seminar - dolgoživost, zaviranje staranja in kvaliteta življenja

12
UNIVERZA V LJUBLJANI BIOTEHNIŠKA FAKULTETA ODDELEK ZA BIOLOGIJO Nejc DRAGANJEC DOLGOŽIVOST, ZAVIRANJE STARANJA IN KVALITETA ŽIVLJENJA SEMINARSKA NALOGA PRI PREDMETU EMBRIOLOGIJA Molekulska in funkcionalna biologija MSc Mentor: prof. dr. Boris BULOG Ljubljana, 2013

Upload: nejc-draganjec

Post on 24-Jul-2015

52 views

Category:

Science


7 download

TRANSCRIPT

Page 1: SEMINAR - Dolgoživost, zaviranje staranja in kvaliteta življenja

UNIVERZA V LJUBLJANI

BIOTEHNIŠKA FAKULTETA

ODDELEK ZA BIOLOGIJO

Nejc DRAGANJEC

DOLGOŽIVOST, ZAVIRANJE STARANJA INKVALITETA ŽIVLJENJA

SEMINARSKA NALOGA PRI PREDMETUEMBRIOLOGIJA

Molekulska in funkcionalna biologija MSc

Mentor: prof. dr. Boris BULOG

Ljubljana, 2013

Page 2: SEMINAR - Dolgoživost, zaviranje staranja in kvaliteta življenja

Draganjec N. Dolgoživost, zaviranje staranja in kvaliteta življenja.Semin. naloga. Ljubljana, Univ. v Ljubljani, Biotehniška fakulteta, Oddelek za biologijo, 2013

II

KAZALO

Povzetek III

1 Uvod 1

2 Gerontologija 22.1 Ultimativni razlogi – evolucijski izvor senescence organizma . . . . . . . 22.2 Proksimativni razlogi – modeli in mehanizmi senescence . . . . . . . . . 3

3 Zaviranje staranja 43.1 Antioksidanti v prehrani . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43.2 Farmakološki antioksidanti . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53.3 Hormeza . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6

3.3.1 Kalorična restrikcija . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73.3.2 Ksenohormeza in hormetini . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73.3.3 Zmerna vadba in telesna aktivnost . . . . . . . . . . . . . . . . 8

5 Viri 9

Page 3: SEMINAR - Dolgoživost, zaviranje staranja in kvaliteta življenja

Draganjec N. Dolgoživost, zaviranje staranja in kvaliteta življenja.Semin. naloga. Ljubljana, Univ. v Ljubljani, Biotehniška fakulteta, Oddelek za biologijo, 2013

III

POVZETEK

V zadnjih nekaj letih smo bili priča vrtincu razvoja razumevanja osnovnih konceptovbiologije staranja. Med drugim so bili razviti kemični oponašalci kalorične restrikcije,ki dokazano upočasni staranje pri sesalcih. Dosežen je bil velik napredek v kontroli-ranju staranja pri sesalcih preko S6K1 in TOR poti. Po eni strani je bilo dokazanoupočasnjevanje staranja s TOR inhibitorjem rapamicinom, po drugi strani pa je nekajštudij podalo rezultate, ki nasprotujejo ustaljeni resveratrol-sirtuin-kalorična restrikcija-staranje paradigmi (Anderson in Weindruch, 2013; Gems in Partridge, 2013; Martin,2011; Selman in Withers, 2011).

