Přírodní prostředí urychluje stárnutí jater u laboratorních myší: Překvapivé zjištění studie
V časopise Aging Cell vědci zjistili, že vystavení běžných myší kmene Black 6 přirozenějšímu prostředí spíše urychluje než zpomaluje stárnutí jejich jater.
Když přirozené neznamená lepší
Je všeobecně známo, že laboratorní zvířata žijí v kontrolovaných podmínkách, které jdou nad rámec podmínek divokých zvířat nebo dokonce většiny domácích mazlíčků. Teplota a potrava jsou regulovány a sociální interakce mezi zvířaty jsou omezené [1]. Nedostatek predátorů a konkurence znamená, že zajatá zvířata, například v zoo, často žijí mnohem déle [2].
Bylo navrženo, že tyto podmínky mají vliv i na stárnutí. Ve Walesu byla populace domácích myší, které jsou podobné standardizovanému kmeni Black 6, odchycena a epigeneticky analyzována prostřednictvím jejich výkalů; zjistilo se, že tyto myši stárnou rychleji než laboratorní myši několika způsoby [3]. Samozřejmě, tyto myši stále nejsou na genetické úrovni úplně stejné, takže výsledky takového srovnání budou vždy nejasné.
Pro čistší pohled na environmentální vlivy musí být stejné myši vystaveny různým prostředím, což je přesně to, co tito výzkumníci udělali. Ve věku dvou týdnů byla populace myší přenesena do terénního výběhu, který je chránil před predátory, ale ne před živly nebo jinými environmentálními vlivy. Játra těchto myší byla porovnána s játry standardní kontrolní skupiny chované v laboratoři.
Rychlejší stárnutí téměř ve všech směrech
Zvířata chovaná v laboratoři, jak se očekávalo, většinou stárnou podobně jako zvířata v méně kontrolovaném prostředí; téměř všechny změny probíhají stejným způsobem, s mírně přes 11 % věkem podmíněných epigenetických změn, které se vyskytují v opačných směrech; téměř všechny z nich byly epigenetické lokality, které se hypermethylují u polních zvířat, ale hypomethylují u laboratorních zvířat. Méně než 1 % celkového počtu lokalit bylo hypomethylováno v terénu, zatímco bylo hypermethylováno v laboratoři.
Nicméně u téměř všech lokalit, které byly methylovány stejným způsobem, se zjistilo, že zvířata v terénu stárnou rychleji; v některých ohledech mnohem rychleji. U hypermethylací stárlo 96 % lokalit téměř dvakrát rychleji; každá jednotlivá analyzovaná lokalita stárla v terénu rychleji než v laboratoři. U hypomethylací stárlo 66 % lokalit v průměru o 28 % rychleji, přičemž 94 % těchto lokalit stárlo v terénu rychleji než v laboratoři.
Výzkumníci se podrobně podívali na konkrétní zúčastněné lokality. Hypermethylační lokality byly z velké části spojeny s epigenetickými změnami s replikací [4] spolu s proliferací kmenových buněk, a tyto údaje naznačovaly zvýšené riziko rakoviny [5, 6]. Hypomethylační lokality souvisely s transkripčními faktory, které řídí funkci jaterních buněk.
Větší zátěž pro játra
U myší, které byly přeneseny do terénu v dospělosti spíše než v kojeneckém věku, byly výsledky z velké části podobné, ale s klíčovými rozdíly. Konkrétně se u těchto myší předpokládalo rychlejší poškození DNA, jak bylo zjištěno epigenetickou methylací probíhající rychleji v lokalitách vázaných dvěma geny pro opravu DNA [7]. Byla také zjištěna hypermethylace lokalit souvisejících s vazbou ISL1, regulátoru inzulínu, způsobem, který naznačuje, že myši spalovaly více tuku [8].
Opětovné zdivočení zvířat je vystavuje mnoha různým zdrojům stresu. Tato práce se zaměřila konkrétně na játra, která výzkumníci považují za centrální v zpracování environmentálních toxinů. Je však také možné, že meziosobní stresy u myší pomohly k celkovému výsledku, a myši se také potýkaly s výzvami souvisejícími s přirozeným počasím.
Pro veřejnost může být nejdůležitějším zjištěním této studie potvrzení, že namísto života v údajně vysoce stresovém prostředí žijí normální laboratorní myši v prostředí s nejnižším možným stresem a vystavení stresu je stárne rychleji, alespoň v játrech. Výzkumníci vyjádřili svůj záměr v budoucnu pracovat na jiných tkáních, z nichž některé jsou méně citlivé na životní prostředí. Budoucí práce, která se zaměřuje na zpracování toxinů nebo opravu poškození souvisejícího s životním prostředím, by mohla najít slibnější začátek u myší chovaných venku spíše než u myší chovaných v přísných laboratorních podmínkách.
Literatura:
[1] Zipple, M. N., Vogt, C. C., & Sheehan, M. J. (2023). Re-wilding model organisms: opportunities to test causal mechanisms in social determinants of health and aging. Neuroscience & Biobehavioral Reviews, 152, 105238.
[2] Tidière, M., Gaillard, J. M., Berger, V., Müller, D. W., Bingaman Lackey, L., Gimenez, O., … & Lemaître, J. F. (2016). Comparative analyses of longevity and senescence reveal variable survival benefits of living in zoos across mammals. Scientific reports, 6(1), 36361.
[3] Hanski, E., Joseph, S., Raulo, A., Wanelik, K. M., O’Toole, Á., Knowles, S. C., & Little, T. J. (2024). Epigenetic age estimation of wild mice using faecal samples. Molecular ecology, 33(8), e17330.
[4] Zhou, W., & Reizel, Y. (2024). On correlative and causal links of replicative epimutations. Trends in Genetics.
[5] Teschendorff, A. E., Menon, U., Gentry-Maharaj, A., Ramus, S. J., Weisenberger, D. J., Shen, H., … & Widschwendter, M. (2010). Age-dependent DNA methylation of genes that are suppressed in stem cells is a hallmark of cancer. Genome research, 20(4), 440-446.
[6] Schlesinger, Y., Straussman, R., Keshet, I., Farkash, S., Hecht, M., Zimmerman, J., … & Cedar, H. (2007). Polycomb-mediated methylation on Lys27 of histone H3 pre-marks genes for de novo methylation in cancer. Nature genetics, 39(2), 232-236.
[7] Schumacher, B., Pothof, J., Vijg, J., & Hoeijmakers, J. H. (2021). The central role of DNA damage in the ageing process. Nature, 592(7856), 695-703.
[8] Zhao, F., Ke, J., Pan, W., Pan, H., & Shen, M. (2022). Synergistic effects of ISL1 and KDM6B on non-alcoholic fatty liver disease through the regulation of SNAI1. Molecular Medicine, 28(1), 12.