V oblasti moderní medicíny a výzkumu dlouhověkosti se objevují nová zjištění týkající se procesů stárnutí na buněčné i systémové úrovni. Tyto poznatky rozšiřují chápání mechanismů, které přispívají k rozvoji věkem podmíněných onemocnění, a naznačují potenciální terapeutické strategie. Následující text shrnuje vybrané poznatky z nedávného výzkumu.
Pokračující vývoj senolytického peptidu FOXO4-DRI
V oblasti peptidové terapie, která zaznamenává růst, je jedním z raných potenciálních senolytických prostředků peptid FOXO4-DRI. Jeho účinnost byla potvrzena v studiích na zvířatech v polovině desátých let tohoto století. FOXO4-DRI působí narušením interakce mezi proteiny FOXO4 a p53, která běžně inhibuje apoptózu senescentních buněk. Tato interakce vede k selektivní destrukci senescentních buněk s minimálním dopadem na ostatní buňky. Odstranění senescentních buněk prokázalo zlepšení zdravotního stavu u stárnoucích zvířecích modelů. V oblasti humánní medicíny dosud proběhly pouze menší klinické studie s několika senolytickými malými molekulami.
Společnosti jako Cleara Biotech byly založeny s cílem komercializovat počáteční akademickou práci na FOXO4-DRI. Současný výzkum se zaměřuje na mechanismus, kterým FOXO4-DRI indukuje apoptózu senescentních endoteliálních buněk. Studie ukazují, že tento peptid aktivuje signalizační dráhu p53/BCL-2/Caspase-3, čímž podporuje selektivní apoptózu těchto buněk. Injekce FOXO4-DRI u přirozeně stárnoucích myší a myší s indukovaným stárnutím vedla k potlačení stárnutí aorty a zlepšení její funkce. Rovněž zmírnil stárnutí endoteliálních buněk vyvolané kyslíko-glukózovou deprivací (OGD) a zlepšil jejich funkci. Mechanismus zahrnuje zabránění vazby FOXO4 na P53, což usnadňuje jadernou exkluzi fosforylovaného P53 a následně spouští BAX a štěpenou kaspázu-3, vedoucí k apoptóze senescentních buněk a inhibici vaskulárního stárnutí.
Stárnutí retinální vaskulatury a její odraz stavu mozku
Sítnice, nacházející se v zadní části oka, představuje jedinou vizuálně přístupnou část centrálního nervového systému, včetně cévní sítě, která ji zásobuje. S postupujícím stárnutím se kapilární sítě stávají méně hustými a vykazují další známky poškození. Snímkování sítnice tak poskytuje data, která mohou být využita například k tvorbě „hodin stárnutí“ nebo jako zástupný ukazatel jiných forem vaskulárního a nervového stárnutí.
Pro účinné využití snímkování sítnice jako zástupného měřítka stárnutí je nutné prokázat silnou korelaci. Studie provedená na rozsáhlých vzorcích z UK Biobank (18 808 až 68 740 účastníků) systematicky zkoumala podobnosti mezi cévami v celém těle. Byly porovnány fenotypy odvozené z obrazů mozku, karotidy, aorty a sítnice. Výsledky naznačují pozitivní korelaci mezi hyperintenzitami bílé hmoty a tloušťkou intimy-medie karotidy, průměrem lumenu a průřezovými plochami aorty. Zároveň byla zjištěna negativní korelace s distenzibilitou aorty. Hustota arteriální retinální vaskulatury vykazovala negativní korelace s hyperintenzitami bílé hmoty, tloušťkou intimy-medie, průměrem lumenu a plochami aorty, zatímco pozitivně korelovala s distenzibilitou aorty. Tyto korelace přetrvávaly i po korekci na hypertenzi. Zjištění poukazují na propojení zdraví cév sítnice se zdravím mozku a velkých tepen, což naznačuje, že tytéž faktory ovlivňují zdraví cév v celém těle. To by mohlo umožnit využití očního skenu jako rychlého, neinvazivního diagnostického nástroje pro celkové kardiovaskulární a mozkové zdraví a dřívější identifikaci zdravotních problémů.
