากรดอะมิโนสายโซ่กิ่ง (bcaas) พบว่ามีการเปลี่ยนแปลงอย่างมีนัยสำคัญตามอายุ แม้จะมีความจำเป็นในการรับประทานอาหาร แต่การวิจัยก่อนหน้านี้พบว่าระดับ bcaas ในเลือดสูงมีความเชื่อมโยงกับ โรคอัลไซเมอร์, เบาหวานประเภท 2 และ ความผิดปกติของระบบหัวใจและหลอดเลือด

คิดว่าการลดลงของแคแทบอลิซึมของ bcaa นี้อาจส่งผลต่อการแก่ชราโดยขัดขวางการกินอัตโนมัติ ซึ่งเป็นวิธีการรีไซเคิลหรือกำจัดเซลล์หรือชิ้นส่วนของเซลล์ที่เสียหายหรือเป็นพิษในเซลล์ประสาทและคาร์ดิโอไมโอไซต์ (เซลล์กล้ามเนื้อหัวใจ) กิจกรรม autophagic ที่ลดลงถือเป็นจุดเด่นของการสูงวัย และมีส่วนเกี่ยวข้องกับโรคเรื้อรังและโรคที่เกี่ยวข้องกับวัยหลายๆ โรค (หากไม่ใช่ทั้งหมด) ในการศึกษานี้ พบสาร bcaa ในระดับสูงในสมอง หัวใจ และปอดของหนูที่มีอายุมาก ซึ่งเพิ่มหลักฐานว่า bcaa ที่เพิ่มขึ้นอาจเป็นตัวบ่งชี้ทางชีวภาพที่มีศักยภาพในการประเมินความชราและโรคที่เกี่ยวข้องกับอวัยวะเหล่านี้

การค้นหาสารเมตาบอไลท์ที่ส่งเสริมการมีอายุยืนยาว 

สารเมตาบอไลต์อื่นๆ อีกหลายตัวที่เกี่ยวข้องกับการต่อสู้กับอาการอักเสบและอาจยืดอายุขัยมีการเปลี่ยนแปลงในอวัยวะของหนูอายุมาก ประการแรก ไตที่แก่แล้วมีระดับซัคซิเนตต่ำกว่ามาก ซึ่งเป็นสารประกอบที่มีบทบาทสำคัญในการช่วยให้ไมโตคอนเดรียของเซลล์ของเราสร้างพลังงานในรูปของ atp นอกจากนี้ยังพบว่าซัคซิเนตช่วยกระตุ้นยีนเฉพาะที่เกี่ยวข้องกับการมีอายุยืนยาวในสายพันธุ์อื่น เพิ่มความต้านทานต่อความเครียด และยืดอายุขัย แม้ว่าก่อนหน้านี้ระดับซัคซิเนตที่ต่ำจะเกี่ยวข้องกับโรคอื่นๆ รวมถึงความดันโลหิตสูงและความเสียหายของตับ การวิจัยนี้ชี้ให้เห็นว่าซัคซิเนตอาจมีบทบาทสำคัญในการสูงวัยมากกว่าที่คิดไว้ก่อนหน้านี้ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในไต 

ต่อไป ตับและปอดของหนูที่มีอายุมากมีสารสองชนิดที่ต่อสู้กับการอักเสบในระดับต่ำ ได้แก่ นิโคตินาไมด์และอิโนซีน nicotinamide เป็นรูปแบบหนึ่งของวิตามินบี 3 ที่ประกอบด้วยส่วนหนึ่งของ nmn (nicotinamide mononucleotide) nmn เป็นสารตั้งต้นของ nad+ ซึ่งเป็นโคเอนไซม์ที่สำคัญและโมเลกุลพลังงานชีวภาพในเซลล์ทั้งหมดของเรา nad+ ในระดับต่ำมีส่วนเกี่ยวข้องกับความชราและโรคที่เกี่ยวข้องกับวัย ระดับไอโนซีนที่ดี ซึ่งเป็นสารประกอบที่ช่วยแปลรหัสพันธุกรรมเป็นโปรตีน ปรับทั้งการตอบสนองของระบบภูมิคุ้มกันและการอักเสบ เนื่องจากความแก่ชราและโรคเรื้อรังต่างๆ มีรากฐานมาจากการอักเสบ ระดับไอโนซีนที่ต่ำอาจเพิ่มเส้นทางการอักเสบ และยังทำให้เกิดความเสียหายหรือโรคในอวัยวะเหล่านี้อีกด้วย

