Nature dergisinde 21 Ekim'de yayımlanan yeni bir araştırma, ılımlı soğuğun yaşam süresini uzatmasının ardındaki metabolik mekanizmayı ortaya koydu. Çalışmaya göre soğuk, kas dokusunda dihidrobiopterin (BH2) adlı maddenin üretimini artırıyor; bu madde diğer dokulara taşınarak protein dengesinin korunmasına ve dokuların yaşlanma sürecinde sağlıklı kalmasına katkıda bulunuyor.
Almanya'daki Köln Üniversitesi'nden moleküler biyolog David Vilçez, ılımlı düşük sıcaklıkların kas dokusunda sentezlenen, depolanan ve daha sonra salınan BH2 üretimini belirgin biçimde artırdığını söyledi. Vilçez, BH2'nin ardından vücudun diğer bölgelerine ulaşarak protein dengesinin korunmasına yardımcı olduğunu ve yaşlanma boyunca doku sağlığına katkıda bulunduğunu belirtti.
Bilim insanları bir asırdan uzun süredir düşük sıcaklıkların solucanlar, sinekler, balıklar ve kemirgenler dahil hayvanların yaşam süresini uzattığını biliyordu; ancak soğuğun bu etkiyi nasıl oluşturduğu tam olarak açıklanamamıştı. Araştırmacılar önceleri bunun pasif termodinamik etkilerden kaynaklandığını varsayıyordu. Yeni bulgular ise soğuğun yaşam süresini uzatmasının, organizmada belirli biyolojik mekanizmaları harekete geçiren ve canlıların hayatta kalmasına yardımcı olan aktif olarak düzenlenen bir süreç olduğuna işaret ediyor.
Vilçez ve ekibi birkaç yıl önce, düşük sıcaklıkların Caenorhabditis elegans adlı nematotta zararlı protein birikimlerinin temizlenmesini sağladığını ortaya koymuştu. Soğuk bu sırada, protein atıklarını parçalayan proteazom adlı hücresel yapıları etkinleştiriyor.
Yeni araştırmada bilim insanları, organizma boyunca iletilen ve bu tür tepkileri başlatan sinyalleri inceledi. Metabolik süreçler sırasında oluşan küçük moleküller olan metabolitlerin bu süreçte rol oynayabileceğini varsaydılar.
Nematotlarla yapılan deneylerde, bu solucanların yaşam süresini uzatan 15 santigrat derecelik ılımlı düşük sıcaklıklara maruz bırakılmanın CAT-4 enziminin üretimini artırdığı belirlendi. Bu süreç büyük ölçüde solucanların kaslarında gerçekleşiyor ve BH2 metabolitinin oluşumunu tetikliyor.
Üretildikten sonra BH2 diğer dokulara taşınıyor ve burada tetrahidrobiopterin (BH4) adlı biyoaktif moleküle dönüşüyor. Bu molekül, tirozin amino asidinin üretimini mümkün kılıyor.
Araştırmacılar, bu metabolik yolun bozulmasının soğuğun solucanların yaşam süresi üzerindeki olumlu etkilerini azalttığını tespit etti. Bu da düşük sıcaklıklarda yaşam süresinin uzamasının yalnızca yavaşlayan metabolizmanın pasif bir sonucu olmadığını, kısmen kas hücrelerinde başlayan aktif olarak düzenlenen bir biyolojik süreçten kaynaklandığını gösteriyor.
Ayrı deneylerde bilim insanları, bu metabolik yolun Huntington hastalığını incelemek için kullanılan nematot modelinde zararlı proteinlerin kümelenmesini önleyerek protein dengesinin, yani proteostazın korunmasına da katkıda bulunduğunu ortaya koydu.
Vilçez, sonuçların kas gibi tek bir dokuyu hedef almanın tüm organizma için koruma sağlayabileceğine işaret ettiğini belirterek bunun terapötik yaklaşımların geliştirilmesi için yeni olanaklar sunduğunu ifade etti.
Araştırmanın belki de en ilginç bulgusu, bilim insanlarının bu metabolik yolu etkinleştirmek için düşük sıcaklıkların hiç de gerekli olmadığına dair kanıtlar bulması oldu. Nematotların kaslarında CAT-4 düzeyini genetik olarak artıran bilim insanları, normal hatta daha yüksek sıcaklıklarda bile solucanların yaşam süresini uzatmayı başardı. Bu da soğuğun bazı yararlı etkilerinin vücut sıcaklığı düşürülmeden de elde edilebileceğine işaret ediyor.
Vilçez, bu maddenin eklenmesinin standart ve daha yüksek sıcaklıklarda bile yaşam süresini belirgin biçimde uzatmasının kendilerini şaşırttığını söyledi. İnsan hücreleriyle yapılan ileri deneylerin, vücut sıcaklığını değiştirmeye gerek kalmadan soğuğun yararlı etkilerini taklit edebilecek tedaviler aramaları konusunda kendilerini cesaretlendirdiğini belirtti.
Huntington hastalığı ve amiyotrofik lateral skleroz (ALS) ile ilişkili proteinler geliştirmek üzere genetik olarak değiştirilmiş insan hücreleriyle yapılan ayrı deneylerde, BH2 eklenmesinin anormal protein birikimini azalttığı görüldü. Bir başka deney ise BH2 ve tirozin eklenmesinin, ALS ile bağlantılı mutasyon taşıyan insan motor nöronlarında programlanmış hücre ölümü göstergelerini azalttığını ortaya koydu. Bu da söz konusu metabolik yolun nörodejeneratif hastalıklara karşı korunmaya da yardımcı olabileceğine işaret ediyor.
Bu sonuçlar şimdilik yalnızca nematotlar ve insan hücreleriyle yapılan deneylerden elde edildi. Bu etkilerin insanlarda güvenle nasıl uygulanabileceğinin değerlendirilmesi için çok daha fazla araştırmaya ihtiyaç var.
Yine de sonuçlar, bilim insanlarının soğuğun uzun yaşama nasıl katkıda bulunduğunu anlamaya giderek yaklaştığını gösteriyor. Bir gün bu mekanizmayı kullanarak soğuğun yararlı etkilerini taklit eden tedaviler geliştirmeleri mümkün olabilir.