Oksidativni stres ima v procesih staranja dvojno vlogo. Močan oksidativni stres staranjepospešuje, blag in ponavljajoč oksidativni stres pa življenjsko dobo organizmu podaljšuje.Inovativni pristop k zaviranju staranja predstavlja manipulacija endogenih celičnihobrambnih mehanizmov, kot je npr. antioksidativni odziv, preko planirane diete alipreko farmakoloških antioksidantov in/ali hormetinov. Pregled raziskav je razkril nekajključnih korakov in napotkov za zaviranje staranja:1. Zmanjševanje kaloričnega vnosa a hkrati skrb, da ne pride do podhranjenosti.2. Prehrana s hormetini bogatimi živili (sadje in zelenjava).3. Uporaba prehrambenih dodatkov s hormetini (npr. resveratrolom).4. Redna a zmerna fizična aktivnost in hkrati izogibanje naporni in izčrpavajoči vadbi.5. Izogibanje toksičnim koncentracijam škodljivih snovi (npr. težke kovine) (Andersonin Weindruch, 2013; Gaman et al., 2011; Martin, 2011).

Ključne besede: staranje, dolgoživost, senescenca, genetika, TOR, zaviranje staranja,antioksidanti, hormetini, hormeza, kalorična restrikcija resveratrol, oksidativni stres,redoks metabolizem, ROS, gerontologija

Page 4: SEMINAR - Dolgoživost, zaviranje staranja in kvaliteta življenja

Draganjec N. Dolgoživost, zaviranje staranja in kvaliteta življenja.Semin. naloga. Ljubljana, Univ. v Ljubljani, Biotehniška fakulteta, Oddelek za biologijo, 2013

1

1 UVOD

Biološka osnova in pomen staranja ostajata dva velika izziva znanosti. Evolucijskiteoretik George Williams je nekoč zapisal: “Neverjetno je, da po na prvi pogledčudežnem dejanju morfogeneze metazoj ne bi bil sposoben precej enostavnejšega opravilavzdrževanje že ustvarjenega” (Rando, 2013). Temeljni kamen modelov staranja je očitnain izredna razlika med povprečno in maksimalno življenjsko dobo med osebki vrste.Razlika lahko presega celo faktor 5 in se razpenja od nekaj dni do stoletij. Te velikerazlike so neločljivo povezane z genetskimi zapisi, ki narekujejo rast in plodnost osebka.Čeprav so opazne splošne povezave med dolgoživostjo in anatomskimi in fiziološkimiznačilnostmi, kot sta npr. velikost in metabolna aktivnost, pa vendarle obstajajoštevilne in pomembne izjeme, ki kažejo na kompleksnost procesov staranja (Rando, 2013;Martin, 2011). Nekaj najbolj sprejetih pogledov na vprašanje zakaj in eksperimentalnopotrjenih modelov, kako se staramo, je predstavljenih v prvem poglavju (Gerontologija)te seminarske naloge.

V drugem delu seminarske naloge (Zaviranje staranja) so predstavljeni nekateri najboljeraziskani pristopi, ki dokazano zavirajo staranje ali omogočajo “zdravo” senescenco, torejstaranje brez s staranjem povezanih obolenj (pešanje kognitivnih sposobnosti, izgubamišične mase, onkološka obolenja . . . ). Raziskan bo klasični pristop kontrole redoksmetabolizma in oksigeniranih bioloških molekul, ki so posledica le-tega. Predstavljen jetudi novejši koncept hormeze, ki je pozitivni učinek sicer škodljivih snovi v majhnihkoncentracijah (Gaman et al., 2011).

Slika 1: (a) Oksidativna teorija staranja je bila desetletja zelo vplivna, a nove študije namigujejo,da je takšna razlaga napačna. (b) Teorija molekulskih poškodb v širšem pomenu predlaga, da ROSniso glavni razlog molekulskih poškodb, ki so v ozadju staranja. (c) Staranje ni posledica molekulskihpoškodb, ampak drugačne disfunkcije. (Gems in Partridge, 2013)

Page 5: SEMINAR - Dolgoživost, zaviranje staranja in kvaliteta življenja

Draganjec N. Dolgoživost, zaviranje staranja in kvaliteta življenja.Semin. naloga. Ljubljana, Univ. v Ljubljani, Biotehniška fakulteta, Oddelek za biologijo, 2013

2

2 GERONTOLOGIJA

2.1 ULTIMATIVNI RAZLOGI – EVOLUCIJSKI IZVOR SENESCENCE ORGANIZMA

Iskanje odgovora na vprašanje “Zakaj?” spada na področje evolucijskih teoretikov.Pogled na razloge in pomen staranja močno oblikuje predpostavka priznanega genetikain evolucijskega biologa Theodosius Dobzhansky-ja, ki je v enem izmed svojih najboljznanih esejev zapisal: “. . . nič v biologiji ni smiselno, razen v luči evolucije . . . ” (Rando,2013).