Snížená exprese APOE zlepšuje regeneraci kostí u stárnoucích myší
Apolipoprotein E (APOE) je součástí lipoproteinových částic s nízkou hustotou (LDL), které transportují cholesterol z jater do tkání. V kardiologii se primárně využívá snižování hladin LDL-cholesterolu k zpomalení progrese aterosklerózy. Nedávné terapie, jako jsou PCSK9 inhibitory, umožňují snížení LDL-cholesterolu pod normální úroveň.
Nová studie ukázala, že zvýšené hladiny APOE jsou charakteristickým rysem stáří a negativně ovlivňují regeneraci kostí. Předpokládá se, že se tak děje potlačením tvorby osteoblastů, buněk zodpovědných za produkci kostní extracelulární matrix. Téměř úplná eliminace produkce APOE v játrech (což vede i k výraznému snížení cirkulujícího LDL-cholesterolu) zlepšila regeneraci zlomenin u starých myší. Studie identifikovala mechanismus, kterým jaterní ApoE inhibuje hojení zlomenin, konkrétně vazbou na receptor Lrp4 a inhibicí Wnt/β-catenin signalizace, což potlačuje diferenciaci kmenových buněk kostní dřeně na osteoblasty. Léčba neutralizační protilátkou proti ApoE u starších divokých myší s tibiiální zlomeninou vedla k významnému zlepšení hojení zlomeniny. Přetrvává obezřetnost ohledně trvalých změn tohoto typu, i přes vývoj genových editačních terapií.
Interleukin-6 jako ukazatel periferního zánětu u kognitivně postižených jedinců
Imunitní systém a zánětlivá odpověď jsou komplexní procesy, které se neustále mění. Jednoduchá měření, například jednoho signalizačního markeru, jako je C-reaktivní protein nebo Interleukin-6 (IL-6), poskytují omezený obraz probíhajících dějů. Přesto se tyto markery běžně používají a jsou k nim k dispozici rozsáhlá data.
Studie COMPASS-ND zkoumala periferní zánět u kanadské kohorty osob s neurodegenerativními stavy. Zjistila, že „inflammaging“, chronický nízký zánět pozorovaný u stárnoucích jedinců, může hrát významnou roli v neurodegeneraci. Hladiny IL-6 byly hodnoceny u 514 jedinců. Pouze 12 % kognitivně normálních starších dospělých mělo hladiny IL-6 v nejvyšším tercilu, avšak tento podíl se zvýšil u kohort s kognitivní poruchou: 36 % u Alzheimerovy choroby, 55 % u smíšené demence, 30 % u mírné kognitivní poruchy a 39 % u vaskulární mírné kognitivní poruchy. Celkově přibližně 70 % osob s kognitivním postižením vykazovalo „zvýšené“ hladiny IL-6 (střední a vysoký tercil), zatímco u kognitivně nepostižených jedinců to bylo 36 %. Zánětlivé markery se nejsilněji zvyšovaly v souvislosti s věkem, vyšším indexem tělesné hmotnosti a vyšším skóre Fazekas (hyperintenzity bílé hmoty na MRI). Slabší asociace byly zaznamenány u ženského pohlaví, výživy, počtu komorbidit a špatného spánku. Závěrem, periferní nízký zánět byl běžný, zejména u jedinců s kognitivním postižením, přičemž hlavními hnacími faktory byla obezita a věk. Zda léčba zaměřená na tento zánět má terapeutickou roli v prevenci demence, zůstává nejasné.
Příspěvek cytomegaloviru k neurodegenerativním stavům
Cytomegalovirus (CMV) je herpetický virus, který je rozšířen v lidské populaci a způsobuje perzistentní infekce, které imunitní systém obtížně odstraňuje. Důkazy naznačují, že přítomnost CMV infekce má korozivní účinek na imunitní systém v pozdním věku, kdy se stále více buněk specializuje na boj s CMV na úkor jiných imunitních funkcí.
