Срце је задивљујућа радна коња органа. Са сваким минутом људско срце одзвања више галона крви која остатак тела подстиче кисеоником и хранљивим материјама. У животном веку просечне особе срце ће се тући више од три милијарде пута, испумпавајући довољно крви да напуни неких 1.200 олимпијских базена.
Након година напорног рада, мишићи се обично исцрпљују. Као и преоптерећена еластика, срце на крају губи отпорност, непрестано повећавајући ризик од затајења срца.
Данас научници са Калифорнијског универзитета у Сан Дијегу извештавају да воћне мушице направљене за одржавање високог нивоа протеина који преуређује срце уживају много дужи век. Њихови налази су први који су везали структурне модификације мишићног ткива са метаболичким последицама које на крају утичу на дуговечност.
Док срчане ћелије немају регенеративну способност других органа попут јетре, срце се напуњава свеобухватним комплетом за поправљање. Људско срце може напунити деценијама дуже од очекиване гаранције, примењујући мноштво резервних метода за обнову и преуређивање старих структура чак и када ћелије почну да губе облик. Када је угрожен структурни интегритет срца, скуп протеина брзо се натапа како би се уклонили пукотине у темељима.
Једно од најмоћнијих средстава на располагању срцу је винкулин - протеин сличан супер лепку ћелија. Како ћелије у зидовима срчаног доба почињу да се одвајају једна од друге и умиру, што отежава срцу да изврши сваки ритмички притисак. Винцулин усидрава ћелије једна у другу и у околни матрикс који омогућава срцу да комуницира са спољним окружењем. Овај протеин постаје све потребнији након вишенедељног стреса на мишићима, а производња се повећава у срцу с годинама, омогућавајући ћелијама да закрпе раздор у стареном ткиву. И глодавци и људи са сломљеним копијама гена винкулина имају нарочито висок ризик од затајења срца касније у животу.
На крају, међутим, преградња иде само толико далеко: код неких, стање нереда надвладава чак и винкулинову обнављајућу моћ, а срце може пропасти. Како се просечни глобални животни век повећава, тако се повећавају и срчане компликације старијих особа. До 2030. године, четвртина Американаца ће бити старија од 65 година. Да би наставили да спречавају настанак срчаних болести у старијој генерацији, развој технологије мора се убрзати како би ишао укорак са људском популацијом.
Да би проучили пресек срчане функције и дуговечности, биоинжињери Аила Сессионс и Адам Енглер одлучили су да искористе алат који је еволуција већ пружила потискујући способност исцељења срца до његових граница.
Пре три године, група вишег аутора Адама Енглера демонстрирала је значај винкулина у одржавању пумпа срца животиња у старости. Након што су показали да старачка срца мишева и примата осим човека производе више винкулина, питала су се какве последице имају нагомилавање винкулина или његово уклањање у потпуности.
Да би заобишли скупе и дуготрајне замке генетски манипулативних глодара или мајмуна, истраживачи су моделирали своје експерименте на воћним мушицама. Са животним веком од нешто више од месец дана, ови инсекти у неколико недеља могу прећи из малолетника у геријатрију. И док склони инсекте доживљавамо као стране штеточине, људи и мухе заправо имају много тога заједничког. Органи воћних муха деле изненађујућу количину структурне сличности са сисарима попут мишева и примата, а више од 80 процената гена који садрже упутства за изградњу срца од мува зрцало се код људи.
„Срца воћних мушица су структурно слична људским ћелијама“, објашњава Енглер. „Али њихова физиологија је тако једноставна. То их чини идеалним за учење. "
Као и код људи, срца старих муха имају тенденцију да пропадају.
У свом оригиналном раду Енглер и његов тим узгајали су сок мува да би покренули производњу винкулина у прекорачење срчаног ткива. Као што се очекивало, срца ојачана са више винкулина остала су јака чак и како мухе остаре, опонашајући ефикасност пумпања здравог ткива.