Čeprav proksimativni razlogi še vedno ostajajo nepopolnoma pojasnjeni, so ultimativnirazlogi danes dobro razloženi. August Weismann in Alfred Russel Wallace sta predlagala,da se je staranje evolucijsko razvilo kot mehanizem odstranjevanja poškodovanih inostarelih osebkov in s tem mehanizem zmanjševanja tekmovanja za omejene vire. Todatakšen evolucijski mehanizem bi zahteval skupinsko selekcijo na nivoju populacije, karrazlago dela neverjetno (Gems in Partridge, 2013; Martin, 2011).

Danes razumemo, da je evolucijski izvor staranja rezultat zmanjšanja vpliva naravneselekcije na vzdrževanje fitnesa in upiranja škodljivim vplivom v kasnejših življenjskihstadijih organizmov. Naravna selekcija pa lahko pleiotropne gene, ki mlademu osebkufitnes dvigujejo, v kasnejših življenjskih stadijih (običajno po reprodukcijski dobi) paintenzivno zmanjšujejo, celo fiksira (npr. precejšen delež onkogenov) (Gems in Partridge,2013; Martin, 2011).

Teorija odvečne some (disposable soma) je trenutno najbolj sprejeta teorija, ki združujetako evolucijski (ultimativni) kot tudi proksimativni (mehanistični) pogled na staranje.V proksimativni del teorija vključi “poškodba/vzdrževanje” paradigmo staranja, kiprivzema, da je somatsko vzdrževanje energetsko in presnovno potrošno. Glede nato da se organizmi tipično razvijejo v zelo spremenljivem okolju z omejenimi viri, jeoptimizirana razdelitev virov na dva dela, na rast in reprodukcijo na eni strani insomatsko vzdrževanje (zagotavljanje dolgoživosti) na drugi strani, zelo smiselna. Gledena stopnjo ekstrinzične smrtnosti bo organizem v somatsko vzdrževanje vložil ravnozadostno količino sredstev, da bo preživel do konca reproduktivne dobe. Posledica jekratkoživa (odvečna) soma (Gems in Partridge, 2013; Martin, 2011).

Čeprav je obratno sorazmerje med reprodukcijo in življenjsko dobo v živalskem svetu po-gosto (npr. Drosophila sp.), ostaja nejasno, ali se ga lahko resnično pripiše razdeljevanjuvirov med reprodukcijo in somatičnim vzdrževanjem. Mnoge študije kalorične restrikcijeso namreč pokazale, da so učinki zmanjšanega vnosa kalorij na dolžino življenja inna plodnost medsebojno lahko nepovezani (Anderson in Weindruch, 2013; Gems inPartridge, 2013; Gaman et al., 2011; Martin, 2011).

Page 6: SEMINAR - Dolgoživost, zaviranje staranja in kvaliteta življenja

Draganjec N. Dolgoživost, zaviranje staranja in kvaliteta življenja.Semin. naloga. Ljubljana, Univ. v Ljubljani, Biotehniška fakulteta, Oddelek za biologijo, 2013

3

2.2 PROKSIMATIVNI RAZLOGI – MODELI IN MEHANIZMI SENESCENCE

Odgovor na vprašanje “Kako?” prinaša razumevanje osnovnih procesov, ki pripeljejodo propada sistemov vzdrževanja – vse od najmanjšega nivoja molekul do celotnegaorganizma – posledico česar imenujemo staranje (Rando, 2013).