Korelace mezi přítomností CMV a rizikem různých věkem podmíněných onemocnění byly zjištěny, nicméně zůstává nejasné, zda CMV infekce selektuje jedince s dysfunkčním imunitním systémem a vyšší zánětlivou zátěží, nebo zda CMV aktivně přispívá k progresi onemocnění. Rozsah tohoto příspěvku rovněž není plně objasněn. Přehledová studie shrnula poznatky o úloze lidského cytomegaloviru (HCMV) v kognitivním poklesu. V prospektivní kohortě SALSA (starší mexičtí Američané) byly vyšší hladiny HCMV IgG spojeny s akcelerovaným kognitivním poklesem, nezávisle na věku, pohlaví, vzdělání a komorbiditách. Postmortální studie a in vitro experimenty dále poukazují na HCMV v neurodegenerativních procesech. HCMV DNA byla detekována u 93 % vzorků mozku pacientů s vaskulární demencí ve srovnání s 34 % kontrolních jedinců. U pacientů s AD byla séropozitivita na HCMV spojena se zvýšenou zátěží neurofibrilárních spletí (NFT) a zvýšenými hladinami interferonu-γ v mozkomíšním moku. Studie na zvířecích modelech (MCMV) ukázaly, že infekce indukuje tau patologii v buňkách a opakovaná systémová infekce u myší zvyšuje neurozánětlivé markery, narušuje mitochondriální funkci, zvyšuje oxidační stres a zhoršuje kognitivní výkon. Kauzální role HCMV v neurodegeneraci zůstává neprokázaná, přičemž budoucí studie s antivirovými terapiemi nebo vakcínami by mohly objasnit, zda virus funguje jako etiologický faktor.
Zánětlivý glykogen produkovaný střevními mikroby přispívá k neurodegeneraci
Výzkum poskytuje důkazy o tom, že glykogen produkovaný střevním mikrobiomem přispívá k neurodegeneraci související s věkem. Bylo zjištěno, že mutace spojená s amyotrofickou laterální sklerózou (ALS) a frontotemporální demencí (FTD), konkrétně v genu C9ORF72, zhoršuje zánětlivé důsledky glykogenu pocházejícího z mikrobiomu. Přítomnost těchto mikrobů ve střevním mikrobiomu pacientů s těmito stavy naznačuje širší dopad tohoto mechanismu na stárnoucí populaci, v závislosti na složení střevního mikrobiomu.
Studie identifikovala deset fylogeneticky různorodých bakteriálních kmenů, které podporují uvolňování cytokinů způsobem závislým na C9orf72. Metatranskriptomika naznačila, že dráha biosyntézy glykogenu je hnacím motorem zánětu. Kolonizace myší s deficiencí C9orf72 bez bakterií kmenem Parabacteroides merdae, který produkuje zánětlivý glykogen, vedla ke zvýšené monocytóze, narušení hematoencefalické bariéry a infiltraci T buněk do centrálního nervového systému. Enzymatické trávení glykogenu ve střevě prodloužilo přežití myší s deficiencí C9orf72 a tlumilo reaktivitu mikroglie v mozku. Průzkum lidských vzorků stolice ukázal přítomnost zánětlivých forem glykogenu u 15 z 22 pacientů s ALS, u jednoho pacienta s C9ORF72 FTD a u 4 z 12 zdravých kontrol. Tyto výsledky označují bakteriální glykogen za modifikovatelný mediátor imunitní homeostázy ve střevě a mozku.
Zvýšená exprese O-GlcNAc transferázy jako cesta ke zlepšení funkce stárnoucího mozku
O-GlcNAc Transferáza (OGT) je enzym zodpovědný za přidávání β-O-vázaného N-acetyl-D-glukosaminu (O-GlcNAc) k serinovým a threoninovým zbytkům, čímž reguluje více než 8000 lidských proteinů prostřednictvím O-GlcNAcylace. V mozku je snížená hladina O-GlcNAc, která může vyplývat z nedostatečné aktivity OGT, spojována s neurodegenerativními onemocněními souvisejícími se stárnutím, jako je Alzheimerova, Parkinsonova choroba a amyotrofická laterální skleróza.
