Hallmarks of aging – cechy starzenia organizmu #długowieczność

Żyjemy w czasach, w których długość życia człowieka znacząco się wydłużyła, a społeczeństwa na całym świecie ulegają procesowi starzenia. Średnia długość życia globalnie wzrosła z około 67 lat w 2000 roku do ponad 73 lat w 2019 roku. Jednocześnie przybywa osób w starszym wieku – w 2015 roku osoby powyżej 65. roku życia stanowiły ok. 8,5% ludności świata (617 milionów), a prognozy przewidują wzrost tego odsetka do 12% w 2030 i 16,7% w 2050 roku. Takie wydłużenie życia stanowi ogromny sukces medycyny i poprawy warunków życia, ale niesie ze sobą również wyzwania. Wraz z dodatkowymi latami życia często pojawiają się choroby przewlekłe i okresy niesprawności – tzw. okres życia w niepełnym zdrowiu. Według danych WHO, choć zdrowe życie (bez istotnych ograniczeń sprawności) również się wydłuża, to jednak nie tak szybko jak ogólna długość życia. Innymi słowy, żyjemy dłużej, ale nie zawsze w pełni zdrowo. Nic więc dziwnego, że coraz więcej osób interesuje się tym, jak dożyć późnej starości w dobrym zdrowiu – jak zwiększyć nie tylko długość życia (lifespan), ale przede wszystkim długość życia w zdrowiu (healthspan). Starzenie się populacji oznacza, że coraz większa część społeczeństwa boryka się z dolegliwościami związanymi z wiekiem: chorobami serca, cukrzycą, nowotworami, demencją i wieloma innymi. Proces starzenia jest głównym czynnikiem ryzyka dla większości chorób przewlekłych u ludzi. Dlatego naukowcy i lekarze kładą dziś nacisk na podejście zwane gerontoprofilaktyką – staraniem się opóźnić proces starzenia lub złagodzić jego skutki, tak aby wydłużyć okres życia w pełnej sprawności. Jednym z kluczowych elementów takiego podejścia jest styl życia, a zwłaszcza aktywność fizyczna, która – jak coraz więcej badań wskazuje – może istotnie wpłynąć na tempo starzenia się organizmu i zmniejszyć ryzyko chorób wieku podeszłego. 

Starzenie się to uniwersalny proces biologiczny, który dotyka niemal wszystkich żywych organizmów. Najprościej można je opisać jako postępującą z upływem czasu utratę integralności i sprawności organizmu, prowadzącą do stopniowego upośledzenia funkcji poszczególnych układów oraz rosnącej podatności na choroby i zgon. Innymi słowy, wraz z wiekiem nasze ciało traci swoją dawną homeostazę – komórki, tkanki i narządy coraz gorzej radzą sobie z utrzymaniem równowagi wewnętrznej, regeneracją i odpieraniem szkodliwych czynników. Proces ten jest nieuchronny i nieodwracalny, choć u różnych gatunków (a nawet różnych osób) przebiega z różną szybkością. Starzenie się ma wiele wymiarów: obejmuje zmiany fizjologiczne (np. pogorszenie wydolności serca i płuc, zanik mięśni), biochemiczne (np. gromadzenie się uszkodzonych białek, stres oksydacyjny), komórkowe (np. kumulacja uszkodzeń DNA, skracanie się telomerów, senescencja komórek) i funkcjonalne (spadek sprawności ruchowej, poznawczej itd.). W społeczności naukowej przyjęto pewne ramy koncepcyjne nazywane „cechami charakterystycznymi starzenia” (ang. hallmarks of aging). W klasycznym ujęciu wymienia się dziewięć takich głównych mechanizmów starzenia, wspólnych dla różnych organizmów: niestabilność genomu (uszkodzenia DNA), skracanie telomerów, zmiany epigenetyczne regulujące geny, utrata homeostazy białek, zaburzenia szlaków odżywiania komórkowego, dysfunkcja mitochondriów, starzenie komórkowe (senescencja), wyczerpywanie się komórek macierzystych oraz upośledzona komunikacja międzykomórkowa. W najnowszych publikacjach listę tę rozszerza się m.in. o przewlekły stan zapalny i zaburzenia mikrobioty, podkreślając ich znaczenie w starzeniu organizmu. 