Čeprav je splošno sprejeto, da staranja ne vodi vnaprej določen genetski zapis, vseenoni dvoma, da ima presek genetsko določenih procesov in okoljskih faktorjev izredenvpliv na hitrost in obseg staranja posameznika znotraj vrste in seveda na razlike vstaranju med vrstami. Celo genetsko identični osebki, ki živijo v praktično identičnemokolju, imajo zelo različne življenjske dobe. To namiguje na stohastično komponentonad genetskimi in okoljskimi faktorji, ki pomembno vpliva na potek staranja. Tavariabilnost prav tako namiguje na to, da staranje ni brezizhodni proces in da je naodziv celic, tkiv in organizma na okoljski stres mogoče vplivati ter posledično zamaknitipropad homeostatskih mehanizmov, ki v končni fazi pripelje do starajočega se fenotipa(Rando, 2013; Martin, 2011; Selman in Withers, 2011).

Ta opazovanja so podprta tudi s poskusi genetskih mutacij in posegi v okolje, predvsemv obliki zmanjšanja kaloričnega vnosa. V mnogih primerih se je v takšnih poskusihmaksimalna življenjska doba osebkov podaljšala za nakajkratnik povprečne življenjskedobe znotraj vrste (Anderson in Weindruch, 2013; Rando, 2013; Martin, 2011).

Poznani so že številni geni in signalne poti, katerih mutacije vodijo v podaljševanježivljenja. Ni presenetljivo, da ima pomembno vlogo pri staranju ravno fenotipskaplastičnost, ki organizmom omogoča hitro preklapljanje med pripravljenostjo na rast inrazmnoževanje, ko je na razpolago dovolj hrane, in na odlaganje razmnoževanja, ko virovv okolju ni zadosti. Glavni mediator te plastičnosti je GH/IGF-1/TOR pot. Mutacije, kivplivajo na GH/IGF-1/TOR in povečajo biosintezo v zgodnjih stadijih življenja, lahko spospešeno rastjo in povečano reprodukcijo povečajo fitnes osebka. Toda takšne mutacijepovečajo tudi hiperfunkcijo in zaostrijo patologije, povezane s hipertrofijo in hiperplazijo,ter posledično pospešujejo staranje. Ta novi pogled pojasnjuje, da propad somepovzroči pretirana biosinteza in ne nepopolno vzdrževanje. Teorija hiperfunkcije dobropojasni rezultate kalorične restrikcije. Nizke količine hrane so povezane z zmanjšanjemprehrambeno-občutljivega signaliziranja (TOR). To zmanjšano signaliziranje posledičnozmanjša tudi biosintezo in celokupno biomaso ter zavre hipertrofijo in hiperplazijo.Rezultat je upočasnitev staranja (Anderson in Weindruch, 2013; Gems in Partridge,2013; Martin, 2011; Selman in Withers, 2011).

Page 7: SEMINAR - Dolgoživost, zaviranje staranja in kvaliteta življenja

Draganjec N. Dolgoživost, zaviranje staranja in kvaliteta življenja.Semin. naloga. Ljubljana, Univ. v Ljubljani, Biotehniška fakulteta, Oddelek za biologijo, 2013

4

3 ZAVIRANJE STARANJA

Ena izmed najbolj sprejetih hipotez staranja je tako imenovana “katastrofa smeti” ozi-roma akumulacija poškodovanih molekul, oksidiranih proteinov, delov DNA, lipidnihperoksidov . . . Zato predstavlja pomemben trend v strategijah zaviranja staranja prepre-čevanje nabiranja ali celo “čiščenje” že akumuliranih oksidativno spremenjenih molekuls stimulacijo vzdrževalnih in popravljalnih mehanizmov preko hormeze. Obetavnipristop k zaviranju staranja in doseganju “zdrave” senescence predstavlja večkratnoizpostavljanje različnim blažjim oblikam stresa (kalorična restrikcija, zmerna telesnaaktivnost in prehranski ali farmakološki hormetini) (Anderson in Weindruch, 2013;Gaman et al., 2011).