Současné strategie se zaměřují na obnovení hladin O-GlcNAc prostřednictvím inhibice O-GlcNAcasy (OGA). Nedávné objevy však zdůrazňují regulaci OGT na úrovni transkriptu jako přímý a slibný terapeutický cíl. Konceptuální práce zkoumá roli zadržování intronů a represe sestřihu zprostředkovaného falešnými exony při omezování dozrávání pre-mRNA OGT. Navrhuje použití antisense oligonukleotidů nebo selektivních degradačních faktorů sestřihu k podpoře produktivního sestřihu a jaderného exportu OGT mRNA. Tyto přístupy, směřující k posílení exprese OGT nezávisle na zpětné vazbě O-GlcNAc, mají za cíl obnovit proteostázu a zlepšit odolnost vůči neurodegeneraci, což nabízí nový terapeutický směr pro neurodegenerativní onemocnění spojená se stárnutím.
Přehled stárnutí varlat
Varlata, orgán specifický pro muže, hrají roli v udržování spermatogeneze a produkce androgenů. S věkem funkce varlat klesá, což ovlivňuje reprodukční kapacitu i celkové zdraví. Stárnutí varlat se projevuje progresivní degenerací seminiferního epitelu a intersticiálních kompartmentů, což vede k endokrinní dysfunkci, narušené spermatogenezi a zvýšenému riziku věkem podmíněných onemocnění.
Mezi mechanismy stárnutí varlat patří oxidační stres, defektní oprava DNA a autofagie, deregulace endokrinní homeostázy, narušená kontrola kvality proteinů a aberantní aktivace signálních drah spojených se stárnutím. Stárnutí varlat je doprovázeno kolapsem energetického metabolismu, včetně narušeného využití mastných kyselin, sníženého příjmu glukózy a mitochondriální dysfunkce. Senescentní somatické buňky získávají senescencí asociovaný sekreční fenotyp (SASP), uvolňující prozánětlivé cytokiny, jako jsou IL-6 a IL-1β. Testikulární makrofágy přecházejí do prozánětlivého stavu. Tyto změny vytvářejí chronické zánětlivé mikroprostředí, které zesiluje buněčnou senescenci a urychluje stárnutí varlat. Mezi priority budoucího výzkumu patří objasnění interakcí mezi buňkami a mikroprostředím, stanovení neinvazivních biomarkerů pro včasnou detekci a řešení metabolických drah, které by mohly vést k senolytickým strategiím.
Funkční poškození ve stáří koreluje s rizikem úmrtnosti
Stárnutí je definováno jako akumulace buněčného a tkáňového poškození vedoucí k dysfunkcím. Poškozené systémy ztrácejí funkci způsobem, který v průměru koreluje s mírou poškození. V rámci studie China Health and Retirement Longitudinal Study bylo hodnoceno 12 906 účastníků (průměrný věk 62,6 let) s cílem posoudit rozšíření věkem podmíněných funkčních poškození (ARFI) a jejich souvislost s úmrtností a očekávanou délkou života (LE). Hodnocena byla zraková porucha, sluchová porucha, kognitivní porucha, porucha spánku, depresivní symptomy a invalidita v každodenních činnostech (ADL).
Během devítiletého sledování byla invalidita ADL, kognitivní porucha a depresivní symptomy nezávisle spojeny se zvýšeným rizikem úmrtnosti o 64 %, 41 % a 20 %. To odpovídalo ztrátě očekávané délky života ve věku 50 let o 4,45, 3,08 a 1,59 roku. Větší počet klíčových ARFI byl spojen s vyšším rizikem úmrtnosti v závislosti na dávce (poměr rizik: 1,23 pro jedno, 1,42 pro dvě a 1,86 pro tři poškození) a větší ztrátou očekávané délky života (1,63 roku pro jedno, 3,37 pro dvě a 4,96 pro tři poškození).
CAR T buněčná terapie pro cílení na amyloidní plaky v mozku
Vývoj modifikovaných imunitních buněk, označovaných jako buňky s chimérickými antigenními receptory (CAR T buňky), umožňuje cílenou destrukci specifických buněčných populací nebo extracelulárních materiálů. Ačkoli se jedná o nákladnou terapii, průběžně se objevují studie prokazující její potenciál, například v kontextu Alzheimerovy choroby, kde je cílem odstranit proteinové agregáty.
