Inima este un uluitor de lucru al unui organ. Cu fiecare minut care trece, inima umană se revarsă pe un galon de sânge care alimentează restul corpului cu oxigen și nutrienți. În viața unei persoane obișnuite, inima va bate de peste trei miliarde de ori, pompând suficient sânge pentru a umple aproximativ 1.200 de piscine olimpice.
După ani grei de muncă, însă, mușchii au tendința să se poarte subțire. Ca un elastic suprasolicitat, inima își pierde în cele din urmă rezistența, crescând constant riscul de insuficiență cardiacă.
Astăzi, oamenii de știință de la Universitatea din California, San Diego raportează că muștele de fructe proiectate pentru a menține niveluri ridicate ale unei proteine de remodelare a inimii se bucură de o durată de viață mult mai lungă. Descoperirile lor sunt primele care leagă modificările structurale ale țesutului muscular de consecințele metabolice care în cele din urmă afectează longevitatea.
În timp ce celulele cardiace nu au capacitatea de regenerare a altor organe precum ficatul, inima vine completată cu un kit de reparație complet. O inimă umană se poate încărca de zeci de ani dincolo de garanția preconizată, implementând o grămadă de metode de rezervă pentru reamenajarea și remodelarea structurilor vechi chiar și atunci când celulele încep să își piardă forma. Când integritatea structurală a inimii este compromisă, o suită de proteine se extrage rapid pentru a repara fisurile din fundație.
Unul dintre cele mai puternice instrumente la dispoziția inimii este legătura - o proteină asemănătoare cu lipiciul celulelor. Pe măsură ce celulele din pereții vârstei inimii încep să se îndepărteze unul de celălalt și să moară, ceea ce îngreunează inima să execute fiecare apăsare ritmică. Vinculin ancorează celulele între ele și în matricea din jur care permite inimii să comunice cu mediul exterior. Această proteină devine din ce în ce mai necesară după decenii de stres asupra mușchiului, iar producția crește în inimă odată cu vârsta, permițând celulelor să pătrundă distrugeri în țesutul îmbătrânit. Atât rozătoarele, cât și pacienții umani cu copii rupte ale genei vinculine prezintă un risc deosebit de mare de insuficiență cardiacă mai târziu în viață.
Cu toate acestea, în cele din urmă, remodelarea nu merge decât până acum: în unele, starea de disrepair copleșește chiar puterea de recondiționare a liginei, iar inima poate eșua. Și pe măsură ce speranța medie de viață globală crește, la fel și preocupările privind complicațiile cardiace ale persoanelor în vârstă. Până în 2030, un sfert dintre americani vor depăși vârsta de 65 de ani. Pentru a continua să prevină apariția bolilor de inimă într-o generație mai veche, dezvoltarea tehnologiei trebuie să accelereze pentru a ține pasul cu populația umană.
Pentru a studia intersecția funcției inimii și a longevității, bioinginerii Ayla Sessions și Adam Engler au decis să utilizeze instrumentele pe care deja le-a furnizat evoluția, împingând capacitatea de vindecare a inimii la limitele sale.
În urmă cu trei ani, grupul autorului principal Adam Engler a demonstrat importanța legăturii în menținerea inimii animalelor care pompează la bătrânețe. După ce au arătat că inimile îmbătrânite ale șoarecilor și primatelor non-umane produc mai multă legămină, s-au întrebat despre consecințele acumulării de ligină sau îndepărtarea completă a acesteia.
Pentru a eluda capcanele costisitoare și consumatoare de timp ale rozătoarelor sau maimuțelor care manipulează genetic, cercetătorii au modelat experimentele lor în muște de fructe. Cu o durată de viață de puțin peste o lună, aceste insecte pot trece de la minor la geriatrie în câteva săptămâni. Și în timp ce avem tendința de a vedea insectele ca dăunători străini, oamenii și muștele au de fapt multe în comun. Organele de muste din fructe au o similaritate structurală surprinzătoare cu mamiferele precum șoarecii și primatele, iar peste 80 la sută dintre gene care conțin instrucțiunile pentru a construi o inimă de muscă sunt oglindite la oameni.
„Inimile cu muște de fructe sunt similare structural cu celulele umane”, explică Engler. „Dar fiziologia lor este atât de simplă. Îi face ideali pentru a studia. ”
Și, la fel ca la oameni, inima muștelor vechi tinde să eșueze.
În munca lor inițială, Engler și echipa sa au creat o tulpină de muște pentru a produce producția de ligină în overdrive în țesutul cardiac. Așa cum era de așteptat, inimile întărite cu mai multă vinculină au rămas puternice chiar și pe măsură ce muștele îmbătrânesc, imitând eficiența de pompare a țesutului sănătos.