Tudi redoks mehanizem je bil že dolgo kandidat za ključnega igralca v procesu staranjain razvoja s starostjo povezanih bolezni. V podaljševanje življenja je tako vključenatudi prehrambena in farmakološka manipulacija redoks metabolizma (Gaman et al.,2011).

Obe kategoriji (vplivanje na redoks metabolizem in učinek hormeze) nista med sebojpopolnoma ločeni in se pogosto prekrivata. Na primer antioksidanti so hkrati hormetiniin istočasno imajo močan vpliv na redoks metabolizem (Gaman et al., 2011).

3.1 ANTIOKSIDANTI V PREHRANI

Dokazi za povezavo med dolgoživostjo in prehrano so številni. Populacije iz otočjaOkinave in mediteranskega podeželja, katerih prehrano sestavljajo predvsem zelenjava,sadje, olivno olje, ribe in tradicionalne začimbe, bogate z antioksidanti, dosegajonadpovprečno življenjsko dobo, kar namiguje na terapevtski učinek antioksidantov innjihov potencial zaviranja staranja. Pri tem verjetno sodelujejo tudi drugi faktorji,predvsem stil življenja, v prehrani pa je poleg velike količine antioksidantov tudi malonasičenih maščob, nizek glikemični indeks in v povprečju nižji kalorični vnos (Gamanet al., 2011).

Prehrambeni dodatek ekstrakta nektarin, resveratrola in Aloe vere je z zmanjšanjemekspresije genov za odgovor na oksidativni stres ali s povečanjem aktivnosti antioksida-tivnih encimov statistično pomembno podaljšal življenje pri Drosophila melanogaster.Tudi kombinacija origana in brusnice je kazala podoben učinek pri mehiški sadni mušiciAnastrepha ludens. Opravljenih je bilo nekaj študij, ki kažejo na podoben odziv pre-hrambenega dodatka antioksidantov pri človeku. Dodatek vitamina E lahko podaljšaživljenje moškim, ki imajo že nadpovprečen vnos vitamina C in kadijo manj kot škatlico

Page 8: SEMINAR - Dolgoživost, zaviranje staranja in kvaliteta življenja

Draganjec N. Dolgoživost, zaviranje staranja in kvaliteta življenja.Semin. naloga. Ljubljana, Univ. v Ljubljani, Biotehniška fakulteta, Oddelek za biologijo, 2013

5

cigaret na dan, za 2 leti. Večji delež zelene in rumene zelenjave v prehrani pa opaznozavira staranje in gubanje kože (Gaman et al., 2011; Selman in Withers, 2011).

Ali antioksidanti podaljšujejo življenjsko dobo, ostaja sporno, toda dejstvo je, daeksogeni antioksidanti zmanjšajo akumulacijo oksidiranih molekul. Npr. prehrambenidodatek s 5 % in 20 % (w/w) prehransko dozo vitamina C in E, cinkom, selenom inbeta-karoteni, je v 15 tednih obnovil redoks homeostazo in izboljšal funkcijo levkocitovz zmanjšanjem nivoja 8-oksi,7,8-dihidro-2’-deoksigvanozina (Gaman et al., 2011; Selmanin Withers, 2011).

Zaradi dobre absorpcije in počasnega izločanja znotraj telesa imajo verjetno medvsemi antioksidanti najpomembnejšo vlogo v staranju neencimski lipofilni antioksidanti.Najverjetneje pa dodajanje antioksidantov prehrani v srednjih letih nima učinka, a bilahko bilo dosti bolj učinkovito pri mlajših organizmih (Gaman et al., 2011).

