Dlaczego duże psy żyją krócej? Ich zdrowie niszczą „skaczące geny”

Duże psy imponują swoją siłą, majestatem i oddaniem, jednak starzeją się szybciej niż małe. Naukowcy od lat próbują wyjaśnić, dlaczego większe psy żyją przeciętnie nawet dwukrotnie krócej, choć w świecie ssaków większy rozmiar zwykle oznacza dłuższe życie. Badania przeprowadzone przez zespół naukowców z USA i Izraela pod kierunkiem badaczy z Arizona State University wskazują na złożone mechanizmy molekularne, które mogą za to odpowiadać. Pisze o tym w najnowszym numerze czasopismo "Science".

Fot. Charlie Leight, Arizona State University /materiały prasowe

Epigenetyka na tropie: Gigantyczne badanie psiego DNA

Praca prezentuje wyniki pierwszych tak szeroko zakrojonych badań molekularnych podstaw starzenia się psów. Zespół przeanalizował próbki DNA pochodzące od 894 psów różnych ras i wielkości, uczestniczących w Dog Aging Project, jednym z największych projektów badawczych poświęconych starzeniu się czworonogów. Badacze skupili się na analizie tzw. metylacji DNA, czyli procesie epigenetycznym, który wpływa na aktywność genów bez zmiany ich sekwencji.

„Skaczące geny” niszczą stabilność organizmu

Metylacja DNA jest jednym z głównych wskaźników starzenia się organizmu. Z wiekiem dochodzi do stopniowej utraty tych „znaczników”, co prowadzi do rozregulowania pracy genów. Szczególną uwagę zwrócono na fragmenty genomu zwane transpozonami, a wśród nich na tzw. LINE1, elementy, które potrafią „przeskakiwać” w obrębie DNA, powodując niestabilność genomu i zwiększając ryzyko rozwoju chorób nowotworowych oraz innych schorzeń związanych z wiekiem.

U dużych ras zegar biologiczny tyka o 35 procent szybciej

Badania wykazały, że wraz z wiekiem u wszystkich psów dochodzi do utraty metylacji w regionach związanych z transpozonami, jednak proces ten przebiega znacznie szybciej u ras dużych i olbrzymich. U tych psów roczna utrata metylacji w regionach LINE1 była aż o 35 proc. większa niż u ras małych. 

Oznacza to, że te „skaczące geny” są u dużych psów mniej skutecznie kontrolowane przez mechanizmy epigenetyczne, co prowadzi do większej niestabilności genomu i przyspieszonego starzenia.

To właśnie ten mechanizm może tłumaczyć, dlaczego duże psy, pomimo że w świecie ssaków większy rozmiar zwykle wiąże się z dłuższym życiem, żyją krócej niż ich mniejsi kuzyni. Szybsza utrata kontroli nad transpozonami sprawia, że organizm dużego psa szybciej się starzeje i jest bardziej podatny na choroby związane z wiekiem.

Samce kontra samice. Płeć a sekrety starzenia

Naukowcy odkryli również interesujące różnice w starzeniu się samców i samic. Okazało się, że regiony LINE1 na chromosomie X są bardziej metylowane u samców niż u suk, co może sugerować, że samice doświadczają większej aktywności tych elementów. Może to mieć wpływ na różnice w przebiegu starzenia się i długości życia między płciami, choć mechanizmy te wymagają dalszych badań.

Przełom dla psów, nadzieja dla ludzi

Psy domowe, żyjące wraz z ludźmi w podobnym środowisku, odżywiające się podobnie i korzystające z opieki weterynaryjnej, stanowią wyjątkowy model do badań nad starzeniem się. Wyniki uzyskane w badaniach nad psami mogą mieć bezpośrednie przełożenie na zrozumienie procesów starzenia u ludzi. Naukowcy podkreślają, że jeśli transpozony odgrywają kluczową rolę w starzeniu się psów, podobne mechanizmy mogą występować także u ludzi. Otwiera to nowe możliwości w poszukiwaniu terapii, które mogłyby spowolnić procesy starzenia i wydłużyć okres zdrowego życia.

Co przyniesie przyszłość? Na drodze do eliksiru młodości

Autorzy pracy podkreślają, że przeprowadzenie tak szeroko zakrojonych analiz było możliwe dzięki współpracy wielu ośrodków naukowych i zaangażowaniu opiekunów psów, którzy zgodzili się na udział swoich pupili w projekcie. Naukowcy przeanalizowali ponad 3 miliony miejsc metylacji DNA, co pozwoliło na wykrycie subtelnych, ale istotnych różnic pomiędzy rasami i płciami.

Choć badania dostarczyły wielu odpowiedzi, pozostaje jeszcze wiele pytań. Nie jest do końca jasne, czy wzrost aktywności transpozonów jest przyczyną, czy skutkiem starzenia. Pewne jest jednak, że epigenetyczne zmiany w tych regionach są jednym z najważniejszych wskaźników biologicznego starzenia się. Odkrycia te mogą w przyszłości przyczynić się do opracowania nowych metod diagnostycznych i terapeutycznych, zarówno dla psów, jak i ludzi. Być może uda się opracować sposoby na spowolnienie utraty metylacji w kluczowych regionach genomu, co mogłoby wydłużyć życie i poprawić jego jakość.