Badaczom udało się odwrócić u myszy najbardziej charakterystyczne dla procesu starzenia oznaki – pojawianie się zmarszczek na skórze oraz wypadanie włosów. Naukowcy dokonali tego poprzez wyłączenie ekspresji genu odpowiedzialnego za dysfunkcję mitochondriów.

Pomarszczona skóra i wypadanie włosów są najbardziej charakterystycznymi cechami procesu starzenia. Naukowcy na Uniwersytecie Alabama w Birmingham zidentyfikowali mutację prowadzącą do dysfunkcji mitochondriów. Mutacja D1135A-POLG1 powoduje u myszy pojawianie się rozległych zmarszczek oraz wypadanie włosów.

Gdy naukowcy przywrócili prawidłowe funkcje mitochondriów poprzez wyłączenie ekspresji genu odpowiedzialnego za dysfunkcję u myszy, zauważono szybki powrót do gładkiej skóry i grubego futra. Mysz, która miała rozległe zmarszczki i niemal cała wyłysiała, po krótkim czasie była nie do odróżnienia od zdrowej myszy w tym samym wieku.

– Według naszej wiedzy ta obserwacja jest bezprecedensowa – powiedział Keshav Singh, profesor genetyki ze Szkoły Medycznej Uniwersytetu Alabamy w Birmingham. Wyniki badań ukazały się na łamach pisma „Cell Death & Disease”.

Ta sama mysz przed podaniem doksycykliny (po lewej), po dwóch miesiącach indukcji doksycykliną (w środku) i miesiąc po zatrzymaniu podawania antybiotyku (po prawej). Fot. UAB

Mutacja, która jest odpowiedzialna za zmarszczki i wypadanie włosów, jest związana z genem jądrowym wpływającym na funkcje mitochondriów – komórkowych elektrowni. Mitochondria obecne w większości komórek wytwarzają około 90 proc. energii potrzebnych do przeżycia.

U ludzi obserwuje się spadek funkcji mitochondriów wraz z wiekiem, a dysfunkcja mitochondrialna może wywoływać różne choroby. Ubytek DNA w mitochondriach ma wpływ na choroby sercowo-naczyniowe, cukrzyce, zaburzenie neurologiczne związane z wiekiem czy nowotwory.

– Nasze badania powinny zapewnić bezprecedensową możliwość opracowania strategii terapii i profilaktyki farmakologicznej w celu wzmocnienia funkcji mitochondrialnych w leczeniu dysfunkcji skóry związanej ze starzeniem oraz wypadania włosów i innych chorób, w których dysfunkcja mitochondriów odgrywa znaczącą rolę – wyjaśnił Singh.

Naukowcy wywołali mutację u 8-tygodniowych myszy przez dodanie antybiotyku – doksycykliny do żywności lub wody pitnej. Spowodowało to zubożenie mitochondrialnego DNA, ponieważ enzym do replikacji DNA (polimeraza) stał się nieaktywny.

Już po czterech tygodniach u myszy wystąpiły zmiany przypominające naturalne starzenie się – zmniejszona gęstość włosów, ich utrata, spowolnione ruchy i letarg. Pojawienie się zmarszczek zaobserwowano od czterech do ośmiu tygodniu po indukcji mutacji. Co ciekawe, samice miały większe i bardziej rozległe zmarszczki niż samce.

Ale badacze zdołali odwrócić te oznaki. Po miesiącu od zaprzestania podawania myszom doksycykliny, gryzonie był nie do odróżnienie od grupy kontrolnej.

 

Naukowcy zaobserwowali także inne zmiany. Skóra myszy, u których wywołano mutacją wykazała zwiększoną liczbę komórek skóry, nieprawidłowe zgrubienie warstwy zewnętrznej, dysfunkcyjne mieszki włosowe i stan zapalny. Te wszystkie zmiany przyczyniały się do patologii skóry.

Myszy z zubożonym mitochondrialnym DNA wykazywały również zmienioną ekspresję czterech markerów związanych ze starzeniem się w komórkach. Skóra wykazała także zaburzenie równowagi między enzymami metaloproteinaz macierzy a ich specyficznym dla tkanki inhibitorem – ich równowaga jest niezbędna do utrzymania włókien kolagenowych w skórze, które zapobiegają marszczeniu się skóry.

Odwrócenie mutacji przywróciło funkcję mitochondriów, jak również odwróciło patologię skóry i włosów. Pokazało to, że mitochondria są odwracalnymi regulatorami starzenia się skóry i utraty włosów. – Mechanizmy epigenetyczne będące podstawą przenikania się mitochondriów do jądra muszą odgrywać ważną rolę w przywracaniu prawidłowego fenotypu skóry i włosów. Konieczne są dalsze eksperymenty w celu ustalenia, czy zmiany fenotypowe w innych narządach można również odwrócić poprzez przywrócenie mitrochondrialnego DNA – powiedział Singh.

 

 

 

Źródło: University of Alabama at Birmingham, DziennikNaukowy