Život ve vysokých nadmořských výškách a jeho dopady na zdraví
Epidemiologické studie v minulosti naznačily, že populace žijící v mírných nadmořských výškách vykazují lepší dlouhodobé zdraví a nižší riziko některých onemocnění souvisejících s věkem. Jedna z hypotéz pro toto zjištění spočívala v předpokladu vyšší fyzické aktivity v kopcovitých oblastech, avšak tato domněnka dosud nebyla prokázána. Zatímco přerušovaná mírná hypoxie, tedy snížená hladina kyslíku, je považována za prospěšný stresor, který stimuluje buněčnou údržbu, setrvalá mírná hypoxie spojená s trvalým životem ve vysokých nadmořských výškách představuje odlišnou situaci.
Výzkumy se zaměřily na charakteristiky imunitního systému a buněčné rysy u populací žijících ve vysokých nadmořských výškách, například na Tibetské náhorní plošině. Hladina kyslíku na úrovni moře je přibližně 20,9 %. Ve výšce 3500 metrů klesá na 13 % a ve výšce 5000 metrů dosahuje přibližně 11 %. Malé lidské populace žijí v Tibetu i ve výškách kolem 5000 metrů. Jejich imunitní systémy prokazují negativní dopady neustálého prostředí mírné hypoxie. Mezi pozorovaná zjištění patří zvýšená chronická zánětlivost a vyšší počet různých forem T a B buněk, které jsou spojovány s věkem a jsou považovány za škodlivé.
Vliv na délku života a stárnutí
Studie uvádí, že kohorty populací žijících ve vysokých nadmořských výškách (HAP) vykazují významně zkrácenou průměrnou délku života ve srovnání s kohortami populací žijících v nízkých nadmořských výškách (LAP). Tento vzorec je patrný například u Tibeťanů obývajících „Střechu světa“, kde je průměrná délka života v rámci Číny výrazně nižší. Je zaznamenáno, že populace chronicky vystavené hypobarické hypoxii ve vysokých nadmořských výškách prokazují zrychlené epigenetické stárnutí, přičemž rychlost postupu epigenetických hodin pozitivně koreluje s nadmořskou výškou bydliště. Jako příklad slouží vesnice Tuiwacun (TWC) v Tibetu, kde střední délka života klesá pod 50 let, což podtrhuje pro-stárnoucí účinky vysokohorského prostředí. V současnosti není známo, jak velký je relativní podíl nadmořské výšky a jejích biochemických důsledků oproti socioekonomickým faktorům na poměrně nízké délce života těchto vysokohorských populací, avšak u těchto jedinců je patrné zrychlené stárnutí imunitního systému, mimo jiné problémy.
Fyziologické adaptace a nedávná zjištění
Vysoká nadmořská výška vyvolává rozmanité fyziologické změny, které urychlují procesy stárnutí, vedou k poklesu funkce orgánů, posunům v multidimenzionálních metrikách spojených se stárnutím a nakonec zvyšují riziko nemocí a úmrtnosti. Ve srovnání s kohortami LAP vykazují kohorty HAP odlišné profily střevního mikrobiomu, genetické znaky a transkripční remodelaci, což odráží evoluční a environmentální adaptace na chronický hypoxický stres. Dlouhodobí obyvatelé vysokých nadmořských výšek mohou vyvinout polycytémii jako adaptaci k potlačení hypobarické hypoxie. Ačkoli tato adaptace zvyšuje kapacitu pro přenos kyslíku, současně zvyšuje viskozitu krve, čímž se zvyšuje zátěž srdce a riziko trombózy.
V nedávné otevřené studii s názvem „High altitude-mediated immune remodeling accelerates aging“ výzkumníci prezentovali charakterizaci imunitní krajiny u lidských populací žijících ve výškách 3656 metrů (Lhasa) a 5070 metrů (Tuiwacun) na Qinghajsko-tibetské náhorní plošině. Tato práce byla doplněna multiorgánovým sekvenováním RNA jednotlivých buněk (single-cell RNA sequencing) a prostorově vylepšeným sekvenováním omik (Stereo-seq) u myší v simulovaných hypoxických podmínkách odpovídajících 5000 metrům. Komparativní analýza odhalila významně zvýšené proporce neutrofilů u kohort HAP ve srovnání s kohortami LAP.
Zejména byly ve vysokohorských kohortách nalezeny výrazně obohacené imunitní buňky spojené se stárnutím (AICs), včetně vyčerpaných T buněk, B buněk spojených s věkem a imunitních buněk s vysokým skóre stárnutí, přičemž tento vzorec byl potvrzen i v myších modelech. Analýzy Stereo-seq dále identifikovaly koordinované interakce mezi AICs a střevními epiteliálními buňkami souvisejícími se stárnutím, což naznačuje zrychlené trajektorie stárnutí střev. Tato zjištění přináší nové poznatky o mechanismech, kterými vysokohorské prostředí ovlivňuje imunitní systém a celkové stárnutí organismu.