Výzkum tučňáků naznačuje souvislost mezi západním životním stylem a zrychleným stárnutím
Nová studie publikovaná v Nature Communications přinesla zjištění, že přechod tučňáků patagonských z divokého prostředí do zoologických zahrad, kde je jejich životní styl podobný sedavému a dostatečně živenému západnímu způsobu života, vede ke zrychlenému stárnutí a změnám v metabolických drahách. Tato data rozšiřují poznatky o vlivu životního stylu na proces stárnutí u živočichů.
Tučňáci jako modelový systém
Sedavý životní styl a obezita jsou u lidí spojovány se zrychleným stárnutím a na molekulární úrovni negativně ovlivňují charakteristické znaky stárnutí. Naopak, zásahy jako zvýšení fyzické aktivity, kalorická restrikce a manipulace s dráhami vnímajícími živiny mají podle zpráv pozitivní vliv na rychlost stárnutí. Většina dostupných dat v této oblasti pochází z modelů na myších, které mají svá omezení, a zůstává otázkou, zda se tato zjištění přenesou na lidi a zajistí celoživotní zlepšení. Vzniká tak potřeba alternativních modelových systémů.
Tým evropských vědců se rozhodl prozkoumat tuto oblast výzkumu s využitím tučňáků patagonských. Tučňáci žijící v divočině vykazují chování, které je v dosud studovaných modelových systémech unikátní: dobrovolné období půstu. Konkrétně, během svého reprodukčního cyklu podstupují dlouhodobá období půstu (až 8 týdnů), u nichž bylo prokázáno, že zahrnují fyziologické rysy podobné těm, které jsou pozorovány u lidského půstu. Po těchto obdobích půstu následují období extrémní fyzické aktivity.
Zatímco tučňáci nejsou zvířata běžně chovaná v laboratořích, jsou častými obyvateli zoologických zahrad po celém světě, kde je mohou vědci studovat. Když jsou tučňáci přesunuti z divočiny do zoo, tento přechod připomíná u lidí posun k západnímu životnímu stylu: úroveň jejich fyzické aktivity klesá a zvířata často přiberou na váze. Tento druh změny životního stylu vytváří příležitost pro experimentování, kde divoké prostředí s vysokou úrovní fyzické aktivity a dobrovolnou kalorickou restrikcí slouží jako kontrolní stav, zatímco prostředí zoo s nepřetržitým krmením a sedavým chováním připomínajícím západní životní styl je považováno za experimentální manipulaci. Vědci předpokládali, že takové prostředí západního stylu by zrychlilo stárnutí u tučňáků chovaných v zoo. Robin Cristofari z University of Helsinki, první autor studie, k tomu uvedl, že se chtěli zabývat tím, zda se dráha stárnutí tučňáků změní, když se stanou bezstarostnými, dobře živenými a opečovávanými jedinci. Nastavení v zoologických zahradách bylo pro tento účel vhodné.
Zrychlené epigenetické stárnutí, delší celkový život
Pro odhad biologického věku tučňáků se vědci spolehli na epigenetické hodiny založené na methylaci, které byly adaptovány na genom tučňáků, podobně jako je tomu běžně u jiných druhů a lidí. Výsledky ukázaly, že tučňáci patagonští chovaní v zoo vykazují zrychlené epigenetické stárnutí ve srovnání s věkově srovnatelnými tučňáky žijícími v divočině. Numerická hodnota zrychlení se lišila mezi různými modelovacími přístupy, ale byla odhadnuta na přibližně 2,5 až 6,5 roku. Takové zrychlení věku je srovnatelné (po úpravě s ohledem na délku života tučňáků) s rozdíly pozorovanými mezi kuřáky a nekuřáky u lidí.
Toto zrychlené epigenetické stárnutí se však nepromítlo do rychlejší smrti. Vědci uvedli, že medián věku přežití byl téměř 21 let u tučňáků chovaných v zoo a 13,5 roku u těch v divočině. Tyto rozdíly jsou způsobeny vysokou úmrtností mladých tučňáků v divočině, zatímco zvířata v zoo jsou chráněna před predátory a mají dostatek potravy a lékařské péče, což jim umožňuje žít déle. Céline Le Bohec z francouzského CNRS, spoluautorka výzkumu, vysvětlila, že patnáctiletý tučňák v zoo má tělo dvacetiletého tučňáka v divočině. Dodala, že tučňáci v zoo celkově žijí déle. Mohou být méně fyzicky zdatní, ale bez přirozených predátorů nebo antarktických bouří a s přístupem k veterinární péči mohou přežít dlouho za věk, ve kterém by typicky zemřeli v Jižním oceánu. Tato data naznačují, že západní životní styl může prodloužit délku života, ale nikoli zdravou délku života (healthspan), což je v souladu s pozorováním u lidí.
Metabolické změny
Pro pochopení zrychlení stárnutí v prostředí zoo vědci hledali rozdíly v methylačních vzorcích mezi oběma skupinami a identifikovali téměř 300 genů seskupených do 11 různých molekulárních drah. Tyto dráhy byly zapojeny do buněčného růstu a do propojování vnímání živin se stárnutím a zrychlením věku. Tato zjištění podporují hypotézu, že západní sedavý a dobře živený životní styl ovlivňuje základní metabolické procesy u tučňáků patagonských.
Další analýza specifických genů identifikovaných v této studii zdůrazňuje jejich vliv na metabolismus. Například některé identifikované geny jsou známy svou rolí při zvládání nadměrného příjmu živin, zatímco jiné byly spojeny se srdeční funkcí a fyzickou aktivitou. Vědci uvádějí, že jejich výsledky naznačují, že tučňáci chovaní v zoo potřebují provést významné změny ve své genové expresi a metabolismu, aby kompenzovali posuny ve stravě, zejména v lipidovém složení a hojnosti potravy, ve srovnání s jejich divokou stravou. Další epigenetické změny jsou také způsobeny podstatným poklesem fyzické aktivity.
Rovnováha životního stylu
Tato studie doplňuje další data podporující negativní roli sedavého životního stylu v kombinaci s hojnou potravou ve zrychlení stárnutí. Tento jev se jeví jako konzervovaný napříč různými živočišnými druhy. Závěry vyplývající z těchto pozorování naznačují, že zrychlení stárnutí je výsledkem potlačení fyzické aktivity a pravidelné kalorické restrikce, spíše než jen nadváhy, jelikož tučňáci v této studii nebyli klinicky obézní.
Vědci plánují pokračovat v tomto výzkumu s nadějí na identifikaci životního stylu, který může prodloužit jak celkovou délku života, tak i zdravou délku života. Leyla Davis, kurátorka výzkumu ze Zoo Zurich, uvedla, že v současné době provádějí studii, ve které navádějí tučňáky k menšímu příjmu potravy a větší fyzické aktivitě. Cílem je najít umírněný životní styl v současném světě hojnosti.