3.2 FARMAKOLOŠKI ANTIOKSIDANTI

V različnih živalskih modelih je bilo uspešno testiranih že kar nekaj farmakološkihantioksidantov. Po drugi strani so bili rezultati manipulacije genov vpletenih v redoksmetabolizem precej kontroverzni. Splošna pretirana ekspresija SOD (super-oksid dismu-taza) npr. pri glodavcih življenjske dobe ni podaljšala, a je imela pozitiven učinek priDrosophila sp. (Gaman et al., 2011; Selman in Withers, 2011).

Eden izmed takšnih sintetično razvitih antioksidantov je PBN (\alpha -fenil-tert-butil nitron),ki je lovilec prostih radikalov in temelji na nitronih (nitrone-based). PBN brez težav inhitro prodre v večino tkiv in zavre mitohondrijsko proizvodnjo ROS (reaktivne kisikovespojine) in hkrati zavre gensko transdukcijo, ki jo povzroči oksidativni stres. Dodatekje podaljšal tako povprečno kot tudi maksimalno življenjsko dobo miši (Gaman et al.,2011; Selman in Withers, 2011).

NAC (N-acetil cistein) je še eden izmed mnogih farmakološko pridobljenih antioksidantovs pozitivnim in opaznim učinkom detoksikacije ROS in promocijo glutation sinteze. Ževeč kot 40 let se uporablja v klinični praksi in je splošno sprejet kot varen dodatek, celov velikih dozah in dolgotrajnem doziranju. NAC je bil testiran tudi na miših z ATMpomanjkanjem. Za to linijo sta značilna kronični oksidativni stres in pogostost rakavihobolenj. NAC je bistveno podaljšal življenjsko dobo in hkrati zmanjšal tako pogostostkot agresivnost rakavih obolenj (Gaman et al., 2011; Selman in Withers, 2011).

Page 9: SEMINAR - Dolgoživost, zaviranje staranja in kvaliteta življenja

Draganjec N. Dolgoživost, zaviranje staranja in kvaliteta življenja.Semin. naloga. Ljubljana, Univ. v Ljubljani, Biotehniška fakulteta, Oddelek za biologijo, 2013

6

3.3 HORMEZA

Hormeza je odziv prilagajanja, ki ga povzroči nizka doza snovi, ki so v večjih količinahškodljive. To vodi v zvečano funkcionalno zmogljivost celic in celotnega organizma.Ta prekomerna kompenzacija, ki je posledica zmotene homeostaze v rahlo škodljivihpogojih, je ključ do razumevanja mehanizma hormeze. Toksikologija hormezo definirakot odziv, odvisen od količine z značilno J ali U oblikovano krivuljo (Gaman et al.,2011).

Precej novih raziskav kaže, da je zaviranje staranja mogoče doseči s hormezo prekoblagih in periodičnih (a ne resnih in kroničnih) oksidativnih dražljajev. Ta novateorija namiguje, da bi hormeza inducirana z nežnimi oksidativnimi dražljaji lahko bilapovezana z vlogo ROS kot ključnimi signalnimi molekulami, ki promovirajo metabolnozdravje in dolgoživost. Stresi, ki so preverjeno daljšali življenje ali preprečevali sstarostjo povezane bolezni, so: kalorična restrikcija, občasni post, oksidanti, težkekovine, vročinski šok, obsevanje (UV, gama in rentgenski žarki), šport, psihosocialnistres (Anderson in Weindruch, 2013; Gaman et al., 2011).

