Cu aproape un secol în urmă, oamenii de știință au descoperit că reducerea aportului de calorii ar putea extinde dramatic durata de viață a anumitor specii de animale. În ciuda numeroaselor studii de atunci, totuși, cercetătorii nu au putut explica cu exactitate de ce. Acum, anchetatorii de la Școala de Medicină Lewis Katz de la Universitatea Temple (LKSOM) au depășit această barieră. În noua lucrare publicată online pe 14 septembrie în Nature Communications, acestea sunt primele care arată că viteza cu care epigenomul se modifică odată cu vârsta este asociată cu durata de viață a speciilor și că restricția calorică încetinește acest proces de schimbare, explicând potențial efectele sale asupra longevității.

care

"Studiul nostru arată că deriva epigenetică, care se caracterizează prin câștiguri și pierderi în metilarea ADN-ului în genom în timp, apare mai rapid la șoareci decât la maimuțe și mai rapid la maimuțe decât la oameni", explică Jean-Pierre Issa, MD, Director al Institutului Fels pentru Cercetarea Cancerului la LKSOM și investigator principal al noului studiu. Descoperirile ajută la explicarea de ce șoarecii trăiesc în medie doar doi-trei ani, maimuțele rhesus aproximativ 25 de ani, iar oamenii 70 sau 80 de ani.

Modificări chimice, cum ar fi metilarea ADN-ului, controlează genele mamiferelor, servind drept marcaje pentru momentul în care ar trebui utilizată o genă - fenomen cunoscut sub numele de epigenetică. „Modelele de metilare derivă constant de-a lungul vieții, metilarea crescând în unele zone ale genomului și scăzând în altele”, spune Dr. Issa. Studiile anterioare au arătat că aceste modificări apar odată cu vârsta, dar dacă nu au fost legate de durata de viață a fost necunoscut.

Dr. Echipa lui Issa și-a făcut descoperirea după ce a examinat mai întâi modele de metilare a ADN-ului în sânge colectat de la indivizi de vârste diferite pentru fiecare dintre cele trei specii - șoareci, maimuțe și oameni. Șoarecii au variat de la câteva luni la aproape trei ani, maimuțele de la mai puțin de un an la 30 de ani și oamenii de la vârsta zero la 86 de ani (sângele din cordonul ombilical a fost folosit pentru a reprezenta vârsta zero). Variațiile legate de vârstă în metilarea ADN-ului au fost analizate prin tehnologie de secvențiere profundă, care a dezvăluit modele distincte, cu câștiguri în metilare la indivizi mai în vârstă care au loc la siturile genomice care au fost nemetilate la indivizi tineri și invers.

În analizele ulterioare, s-au observat pierderi izbitoare în expresia genică în regiunile genomice care deveniseră din ce în ce mai metilate odată cu înaintarea în vârstă, în timp ce regiunile care deveniseră mai puțin metilate au prezentat creșteri ale expresiei genetice. Investigația unui subset de gene afectate de modificările legate de vârstă ale metilării a relevat o relație inversă între deriva metilării și longevitate. Cu alte cuvinte, cu cât este mai mare cantitatea de schimbare epigenetică - și cu cât s-a produs mai repede - cu atât durata de viață a speciei este mai scurtă.

„Următoarea noastră întrebare a fost dacă deriva epigenetică ar putea fi modificată pentru a crește durata de viață”, spune Dr. Issa. Unul dintre cei mai puternici factori cunoscuți pentru creșterea duratei de viață la animale este restricția de calorii, în care caloriile din dietă sunt reduse, menținând în același timp aportul de substanțe nutritive esențiale. Pentru a-i examina efectele, cercetătorii au redus aportul de calorii cu 40% la șoarecii tineri și cu 30% la maimuțele de vârstă mijlocie. La ambele specii, s-au observat reduceri semnificative ale derivei epigenetice, astfel încât modificările legate de vârstă ale metilării la animalele bătrâne din dietele cu restricție calorică au fost comparabile cu cele ale animalelor tinere.

Cu cele mai recente descoperiri, Dr. Issa și colegii săi pot propune un nou mecanism - încetinirea derivei epigenetice - pentru a explica modul în care restricția calorică prelungește viața la animale. „Impactul restricționării caloriilor asupra duratei de viață este cunoscut de zeci de ani, dar datorită tehnicilor cantitative moderne, suntem capabili să arătăm pentru prima dată o încetinire izbitoare a derivei epigenetice pe măsură ce durata de viață crește”, spune el.

Descoperirile au implicații importante în cercetarea sănătății, unde studii recente au sugerat că cantități mai mari de deriva epigenetică cresc riscul bolilor legate de vârstă, inclusiv de cancer. „Laboratorul nostru a fost primul care a propus ideea modificării derivei epigenetice ca o modalitate de modificare a riscului de boală”, spune Dr. Issa. Dar de ce deriva epigenetica apare mai repede la unii oameni si mai lent la altii este inca neclar.

Dr. Echipa lui Issa speră să identifice în curând factori suplimentari care influențează derivația metilării. Astfel de factori ar putea fi modificați pentru a încetini deriva, având impact major asupra prevenirii bolilor legate de vârstă.