На Енглерово изненађење, избацивањем додатног винкулина у срцу такође су створени „супервежи“ са невероватно побољшаном дуготрајношћу, понекад и више него удвострученим животним веком. Али док је ово подржавало идеју да је винкулин критичан за подешавање срчаног ткива, истраживачи нису разумели како или зашто ово помаже мушицама да живе дуже.
У настојању да разреши мистерију, водећа ауторица Аила Сессионс пратила је здравље и дуговечност истог соја супервелика из неколико различитих углова. Опет, суперфилми су наџивели своје редовне вршњаке - али Сессионси су такође открили да су такође показали врхунске атлетске способности, користећи своје новонађене моћи како би се пребацили по подовима и скакалирали зидове.
Штавише, попут људских спортиста, суперфилми су били ефикаснији у кориштењу кисеоника и шећера за покретање својих покрета. Кад је Сессионс хранио мухе обележен обликом глукозе, видела је да се шећери из исхране мува преливају у хипер ефикасне путеве који избацују додатно гориво за ћелије. У ствари, ти су супервели изгледали језиво попут дуговечних мува из прошлих радова других група - осим што су те муве доживеле модификације начина живота (попут калоријског ограничења), а не генетске. Иако је винкулиново екстра структурно љепило изнесено само на одређени дио тијела, ова промјена имала је снажне и далекосежне посљедице на укупно здравље.
"Од милиона ћелија [у лету], само 102 ћелије [у срцу] на крају стварају овај системски ефекат, " каже Енглер. "И то нас је прилично изненадило."
Ово је први пут да су истраживачи повезали промене механике ћелија са метаболизмом и могли да дају увид у то како снажно срце одржава здрав метаболизам. Сессионс и Енглер теоретизирају да је све већа разлика у повећаној снази суперлигастог срца. Са више винкулина да би их спојили заједно, ћелијама чак и старијег срца потребно је мање горива да би се ефикасно смањили - што значи да је срце у целини боље у кориштењу енергије. Ово не само да ослобађа шећере за остала ткива, већ и опскрбљује срце да би боље то гориво дистрибуирало по остатку тела. И воила: суперфли издржљивост.
„[Добро је] усредсредити се на живот дуже, али ако је квалитет живота лош, од тога нема користи“, каже Сессионс. "Не само да повећавамо животни век, већ и повећавамо метаболизам и искориштавање енергије касније у животу."
Пошто профили муха које производе винкулин толико подсећају на оне, рецимо, калорично ограничене муве, Енглер сматра да овај рад снажно поткрепљује налазе других студија о дуговечности. "Пијате истим путевима, само кроз различите механизме - али они постижу исте циљеве", објашњава он.
"Игнорирање улоге крвожилног система у метаболизму је једнострано", додаје Сессионс. "Метаболизам и рад срца иду руку под руку."
У будућем раду Енглеров тим планира да настави да избаци везе између структуре ткива и метаболизма, имајући у виду чињеницу да ове информације једног дана могу допринети синтези лекова који потичу дуговечност - од којих неки могу циљати чак и протеине попут винкулина.
Кристине ДеЛеон-Пеннелл, професорица кардиоваскуларних наука на Медицинском универзитету у Јужној Каролини која није била повезана са истраживањем, хвали рад на отварању нових врата у будућим клиничким контекстима. „С метаболичким синдромима у порасту срчаних болесника, заиста је занимљиво да би винкулин могао бити веза са оним што у ствари видимо на клиници“, каже она и додаје да би то лекарима могло омогућити боље праћење старијих пацијената са ниским нивоом винкулин.
Али Енглер упозорава да је потребно још много посла: далеко смо од капитализације винкулина у срцима људи. „Не покушавамо да сугерирамо да можете узети таблету или да морате да започнете модификацију исхране како бисте дуже одржавали метаболизам“, објашњава он. "И сигурно није извор младости."
ДеЛеон-Пеннелл такође наглашава да би рад требало потврдити код сложенијих организама као што су сисари, пре него што би истраживање могло да напредује.
За сада су још добре вести: мухе се могу узгајати да живе дуже.
Лоше вести? Мухе се могу узгајати да живе дуже.