Alzheimerova choroba je hlavní příčinou demence související s věkem. Současná standardní péče, založená na imunoterapii protilátkami, nese rizika a její účinky na kognici jsou okrajové. Rostoucí důkazy naznačují, že T buňky přispívají k nástupu a progresi AD. Studie se zaměřila na využití CD4+ T buněk, které mohou regulovat zánět, a to modifikací těchto buněk pomocí CARů, které cílí na fibrilární formy agregovaného amyloidu-β. Optimalizované CAR T buňky dokázaly u myších modelů měnit depozici amyloidu v dura mater a snižovat parenchymální patologii v mozku. Léčba CAR T buňkami rovněž podporovala expanzi a nábor endogenních CD4+ T buněk do mozkového parenchymu a leptomening. Tyto výsledky naznačují proveditelnost terapie CAR T buňkami specifickými pro amyloidní plaky jako potenciální terapeutické cesty pro AD, s potenciálem modifikovat amyloidní patologii a přetvořit imunitní krajinu centrálního nervového systému.
Exprese IRF7 podněcuje nestabilitu aterosklerotických plaků
Ateroskleróza, charakterizovaná růstem tukových plaků ve stěnách cév, je významnou příčinou lidské úmrtnosti. Nejrizikovější jsou plaky s vyšším obsahem tuku a menším množstvím strukturálního materiálu, které jsou náchylné k ruptuře, což vede k následné blokádě a infarktu myokardu nebo cévní mozkové příhodě. V prostředí plaku dochází k přeměně buněk hladkého svalstva cévní stěny na makrofágy, což urychluje růst a nestabilitu plaku.
Výzkumníci analyzovali data sekvenování RNA jednotlivých buněk u myší. Zjistili, že buňky hladkého svalstva (SMC) podléhají transdiferenciaci na prozánětlivou subpopulaci makrofágům podobných buněk prostřednictvím intermediárního buněčného stavu. Jako hlavní transkripční regulátor této patogenní transformace byl identifikován interferonový regulační faktor 7 (IRF7). Klinicky byla exprese IRF7 významně zvýšena u nestabilních a pokročilých lidských aterosklerotických plaků a silně korelovala se zánětlivou zátěží makrofágů. In vivo, u ApoE knockout myší krmených vysokotučnou dietou, došlo k silné upregulaci IRF7 v aortálních plakách, která kolokalizovala s makrofágovými markery. Specifické umlčení genu Irf7 v SMC výrazně tlumilo progresi aterosklerotického plaku, snižovalo tvorbu nekrotického jádra a zvyšovalo stabilitu fibrózního pouzdra. Mechanisticky, umlčení Irf7 zachovalo kontraktilní fenotyp SMC a inhibovalo akumulaci prozánětlivých makrofágům podobných buněk odvozených od SMC v lézi. Tato zjištění naznačují možnost ovlivnění tohoto procesu a snížení tvorby nestabilních plaků náchylných k ruptuře.
Objem plaku předpovídá riziko závažných nežádoucích kardiovaskulárních příhod
Zobrazování aterosklerotických plaků, zejména pomocí CT, se v posledním desetiletí výrazně zlepšilo v kvantifikaci a rozlišování složení plaků, a to i díky pokrokům v metodách analýzy strojového učení. Nové zjištění naznačuje, že objem plaku koreluje s rizikem závažných kardiovaskulárních příhod. Objem měkčího, více tukového plaku rovněž koreluje s rizikem, což je v souladu s očekáváním, neboť tyto méně stabilní plaky jsou náchylnější k fragmentaci a následné blokádě.
