Yaşlanmadaki Hücre Mekanizmasının Anlaşılmasında Kalori Kısıtlamasına Genel Bakış


Esengül Öztürk - Moleküler Biyoloji ve Genetik Bölümü, Çanakkale Onsekiz Mart Üniversitesi

Yaşlanma, zamanın ilerleyen etkisine bağlı olarak, tüm organizmalarda ortaya çıkan, canlının tüm yaşamı boyunca devam eden biyolojik bir süreç olup, ilerleyici işlev kaybına neden olan önemli bir kavram olarak karşımıza çıkmaktadır. Bu biyolojik süreç hücrelerden başlayarak doku ve organlarla devam etmekte ve en sonunda da canlının ölümü ile sonuçlanmaktadır.


Yaşlanmanın başlangıcı olan hücresel yaşlanmanın sebepleri arasında ise, protein azalması, telomerin yıpranması, mitokondriyal gen hasarı, kök hücre tükenmesi sayılabilir.[1] Canlının diğer organlarında olduğu gibi, beyninde de fonksiyonel yetenekleri yaşlanma sırasında kademeli olarak azalır. Beyin yaşlanması olarak adlandırdığımız bu ifade, hem bilişsel hem de motor nöronlarda gerçekleşen bir süreç olup Alzheimer (AD) ve Parkinson hastalığı (PD) gibi nörodejeneratif bozuklukların temelini oluşturmaktadır.[2] Dünya genelinde yaşlılarda ciddi sağlık sorunu yaratan bu hastalıklar, beyin yaşlanması ile ilgili araştırmalar yapılması adına kritik öneme sahiptir.


Yaşlanma ve ilişkili hastalıkları engellemek için çeşitli çalışmalar yapılmaktadır. Örneğin,

2009 yılında yayınlanan bir çalışmada, Rapamycin ilacının yaşamın sonraki dönemlerinde uygulandığında farelerin ömrünü uzattığı belirlenmiştir. Ancak Rapamycin, bir anti kanser ilacı olup ciddi yan etkiler barındırmaktadır.[3] Bunun yanı sıra uzun süredir araştırmaları devam eden bir diğer çalışma kök hücre tedavisidir. Ancak, yetişkin kök hücrelerin farklılaşma yeteneği olmadığından bu çalışma da henüz yaşlanmaya ait hastalıkların önüne geçilebilmesi için yeterli değildir.[4]

Bu noktada yaşlanma ile ilgili en dikkat çekici araştırma, kalori kısıtlamasıdır.

“Kalori Kısıtlaması” (CR) yetersiz beslenme veya temel besinlerden yoksun bırakma olmadan kısıtlanması yani günlük kalori alımını azaltarak, bu miktarı belirli bir seviyede tutmak anlamına gelir ve farklı biçimlerde (aralıklı oruç gibi) uygulanmaktadır.[3]


Bu çalışmanın dikkat çekici olmasının sebebi, biyolojik yaşlanma oranını sürekli olarak azaltan, aynı zamanda hem ortalama hem de maksimum yaşam süresini uzatan ve bugüne kadar bilinen tek müdahale olmasıdır. Ancak, Alzheimer ve Parkinson hastası olan insanlarda kalori kısıtlanmasında ciddi problemler yaşanmaktadır. Bunun sebebi, hasta bireyler kendileri için belirlenen kalori miktarına uymamakta ve dolayısıyla yapılan çalışmalarda diyet verileri ile yaşlanma oranı arasında çelişkiler yaşanmaktadır.[3] Dolayısıyla, hasta bireylerde herhangi dış bir müdahale olmaksızın yapılan kalori kısıtlaması oldukça yetersiz bir çalışma olup beyin yaşlanmasındaki ilerlemenin önüne geçilememektedir.


İlerleyen süreçte araştırmacılar, kalori kısıtlamasının yaşlanmaya ait olumlu etkilerini anlamak için yaşlanmayla ilişkili hücre mekanizmaları üzerinde çalışmalarda bulunmuştur.

2020 yılının başlarında Cell dergisinde yayınlanan bir makalede Sprague Dawley sıçanları kullanarak önemli bir araştırmaya imza atılmıştır. Bu çalışmada sıçanlar üç sınıfa ayrılarak belirli parametrelerle deneyler gerçekleştirilmiştir.


Şekil 1:Deneyde kullanılan sıçanların sınıflandırılması[5]

Bu üç sınıf;

1.Young Ad libitium (Y-AL):Serbestçe yiyen genç

2.Old Ad libitium (O-AL): Serbestçe yiyen yaşlı

3.Old Calori Restriction (O-CR):Yaşlı kalori kısıtlaması uygulanan sıçanlardır.



Yapılan deneylerde serbestçe yiyen genç ve yaşlı sıçanlara herhangi bir müdahale yapılmamış olup sadece yaşlı kalori kısıtlaması uygulanan sıçanlarda diyet uygulanmıştır. Sıçanların kilo değişiklikleri ve kandaki şeker seviyeleri karşılaştırılmış hayatta kalma yüzdeleri takip edilmiştir.