Kluczowe jest zrozumienie, że wymienione wyżej procesy narastają z wiekiem i wzajemnie na siebie wpływają, powodując stopniową degradację organizmu. Przykładowo, uszkodzenia DNA i białek prowadzą do dysfunkcji komórek, te z kolei mogą wydzielać czynniki zapalne uszkadzające sąsiednie komórki itd. Starzenie to zatem wieloaspektowa sieć zmian zachodzących na wielu poziomach organizacji biologicznej. Choć starzenie bywa potocznie postrzegane jako coś „zaprogramowanego”, współczesna nauka widzi je raczej jako rezultat kumulowania się drobnych uszkodzeń i zaburzeń regulacji w czasie – a nie prostego genetycznego „włączenia zegara śmierci”. Co ważne, badania nad rozmaitymi organizmami (od drożdży, przez muszki owocowe, po ssaki) ujawniły, że tempo starzenia się podlega kontroli biologicznej – istnieją geny i szlaki biochemiczne, które mogą je przyspieszać lub spowalniać. Oznacza to, że starzenie nie jest całkowicie niezmiennym losem – można na nie wpływać, co daje nadzieję na interwencje wydłużające zdrowe życie.

Z punktu widzenia ewolucji nasuwa się pytanie: skoro długowieczność wydaje się korzystna (im dłużej organizm żyje, tym więcej może mieć potomstwa), to dlaczego natura nie wyselekcjonowała gatunków nie starzejących się?. Odpowiedź kryje się w mechanizmach doboru naturalnego. Klasyczne teorie ewolucyjne starzenia – sformułowane m.in. przez Petera Medawara i George’a Williamsa – wskazują, że siła doboru naturalnego maleje wraz z wiekiem organizmu. Innymi słowy, im osobnik starszy, tym mniejsze ma szanse dożyć sędziwego wieku w warunkach naturalnych (z powodu drapieżników, chorób, wypadków), a więc dobór naturalny niejako „ignoruje” późny okres życia. Cechy czy mutacje, które szkodzą dopiero w starości, nie są skutecznie eliminowane przez selekcję, bo osobnik zwykle i tak wcześniej już przekazał geny potomstwu albo zginął z innych przyczyn. Co więcej, możliwe są mutacje o antagonistycznej plejotropii – takie, które w młodości dają korzyść (zwiększając szanse reprodukcji), a w starości mają efekt szkodliwy. Dobór naturalny faworyzuje je, ponieważ liczy się przewaga we wczesnym okresie życia, nawet kosztem późniejszych problemów zdrowotnych. Przykładem może być wysoka aktywność hormonów czy układów sprzyjających rozrodowi i wydolności w młodości, która jednocześnie przyspiesza zużycie organizmu w późnym wieku. Drugie istotne wytłumaczenie ewolucyjne to tzw. teoria jednorazowej powłoki (disposable soma) autorstwa Thomasa Kirkwooda. Według tej teorii organizm dysponuje ograniczoną pulą zasobów energii i musi dokonać kompromisu między inwestycją w reprodukcję a inwestycją w naprawę i utrzymanie ciała (somy). 

Ponieważ priorytetem ewolucyjnym jest przekazanie genów dalej, gatunki optymalizują wykorzystanie zasobów: więcej energii idzie w wzrost i rozmnażanie kosztem długotrwałego utrzymania perfekcyjnej „konserwacji” ciała. W efekcie z upływem czasu dochodzi do kumulacji uszkodzeń – DNA, białek, błon komórkowych – których organizm nie naprawia w 100%, bo było to mniej priorytetowe niż rozród. Stopniowo akumulowane uszkodzenia przekładają się na starzenie i z czasem śmierć, gdyż „zużyta” powłoka cielesna nie jest już w stanie dalej funkcjonować. Ta teoria znajduje potwierdzenie w wielu obserwacjach – np. gatunki, które inwestują w liczne potomstwo i szybki rozród, zazwyczaj żyją krócej, podczas gdy te o strategii “wolniej, ale lepiej utrzymuj ciało” (jak niektóre ptaki czy ssaki) żyją dłużej. Warto podkreślić, że geny determinujące długowieczność istnieją, ale ich wpływ jest złożony. Szacuje się, że czynniki genetyczne odpowiadają za ok. 20–25% wariacji długości życia człowieka, reszta to wpływ środowiska i stylu życia.

Moja rozmowa z Venkim Ramakrishnanem (laureat Nagrody Nobla z 2009 r.)
miała miejsce w marcu 2025 i odbyła się dzięki uprzejmości Wydawnictwa PWN.
https://www.instagram.com/p/DL6rUSBIgCi/

LITERATURA:

1.Loss of coordination between basic cellular processes in human aging. Nature Aging volume 4, pages 1432–1445 (2024), https://doi.org/10.1038/s43587-024-00696-y

2.Longevity studies in GenomEUtwin. Twin Res 2003, doi:10.1375/136905203770326457

3.Hallmarks of aging: An expanding universe. Cell 2023, doi:10.1016/j.cell.2022.11.001

Scroll to Top