Post hoc analýza prospektivní randomizované klinické studie, zahrnující 4 267 symptomatických ambulantních pacientů bez známé ischemické choroby srdeční (CAD), porovnávala kvantitativní měření plaku získaná koronární CT angiografií (CCTA). Mezi hodnocená opatření patřil celkový objem plaku (TPV), kalcifikovaný (CPV), nekalcifikovaný (NCPV), nízkoatenuovaný (LAPV) objem plaku, celková zátěž plaku (TPB) a zátěž nekalcifikovaného plaku (NCPB). Primárním sledovaným výsledkem byly závažné nežádoucí kardiovaskulární příhody (MACE), zahrnující úmrtí, nefatální infarkt myokardu nebo hospitalizaci pro nestabilní anginu pectoris. Vyšší celkový objem plaku (≥87 mm), celková zátěž plaku (≥35 %) a zátěž nekalcifikovaného plaku (≥20 %) byly spojeny se zvýšeným rizikem MACE, nezávisle na riziku aterosklerotického kardiovaskulárního onemocnění, užívání statinů, stenóze 50 % nebo více, skóre kalcia v koronárních tepnách a přítomnosti vysoce rizikového plaku.
Stárnutí je často přehlíženo v myších modelech stavů souvisejících s věkem
V akademickém výzkumu, často limitovaném financemi, je snaha nalézt nákladově efektivnější přístupy ke studiím na zvířatech. To vede k tomu, že se standardně používají modely onemocnění, které lze vytvořit co nejrychleji, často pomocí toxických strategií k reprodukci aspektů stárnutí u relativně mladých myší. Důsledkem je nedostatečné pochopení, jak stárnutí interaguje s patologickými procesy onemocnění, a to i v době rostoucího zájmu o cílení na mechanismy stárnutí.
Parkinsonova choroba (PD) je komplexní multisystémové onemocnění a věk je jejím primárním rizikovým faktorem, avšak role biologického stárnutí v PD je často přehlížena v designu a aplikaci myších modelů. K řešení tohoto nedostatku byla založena International Network for Parkinson’s Disease Modelling and AGEing (PD-AGE), financovaná Michael J. Fox Foundation for Parkinson’s Research. Cílem sítě je systematické zkoumání toho, jak stárnutí přispívá k PD. PD-AGE vytvořila komplexní plán pro výběr optimálních modelů, definování relevantních měření a harmonizaci protokolů, které by měly pomoci při výzkumu interakce stárnutí s procesy onemocnění.
Levetiracetam snižuje produkci amyloidu-β v mozku
Neúspěch imunoterapií zaměřených proti amyloidu-β, které pouze mírně zpomalily progresi Alzheimerovy choroby, naznačil, že amyloid-β ztrácí na významu v pokročilých stadiích onemocnění. Hypotéza amyloidové kaskády však nadále přetrvává s tím, že agregace amyloidu je primární příčinou AD. Tato hypotéza bude ověřena nebo vyvrácena v nadcházejících letech s nasazením imunoterapií proti amyloidu-β v časnějších stadiích onemocnění.
Nový výzkum naznačuje, že stávající lék, levetiracetam (Lev), schválený Úřadem pro kontrolu potravin a léčiv USA jako antiepileptikum, snižuje produkci amyloidu-β (Aβ) v mozku. Aβ peptidy jsou klíčovým rysem Alzheimerovy choroby a jsou produkovány proteolytickým zpracováním amyloidového prekurzorového proteinu (APP). Studie na myších modelech s knock-inem APP a amyloidovou patologií zjistily, že proteiny s narušenou degradací se hromadí na presynaptických místech spolu s Aβ42 v lumenu synaptických vezikul (SV). Levetiracetam snížil hladiny Aβ42 tím, že omezil amyloidogenní zpracování APP způsobem závislým na SV. Modifikoval cyklování SV a zvýšil expresi APP na povrchu buněk, což podpořilo jeho preferenční zpracování neamyloidogenní cestou. Stabilní izotopové značení s hmotnostní spektrometrií potvrdilo, že Lev in vivo zabraňuje produkci Aβ42. U transgenních myší s agresivní amyloidovou patologií levetiracetam obnovil abnormality cyklování SV a snížil ztrátu synapsí. Mozky pacientů s Downovým syndromem také vykazovaly akumulaci presynaptických proteinů před výraznou Aβ patologií, což podporuje hypotézu, že akumulace proteinů je relevantní patogenní událostí v amyloidové patologii. Tato zjištění naznačují potenciál levetiracetamu k prevenci Aβ patologie před vznikem nevratného poškození a naznačují možnost klinické studie pro posouzení jeho schopnosti oddálit nebo zabránit Alzheimerově chorobě.