Spre surprinderea lui Engler, crearea de legături suplimentare în inimă a creat, de asemenea, „superflies” cu o longevitate remarcabilă, uneori mai mult decât dublarea duratei de viață a muștelor. Dar, deși acest lucru a susținut ideea că vinculina a fost critică pentru o modificare a țesutului cardiac, cercetătorii nu au înțeles cum sau de ce acest lucru a ajutat muștele să trăiască mai mult.
În efortul de a rezolva misterul, autorul principal Ayla Sessions a monitorizat sănătatea și longevitatea aceleiași tulpini de superflii din mai multe unghiuri diferite. Încă o dată, superflele și-au învrednicit colegii obișnuiți, dar, în plus, Ședințele au descoperit că au dovedit, de asemenea, o capacitate atletică superioară, folosindu-și puterile noi pentru a se deplasa pe podele și a scăpa pereții mari.
Ba mai mult, la fel ca sportivii umani, superflourile au fost mai eficiente la utilizarea oxigenului și zahărului pentru a-și alimenta mișcările. Când Sessions a alimentat muștele o formă marcată de glucoză, a văzut că zaharurile din dieta muștelor erau îmbibate pe căi hiper-eficiente care scurgeau combustibil suplimentar pentru celule. De fapt, aceste suflete arătau în mod eronat ca muște de lungă durată ale lucrărilor din alte grupuri - cu excepția acelor muște au suferit modificări ale stilului de viață (precum restricția calorică), nu a celor genetice. Într-un fel, chiar dacă lipiciul structural suplimentar al liginei a fost retrogradat doar într-o anumită parte a corpului, această schimbare a avut consecințe solide și de anvergură asupra sănătății generale.
„Din milioane de celule [în zbor], doar 102 celule [din inimă] ajung să creeze acest efect sistemic”, spune Engler. „Și asta a fost destul de surprinzător pentru noi.”
Aceasta este prima dată când cercetătorii au legat schimbări în mecanica celulelor de metabolism și pot oferi o perspectivă asupra modului în care o inimă puternică menține un metabolism sănătos. Ședințele și Engler teoretizează că puterea crescută a inimii superficiale este ceea ce face toată diferența. Cu mai multe legături pentru a le lega împreună, celulele chiar și ale unei inimi mai vechi au nevoie de mai puțin combustibil pentru a se contracta eficient - ceea ce înseamnă că inima în ansamblu este mai bună la utilizarea energiei. Aceasta nu numai că eliberează zaharuri pentru alte țesuturi, dar, de asemenea, echipează inima pentru a distribui mai bine acel combustibil în restul corpului. Și voilă: rezistență extraordinară.
„[E bine să ne concentrăm asupra vieții mai mult, dar dacă calitatea vieții este slabă, nu are niciun beneficiu pentru asta”, spune Sessions. „Nu numai că creștem durata de viață, dar creștem metabolismul și utilizarea energiei mai târziu în viață”.
Deoarece profilele muștelor producătoare de ligine seamănă atât de strâns cu cele ale muștelor cu restricții calorice, Engler consideră că această lucrare coroborează puternic rezultatele altor studii de longevitate. „Modificați aceleași căi, doar prin mecanisme diferite - dar ating aceleași scopuri”, explică el.
„Ignorarea rolului sistemului circulator în metabolism este puțin unilaterală”, adaugă Sessions. „Metabolismul și funcția inimii merg mână în mână.”
În lucrările viitoare, echipa lui Enger intenționează să continue să discute legăturile dintre structura țesutului și metabolism, conștient de faptul că aceste informații pot contribui într-o zi la sinteza medicamentelor care promovează longevitatea - unele dintre ele putând viza chiar și proteine precum legătura.
Kristine DeLeon-Pennell, profesor de științe cardiovasculare la Universitatea Medicală din Carolina de Sud care nu a fost afiliată studiului, laudă munca pentru deschiderea de noi uși în contextele clinice viitoare. „Cu sindroamele metabolice în creșterea pacienților cardiaci, este într-adevăr interesant faptul că linkina ar putea fi o legătură cu ceea ce vedem de fapt în clinică”, spune ea, adăugând că acest lucru ar putea echipa medicii pentru a monitoriza mai bine pacienții vârstnici cu niveluri scăzute de viculină.
Dar Engler avertizează că încă trebuie depusă multă muncă: Suntem departe de a valorifica legăturile din inimile oamenilor. „Nu încercăm să sugerăm că există o pastilă pe care o puteți lua sau că trebuie să începeți să modificați dieta, astfel încât să vă mențineți metabolismul mai mult timp”, explică el. - Și cu siguranță nu este fântâna tinereții.
DeLeon-Pennell subliniază, de asemenea, că lucrările ar trebui să fie confirmate în organisme mai complexe, cum ar fi mamiferele, înainte ca cercetarea să poată progresa.
Deocamdată, există încă o veste bună: muștele pot fi crescute pentru a trăi mai mult.
Veștile proaste? Muștele pot fi crescute pentru a trăi mai mult.