Slika 2: Hipotetični graf od doze odvisnega hormetičnega odziva na ROS (x-os, navidezne enotekoncentracije). Pozitivne enote na y-osi označujejo pozitivne, negativne enote pa negativne učinke(http://suppversity.blogspot.com/2011/08/n-acetylcysteine-hampers-adaptive.html)

Page 10: SEMINAR - Dolgoživost, zaviranje staranja in kvaliteta življenja

Draganjec N. Dolgoživost, zaviranje staranja in kvaliteta življenja.Semin. naloga. Ljubljana, Univ. v Ljubljani, Biotehniška fakulteta, Oddelek za biologijo, 2013

7

3.3.1 Kalorična restrikcija

Ena izmed najbolje raziskanih sprememb okolja, ki vodi v podaljševanje življenja, jeomejitev kaloričnega vnosa. Pozitivni efekt na življenjsko dobo je poznan že od leta1930 (Rando, 2013). Zmanjšanje kaloričnega vnosa brez podhranjenosti je eden izmednajbolj konsistentnih posegov preprečevanja staranja. Testi na živalih in ljudeh sopokazali, da kalorična restrikcija podaljša življenje. Rezultati 6 mesečne študije sopokazali, da sta se v času zmanjšanega vnosa kalorij izboljšala kar 2 bio-označevalca(biomarker) dolgoživosti (količina inzulina na tešče in telesna temperatura), DNApoškodbe so se zmanjšale in hkrati se bazična koncentracija protein karbonilov nizmanjšala. Poleg tega je predlaganih še precej mehanizmov, ki razlagajo zaviranjestaranja ob kalorični restrikciji: zmanjšana peroksidacija lipidov, povečana učinkovitostpopravljalnih mehanizmov oksidativnega stresa, povečana antioksidativna obramba,zmanjšana proizvodnja prostih radikalov v mitohondrijih itd. (Anderson in Weindruch,2013; Gaman et al., 2011; Selman in Withers, 2011).

Navkljub vsem tem dokazom je veliko raziskovalcev kritičnih do metod kaloričnerestrikcije. Problematični so možni negativni učinki, kot npr. zmanjšana kvalitetaživljenja, hipotenzija, neplodnost, osteoporoza, depresija, razdražljivost itd. (Andersonin Weindruch, 2013; Gaman et al., 2011).

3.3.2 Ksenohormeza in hormetini

Zaradi precejšnjih stranskih in negativnih učinkov kalorične restrikcije so bili razviti noviposegi, ki oponašajo učinke kalorične restrikcije in ostalih stresorjev, a se hkrati izognejotudi negativnim stranskim učinkom. Ti posegi uporabljajo posebne hormezne zaviralcestaranja, poznane kot kemični oponašalci pravega stresa: oponašalec kalorične restrikcije(npr. 2-deoksi-D-glukoza, resveratrol . . . ), vročinskega šoka (kurkumin) . . . Za takšneposege se je uvedel nov izraz ksenohormeza, ki je hormeza, povzročena z biokemičnimisredstvi, v takšnem primeru imenovanimi hormetini. Hormetini zmanjšujejo tveganje zarazvoj s starostjo povezanih bolezni, kot so rak, kardiovaskularna obolenja, diabetes tipa2, nevrološke bolezni . . . in s tem posledično podaljšujejo življenje. Hormetini povzročajoblago obliko stresa in so lahko prehranskega ali farmakološkega izvora (Anderson inWeindruch, 2013; Gaman et al., 2011; Selman in Withers, 2011).

Hormetini prehrambenega izvora lahko predstavljajo velik del koristnih učinkov diete,ki temelji na sadju in zelenjavi. Veliko število kemikalij, ki jih najdemo v takšnihživilih, sproža tipične hormetične odzive. Najbolj znane in raziskane kemikalije inelementi so: vitamini, antioksidanti, polifenoli, makro- in mikrominerali (železo, jod,fluor, selen, baker, cink . . . ), etanol itd. Koristni učinki naštetih in podobnih hormetinov

Page 11: SEMINAR - Dolgoživost, zaviranje staranja in kvaliteta življenja

Draganjec N. Dolgoživost, zaviranje staranja in kvaliteta življenja.Semin. naloga. Ljubljana, Univ. v Ljubljani, Biotehniška fakulteta, Oddelek za biologijo, 2013

8

so tipično posledica s stresom induciranih regulacijskih in popravljalnih poti, vključnoz antioksidativnimi zaščitnimi potmi. Izpostavljenost nizkim koncentracijam nekaterihfotokemikalij (resveratrol, tanična kislina, juglon) inducira močno podaljševanje življenjapri Caenorhabditis elegans, kar je vsaj delno posledica povečane odpornosti na oksidativnistres (Gaman et al., 2011; Selman in Withers, 2011).

