Kada je riječ o zdravlju, nisu sve temperature podjednako dobre za organizam.

Foto: ilustracija, Pixabay

Istraživanja ukazuju na to da niske temperature na neobjašnjiv način mogu da doprinesu dugovječnosti, ubrzavajući metabolizam i ostvarujući pozitivne efekte na ćelijskom nivou. S druge strane, čini se da prekomerna izloženost visokim temperaturama nema povoljan uticaj na ljudski organizam. Ali šta je to u hladnoći što je čini toliko korisnom u poređenju sa toplotom?

U novoj studiji objavljenoj u časopisu Nejčer, istraživači su otkrili mehanizam koji doprinosi ovom efektu, a pokreće ga metabolička supstanca koja se naziva dihidrobiopterin (BH2).

„Uzbuđeni smo što možemo da pokažemo da umjereno niske temperature podstiču značajnu proizvodnju određenog metabolita, BH2, koji se sintetiše, skladišti i potom oslobađa iz mišićnog tkiva. BH2 zatim dospijeva u druge djelove tjela, gdje pomaže u održavanju ravnoteže proteina i doprinosi zdravlju tkiva tokom starenja“, kaže molekularni biolog Dejvid Vilčez sa Univerziteta u Kelnu u Njemačkoj.

Iako naučnici već više od jednog vijeka znaju da niske temperature produžavaju životni vijek životinja, uključujući crve, muve, ribe i glodare, istraživačima do sada nije bilo sasvim jasno na koji način hladnoća ostvaruje taj efekat.

Naučnici su prvobitno pretpostavljali da je riječ o pasivnim termodinamičkim efektima. Međutim, novija istraživanja ukazuju na to da je produženje životnog vijeka pod uticajem hladnoće aktivno regulisan proces u organizmu, koji pokreće određene biološke mehanizme i pomaže organizmima da prežive.

Prije nekoliko godina, Vilčez i njegove kolege otkrili su da niske temperature dovode do uklanjanja štetnih nakupina proteina kod nematode Caenorhabditis elegans. Hladnoća pritom aktivira ćelijske strukture poznate kao proteazomi, koje razgrađuju proteinski otpad.

U novom istraživanju naučnici su ispitivali signale koji se prenose kroz organizam i pokreću takve reakcije. Pretpostavili su da bi u tome mogli da učestvuju metaboliti – mali molekuli koji nastaju tokom metaboličkih procesa.

U eksperimentima sa nematodom istraživači su utvrdili da izlaganje umjereno niskim temperaturama od 15 stepeni Celzijusa, koje produžavaju životni vijek ovih crva, povećava proizvodnju enzima CAT-4. Taj proces se najvećim dijelom odvija u mišićima crva i podstiče stvaranje metabolita BH2.

Nakon što se proizvede, BH2 se prenosi u druga tkiva, gdje se pretvara u bioaktivni molekul koji se naziva tetrahidrobiopterin (BH4). On omogućava proizvodnju aminokiseline tirozin.

Istraživači su utvrdili da narušavanje ovog metaboličkog puta umanjuje pozitivne efekte hladnoće na životni vijek crva. To ukazuje na to da produženje životnog vijeka pri nižim temperaturama nije samo pasivna posledica usporenog metabolizma, već je djelimično rezultat aktivno regulisanog biološkog procesa koji počinje u mišićnim ćelijama.

U odvojenim eksperimentima naučnici su otkrili da ovaj metabolički put doprinosi i održavanju ravnoteže proteina, odnosno proteostaze, sprečavajući grupisanje štetnih proteina u modelu nematode koji se koristi za proučavanje Hantingtonove bolesti.

„Ovi rezultati ukazuju na to da bi ciljano djelovanje na samo jedno tkivo, poput mišića, moglo da obezbijedi zaštitu čitavog organizma. To otvara nove mogućnosti za razvoj terapijskih pristupa“, navodi Vilčez.

Možda je najzanimljivije otkriće to što su istraživači pronašli dokaze da niske temperature uopšte nisu neophodne za aktiviranje ovog metaboličkog puta.

Genetskim povećanjem nivoa CAT-4 u mišićima nematoda, naučnici su uspjeli da produže njihov životni vijek čak i pri uobičajenim ili višim temperaturama. To ukazuje na mogućnost da se pojedini korisni efekti hladnoće postignu i bez snižavanja telesne temperature.

„Zaista nas je iznenadilo što je dodatak ove supstance značajno produžio životni vek čak i pri standardnim i višim temperaturama. Dalji eksperimenti na ljudskim ćelijama ohrabruju nas da potražimo terapije koje bi mogle da oponašaju korisne efekte hladnoće, bez potrebe za promenom tjelesne temperature“, kaže Vilčez.

U odvojenim eksperimentima sa ljudskim ćelijama, koje su genetski modifikovane tako da razvijaju proteine povezane sa Hantingtonovom bolešću i amiotrofičnom lateralnom sklerozom (ALS), istraživači su utvrdili da dodavanje BH2 smanjuje nagomilavanje abnormalnih proteina.

Pored toga, jedan drugi eksperiment pokazao je da dodavanje BH2 i tirozina smanjuje pokazatelje programirane ćelijske smrti u ljudskim motornim neuronima koji nose mutaciju povezanu sa ALS-om. To ukazuje na mogućnost da bi ovaj metabolički put mogao da pomogne i u zaštiti od neurodegenerativnih bolesti.

Važno je naglasiti da su ovi rezultati za sada dobijeni samo u eksperimentima sa nematodama i ljudskim ćelijama. Biće potrebno još mnogo istraživanja prije nego što se bude moglo razmatrati kako bi ovi efekti mogli bezbjedno da se primijene kod ljudi.

Ipak, rezultati pokazuju da su naučnici sve bliže razumjevanju načina na koji hladnoća doprinosi dugovječnosti. Moguće je da će jednog dana uspjeti da iskoriste taj mehanizam i razviju terapije koje oponašaju njene korisne efekte.