Şekil 2: Sıçanlara ait kilo değişim, şeker seviyesi ve hayatta kalma yüzdelerini gösteren grafikler [5]

Elde edilen verilerin sonucunda ise, serbestçe yiyen yaşlı sıçanların, kalori kısıtlaması yapılan yaşlı sıçanlara göre kilo değişiklikleri ve kandaki şeker seviyesi yükselmiş olup; 0-38 ay periyodunda hayatta kalma yüzdesi azalmıştır.[5]


Sonrasında bu hayvanların yaşlanmaya ait hücre mekanizmasını anlamlandırabilmek için farklı organ dokularından hücreler izole edilerek gen analizleri yapılmıştır. Bu organ dokuları; böbrek, karaciğer, deri , kemik, iskelet kası gibi dokulardır. Bu dokulardan elde edilen verilerden yaşlanmayla ilişkili hastalıklara doğrudan etkisi olan beyinde hücre çekirdeği izole ederek üç sıçan kategorisine ait 159 farklı ifade edilen gen (DEG) tespit edilmiş olup 12 tanesi kurtarıcı gen olarak belirlenmiştir.[5]


Kalori kısıtlaması ve beyin yaşlanması ile ilgili önemli bir araştırma ise zebra balıklarında yapılmıştır. Yapılan çalışmalarda zebra balıklarından yaşlanmaya ait 176 farklı ifade edilen genlerden (DEGs) ikisinin (ALCAM ve GJC2) yaşlanma sürecinde gen ekspresyonunun azaldığı belirlenmiştir.[6]


Yaşlanma uzun yıllardır insanların merak ettiği ve araştırdığı bir konu olup günümüzde de yaşlanmayla ilgili çalışmalar hızla devam etmektedir. Yaşlanmanın beraberinde getirdiği hastalıkların, kesin ve etkili bir tedavisi henüz bulunmamaktadır. Ancak, kalori kısıtlamasının yaşlanmayla ilgili çalışmalarını değerlendirdiğimizde elde edilen verilerin yaşlanmadaki hücre mekanizmalarına ait etkisinin tespit edilmesi oldukça önemlidir. Yaşlanmayla ilişkili çalışmaların ilerlemesi, özellikle Alzheimer ve Parkinson hastalıklarının tedavisinde önemli bir basamak oluşturacaktır.





Referanslar

1. Mattson, Mark P., and Thiruma V. Arumugam. 2018. “Hallmarks of Brain Aging: Adaptive and Pathological Modification by Metabolic States.” Cell Metabolism.

2. Swerdlow, Russell H. 2011. “Brain Aging, Alzheimer’s Disease, and Mitochondria.” Biochimica et Biophysica Acta - Molecular Basis of Disease.

3. Van Cauwenberghe, Caroline, Charysse Vandendriessche, Claude Libert, and Roosmarijn E. Vandenbroucke. 2016. “Caloric Restriction: Beneficial Effects on Brain Aging and Alzheimer’s Disease.” Mammalian Genome.

4. Ho, Anthony D., Wolfgang Wagner, and Ulrich Mahlknecht. 2005. “Stem Cells and Ageing. The Potential of Stem Cells to Overcome Age-Related Deteriorations of the Body in Regenerative Medicine.” EMBO Reports.

5. Ma, Shuai, Shuhui Sun, Lingling Geng, Moshi Song, Wei Wang, Yanxia Ye, Qianzhao Ji, Zhiran Zou, Si Wang, Xiaojuan He, Wei Li, Concepcion Rodriguez Esteban, Xiao Long, Guoji Guo, Piu Chan, Qi Zhou, Juan Carlos Izpisua Belmonte, Weiqi Zhang, Jing Qu, and Guang Hui Liu. 2020. “Caloric Restriction Reprograms the Single-Cell Transcriptional Landscape of Rattus Norvegicus Aging.” Cell. doi: 10.1016/j.cell.2020.02.008.

6. Erbaba, Begün, Özge Pelin Burhan, Naz Şerifoğlu, Bihter Muratoğlu, Fatma Kahveci, Michelle M. Adams, and Ayça Arslan-Ergül. 2020. “Zebrafish Brain RNA Sequencing Reveals That Cell Adhesion Molecules Are Critical in Brain Aging.” Neurobiology of Aging. doi: 10.1016/j.neurobiolaging.2020.04.017.





89 görüntüleme0 yorum

Son Paylaşımlar

Hepsini Gör

Türkiye'nin Tek Popüler Genetik Bilim Dergisi

Bezelye Dergi ISSN: 2587-0173

  • Beyaz Facebook Simge
  • Beyaz Instagram Simge
  • White Twitter Icon
  • Icon-gmail
  • kisspng-white-logo-brand-pattern-three-d
  • images
  • medium
  • Dergilik
  • YouTube

© 2019 by Bezelye Dergi