V zadnjem času obstaja velik interes po odkrivanju in razvoju farmakoloških hormetinov,sposobnih zaviranja staranja. Pred kratkim so nevrozaščitno vlogo odkrili pri karnitinih(karnitin/acetilkarnitin), ki naj bi bila posledica hormetičnih poti in odzivov. Karnitininamreč modulirajo od redoks odvisne mehanizme, ki nadalje regulirajo tako imenovanevitagene (geni, vpleteni v procese dolgoživosti). Tudi ozon je eden izmed potencialnihhormetinov zaviranja staranja. Kadar je uporabljen v pravilni dozi, spodbuja nastanekROS in posledično krepi antioksidativen odziv, ki lahko popravi nastali oksidativni stres.Med terapijo z ozonom je značilna povečana koncentracija antioksidativnih encimov,kar namiguje na potencial hormetične uporabe (Gaman et al., 2011; Selman in Withers,2011).

3.3.3 Zmerna vadba in telesna aktivnost

Tudi telesna aktivnost in vadba uravnavata proste radikale in vplivata na proces staranjana način, kot ga opisujejo krivulje hormeze. Oba skrajna konca hormetične krivulje, kipredstavljata neaktivni življenjski stil na eni strani in pretreniranost na drugi strani,prav tako označujeta povišanje v oksidativnem stresu in verjetnost za razvoj s starostjopovezanih bolezni. Medtem pa zmerna telesna aktivnost sproži z ROS nadzorovanoadaptacijo in posledično povišano aktivnost antioksidantov in popravljalnih mehanizmov.Zmanjšanje oksidativnih poškodb zmanjša tudi verjetnost za pešanje funkcij, povezanihs starostjo (zmanjšanje mišične mase, zmanjšanje kognitivnih sposobnosti . . . ) (Gamanet al., 2011).

Page 12: SEMINAR - Dolgoživost, zaviranje staranja in kvaliteta življenja

Draganjec N. Dolgoživost, zaviranje staranja in kvaliteta življenja.Semin. naloga. Ljubljana, Univ. v Ljubljani, Biotehniška fakulteta, Oddelek za biologijo, 2013

9

LITERATURA

Anderson R., Weindruch R. 2013. The caloric restriction paradigm: implications forhealthy human aging 24, 2: 101–106

Gems D., Partridge L. 2013. Genetics of longevity in model organisms: debates andparadigm shifts. Annual review of physiology 75, November: 621–44URL http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/23190075

Rando T.a. 2013. The ins and outs of aging and longevity. Annual review of physiology75, 4: 617–9URL http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/23398156

Gaman L., Stoian I., Atanasiu V. 2011. Can ageing be slowed?: Hormetic and redoxperspectives. Journal of medicine and life 4, 4: 346–51URL http://www.pubmedcentral.nih.gov/articlerender.fcgi?artid=3227150&tool=pmcentrez&rendertype=abstract

Martin G.M. 2011. The biology of aging: 1985-2010 and beyond. FASEB journal :official publication of the Federation of American Societies for Experimental Biology25, 11: 3756–62URL http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/22046003

Selman C., Withers D.J. 2011. Mammalian models of extended healthy lifespan.Philosophical Transactions of the Royal Society of London. Series B, Biologicalsciences 366, 1561: 99–107URL http://www.pubmedcentral.nih.gov/articlerender.fcgi?artid=3001304&tool=pmcentrez&rendertype=abstract