Wetenschap
Hoe verouderende klokken tikken:nieuwe studie wijst op stochastische veranderingen in cellen
Verouderingsklokken kunnen de biologische leeftijd van mensen met hoge precisie meten. De biologische leeftijd kan worden beïnvloed door omgevingsfactoren zoals roken of voeding, en wijkt daarmee af van de chronologische leeftijd die wordt berekend aan de hand van de geboortedatum. De precisie van deze verouderingsklokken suggereert dat het verouderingsproces een programma volgt.
Wetenschappers David Meyer en professor dr. Björn Schumacher van CECAD, de Cluster of Excellence Cellular Stress Responses in Aging-Associated Diseases van de Universiteit van Keulen, hebben nu ontdekt dat verouderingsklokken feitelijk de toename van stochastische veranderingen in cellen meten. De studie "Verouderingsklokken gebaseerd op accumulerende stochastische variatie" is gepubliceerd in Nature Aging .
"Veroudering wordt veroorzaakt wanneer de bouwstenen in onze cellen beschadigd raken. Waar deze schade optreedt, is voor het grootste deel willekeurig. Ons werk combineert de nauwkeurigheid van verouderende klokken met de accumulatie van volledig stochastische veranderingen in onze cellen", aldus professor Schumacher. /P>
Minder controles, meer ruis
Naarmate we ouder worden, wordt het beheersen van de processen die in onze cellen plaatsvinden minder effectief, wat resulteert in meer stochastische resultaten. Dit komt vooral tot uiting in de accumulatie van stochastische veranderingen in DNA-methylatie. Methylering verwijst naar de chemische veranderingen die het DNA, de bouwstenen van het genoom, beïnvloeden. Deze methyleringsprocessen worden strikt gereguleerd in het lichaam. In de loop van iemands leven treden echter willekeurige veranderingen op in de methylatiepatronen. De opeenstapeling van variatie is een zeer nauwkeurige indicator van iemands leeftijd.
Het verlies van controle over de cellen en de toename van stochastische variatie blijven niet beperkt tot DNA-methylatie. Meyer en Schumacher tonen ook aan dat de toename van stochastische variaties in genactiviteit kan worden gebruikt als een verouderingsklok.
"In principe zou het haalbaar zijn om dit nog verder te brengen, waardoor de stochastische variaties in elk proces in de cel de leeftijd kunnen voorspellen", aldus Schumacher. Volgens de auteurs is het vooral cruciaal om na te gaan of dergelijke verouderingsklokken het succes kunnen aantonen van interventies die het verouderingsproces vertragen of van schadelijke factoren die de veroudering versnellen.
Met behulp van de beschikbare datasets toonden de wetenschappers aan dat roken de willekeurige veranderingen bij mensen vergroot en dat 'anti-verouderings'-interventies zoals een lagere calorie-inname bij muizen de variatie in methylatiepatronen verminderen. Ze toonden ook aan dat de stochastische ruis zelfs omkeerbaar is door lichaamscellen te herprogrammeren tot stamcellen.
De wetenschappers vergeleken menselijke fibroblasten van de huid die werden geherprogrammeerd tot stamcellen en als resultaat van de herprogrammering verjongend zijn. De grote variatie die indicatief is voor de leeftijd van de lichaamscellen werd inderdaad omgekeerd in de lage stochastische ruis van jonge stamcellen.
Meyer en Schumacher hopen dat hun bevindingen over het verlies aan regulering en de zich opstapelende stochastische variaties zullen leiden tot nieuwe interventies die de oorzaak van veroudering kunnen aanpakken en zelfs tot cellulaire verjonging kunnen leiden. Een doelwit voor dergelijke interventies zou het herstellen van stochastische veranderingen in het DNA of een verbeterde controle van genexpressie kunnen zijn.