Mechanický stres omlazuje buňky. Je to dlouho hledaný elixír mládí?

V předchozím příspěvku jsem psal o stárnutí organismu a jak ho lze ovlivnit. Viděli jsme, že stárnutí úzce souvisí se stárnutím jednotlivých buněk, s jejich nepoškozenou DNA a aktivitou opravných mechanizmů. Pro zajištění správné funkce systémů na opravu DNA je potřeba zajistit funkční systém produkce buněčné energie, tedy produkci molekul ATP. K tomu je třeba mít funkční antioxidační systém na bázi glutathionu, nenarušený produkty auto-oxidace linolové kyseliny omega-6. Tyto oxilipiny (např. HNE) se přichytávají k enzymům a narušují jejich činnost. Pokud takto zabrání opravám poškozené DNA, způsobí buněčnou senescenci.

S postupujícím věkem přibývá senescentních buněk. Je to obrana organizmu, buňky omezí získávání energie oxidační fosforylací a nahradí ji fermentací. To zachová úroveň auto-oxidace v přijatelných mezích. Senescentní buňky sice částečně fungují, ale nemohou se množit při jejich nedostatku, ani se nemohou uklidit při jejich přebytku. Neposlouchají vnější signály.

Lze nějak zvrátit přechod od normálně fungující buňky k senescentní? Nebo dokonce vrátit čas? Docílit návrat senescentní buňky k normální činnosti, k oxidační fosforylaci a reagování na vnější signály?

Ano, existují studie, kdy se to povedlo na buněčné úrovni. Jedna taková zajímavá studie vyšla nedávno a autoři použili k „omlazení” buněk i celých myší ultrazvukovou lázeň. Něco podobného ultrazvukové čističce brýlí nebo šperků. Opravdu! A prodloužili myším život o několik měsíců. Podívejte se sami.

Délka života myší ve dnech, klesající křivka ukazuje postupné umírání jedinců. Černá křivka je kontrolní skupina, ostatní jsou skupiny myší s různou intenzitu ultrazvukové terapie.

Jak toho dosáhli? Mechanizmus ještě není zcela prozkoumán, ale výzkumníci prokázali, že tlakové ultrazvukové vlny stimulují transportéry iontů vápníku v buněčné membráně, citlivé na mechanický stres, Piezo1.

Mechanizmy, jak ultrazvuková terapie (LFU - low frequency ultrasound) indukuje vstup iontů vápníku Ca2+, aktivuje AMPK a autofagii (buněčný úklid) a celkové omlazení buňky.

Ve starší studii se můžeme podívat na mechanizmus, jakým ultrazvuková terapie působí smrt rakovinných buněk apoptózou.

Aktivace transportéru Piezo1 mechanickým stresem (ultrazvukem) aktivuje enzymatické narušení mikrotrubiček, to aktivuje zesílení citlivosti na mechanický stres a přesune transportéry k membráně. Celkově se jedná o kladnou zpětnou vazbu a proto je třeba terapii provádět déle než 10 min, aby se účinek projevil. Optimální doba působení je cca 30 minut.

Uspořádání vypadá opravdu jako ultrazvuková čistička. Všimněte si ale, že dosažení efektu je silně závislé na intenzitě a frekvenci ultrazvukových vln. Pro praktické využití k léčení bude třeba ještě mnoho studií.

Uspořádání a postup zjišťování nejvhodnější intenzity terapie. Úroveň ultrazvukových vln (LFU) měřena jako tlak v kPa, optimálně 4 kPa na 33 kHz, střída je nejlepší 1,5 s zapnuto / 1,5 s vypnuto.

Senescence se projevuje mimo jiné i přítomností proteinů p16 a p21. To už jsem zde uváděl v souvislosti se senescentními tukovými buňkami, které způsobují inzulinovou rezistenci. Na následujícím obrázku si všimněte, že terapie snižuje tyto markery senescence velmi významně.

Ultrazvuková terapie samců (M) a samic (F) myší (LFU) potlačuje senescenci (markery p16 a p21) buněk v ledvinách i ve slinivce.

Ultrazvuková terapie by mohla velmi dobře doplňovat efekt acetátu/octa proti buněčné senescenci. Acetát také funguje mechanismem aktivace AMPK a sirtuinu SIRT1. Jsou to stejné cesty, které aktivuje i ultrazvuk o frekvenci 33 kHz (LFU). Bude velmi zajímavé sledovat, jaký bude další vývoj.

Nejnovější studie se věnuje možnosti snížit inzulinovou rezistenci ve svalech pomocí ultrazvuku. Sice výzkumníci dosáhli určitých pozitivních výsledků, ale ty nejsou nijak omračující. Bude zřejmě potřeba ještě vynaložit mnoho práce na optimalizaci terapie, než bude možné ji prakticky použít. Pozitivní však je, že ultrazvuk v intenzitě použité ve studii je považovaný za zcela bezpečný a lze ho snadno vygenerovat. Ostatně, ocet/acetát funguje na hlodavce znamenitě, v kombinaci s ultrazvukem by mohl fungovat ještě lépe.