สุดท้าย อวัยวะห้าในหกอวัยวะ (ไม่รวมปอด) มีระดับยูริดีนต่ำ ซึ่งเป็นสารประกอบนิวคลีโอไทด์ที่ประกอบเป็นโมเลกุล rna เพื่อรับคำสั่งจาก dna เพื่อสังเคราะห์โปรตีน ความคล้ายคลึงกันของระดับยูริดีนระหว่างอวัยวะต่างๆ ชี้ให้เห็นว่าระดับต่ำของสารเมตาบอไลต์นี้อาจใช้เป็นตัวชี้วัดทางชีวภาพของทั้งการแก่ชราของเนื้อเยื่อและทั้งร่างกาย การวิจัยก่อนหน้านี้พบว่าระดับยูริดีนที่เพียงพอเชื่อมโยงกับการลดการอักเสบและการปรับปรุงความผิดปกติทางระบบประสาท อาจเป็นเพราะยูริดีนลดการชราภาพของเซลล์ เมื่อเซลล์ถูกหยุดวัฏจักรของเซลล์อย่างถาวร ทำให้สูญเสียการทำงานแต่ยังคงอยู่ในร่างกาย เซลล์ชราจะหลั่งสารอักเสบและทำให้เนื้อเยื่อบริเวณใกล้เคียงเสียหาย การวิจัยก่อนหน้า พบว่าการเพิ่มขึ้นของการชราภาพของเซลล์ลดการผลิตนิวคลีโอไทด์ เช่น ยูริดีน ซึ่งอาจลดการจำลองและการซ่อมแซม DNA และมีส่วนสำคัญต่อการแก่ชรา

อนาคตของการเรียนรู้เมตาโบโลม 

Zhang และเพื่อนร่วมงานได้เปิดเผยการเปลี่ยนแปลงทางเมตาบอลิซึมเฉพาะเนื้อเยื่อที่พบในหนูสูงอายุ โดยระบุตัวบ่งชี้ทางชีวภาพที่โดดเด่นหลายประการว่าการแทรกแซงทางเภสัชกรรมในอนาคตอาจเป็นเป้าหมายในการป้องกันหรือชะลอโรคที่เกี่ยวข้องกับอายุ หรือการแก่ชรานั่นเอง แม้ว่าจะยังอยู่ในช่วงเริ่มต้นเมื่อเทียบกับ “โอมิกส์อื่นๆ” แต่การศึกษาเกี่ยวกับเมแทบอลิซึมก็กลายเป็นเครื่องมืออันทรงพลังในการทำความเข้าใจว่าทำไมอวัยวะของเราถึงแก่ชรา เนื่องจากการศึกษานี้เป็นจุดเริ่มต้น และการวิจัยในอนาคตที่แสดงให้เห็นลักษณะทางเมตาบอลิซึมของมนุษย์สูงวัยนอกเหนือจากสัตว์ เราอาจจะสามารถระบุและติดตามอายุของอวัยวะแต่ละส่วนในร่างกายได้ในไม่ช้า และให้การรักษาเฉพาะเนื้อเยื่อเพื่อต่อสู้กับอายุดังกล่าว เสื่อมถอยและเสื่อมถอยตามอายุ 

อ้างอิง: 

Delfarah A, Parrish S, Junge JA และคณะ การยับยั้งการสังเคราะห์นิวคลีโอไทด์ส่งเสริมการชราภาพของเซลล์เยื่อบุผิวในเต้านมของมนุษย์ เจ ไบโอล เคม 2019;294(27):10564-10578. ดอย:10.1074/jbc.RA118.005806

Srivastava s. ข้อมูลเชิงลึกที่เกิดขึ้นใหม่เกี่ยวกับการเปลี่ยนแปลงทางเมตาบอลิซึมในการสูงวัยโดยใช้เมตาโบโลมิกส์ เมตาบอไลต์- 2019;9(12):301. เผยแพร่เมื่อ 13 ธันวาคม 2019 ดอย:10.3390/metabo9120301

Tobias DK, Lawler PR, Harada PH และคณะ การหมุนเวียนกรดอะมิโนสายโซ่กิ่งและโรคหัวใจและหลอดเลือดในกลุ่มสตรีที่คาดหวังของสหรัฐอเมริกา ยา Circ จีโนมพรีซิส. 2018;11(4):e002157. ดอย:10.1161/CIRCGEN.118.002157

Tournissac m, vandal m, tremblay c และคณะ การบริโภคกรดอะมิโนสายโซ่กิ่งในแบบจำลองหนูของโรคอัลไซเมอร์: ผลต่อการอยู่รอด พฤติกรรม และพยาธิวิทยาของระบบประสาท โรคอัลไซเมอร์ (ny)- 2018;4:677-687. เผยแพร่เมื่อ 10 ธันวาคม 2018 ดอย:10.1016/j.trci.2018.10.005

Zhang f, kerbl-knapp j, akhmetshina a และคณะ ภาพรวมเฉพาะของเนื้อเยื่อของความผิดปกติของระบบเมตาบอลิซึมในช่วงสูงวัย สารชีวโมเลกุล- 2021;11(2):235. เผยแพร่เมื่อ 2021 ก.พ. 7. doi:10.3390/ไบโอม11020235



โพสต์เก่ากว่า โพสต์ใหม่กว่า