Evet organlarımız kaç yaşında sorusuna bilim adamaları organlar genç ve yaşlı hücrelerin karışımı olarak cevapladılar. Bilim adamları bir zamanlar nöronların ya da muhtemelen kalp hücrelerinin vücuttaki en eski hücreler olduğunu düşünüyorlardı. Şimdiyse Salk Enstitüsü araştırmacıları; fare beyni, karaciğer ve pankreasın, bazıları nöronlar kadar eski, uzun ömürlü hücre ve protein popülasyonları içerdiğini keşfettiler. Yaş mozaikleri’ni gösteren bulgular, 6 Haziran 2019’da Cell Metabolism dergisinde yayınlandı. Takımın yöntemleri, bölünmeyen hücrelerin yaşam boyu işlevi ve hücrelerin yaşlanma sırasında proteinlerin ve önemli hücre yapılarının kalitesi ve bütünlüğü üzerindeki kontrolünü nasıl kaybettiği hakkında değerli bilgiler sağlamak için vücuttaki hemen hemen her dokuya uygulanabilir.
Kıdemli yazar ve profesör olan Salk Başkan Yardımcısı, “İçinde bulundukları organizma kadar eski olan hücresel yapıları bulmaya oldukça şaşırdık” diyor. “Bu, daha önce hayal ettiğimizden daha da büyük bir hücresel karmaşıklık olduğunu gösteriyor ve beyin, kalp ve pankreas gibi organların yaşlanması hakkında ne düşündüğümüze dair ilginç etkileri var.”
Beyindeki nöronların çoğu yetişkinlik döneminde bölünmez ve bu nedenle uzun ömür ve yaşa bağlı düşüşler yaşar. Ancak, büyük ölçüde teknik kısıtlamalar nedeniyle, beyin dışındaki hücrelerin ömrünü belirlemek zordu.
Biyologlar sordular: Organlarımız Kaç Yaşında ?
“Nöronların yaşlı olduğu genel bir düşünce, vücuttaki diğer hücreler göreceli olarak genç ve organizmanın yaşamı boyunca yenileniyor” diyor ilk yazarı Rafael Arrojo ve Drigo Salk personeli bilim adamı. “Bazı organların beyinde nöronlar kadar uzun ömürlü hücrelere sahip olup olmadığının mümkün olup olmadığını görmek için yola çıktık.”
Araştırmacılar, çoğu nöronun yaşam süresince değiştirilmediğini bildiğinden, onları bölünmeyen diğer hücreleri karşılaştırmak için “yaş taban çizgisi” olarak kullandılar. Ekip, genç ve yaşlı kemirgen modellerinde beyin, pankreas ve karaciğerde hücre ve protein yaşı ve cirosunu görselleştirmek ve ölçmek için bir hibrit görüntüleme yöntemi (MIMS-EM) ile elektron izotop etiketlemeyi birleştirdi.
Metodlarını doğrulamak için, bilim insanları önce nöronların yaşını belirlediler ve – şüphelendikleri gibi – organizmalar kadar yaşlı olduklarını buldular. Ancak, şaşırtıcı bir şekilde, endotel hücreleri denilen kan damarlarını düzenleyen hücreler de nöronlar kadar eskiydi. Bu, bazı nöronal olmayan hücrelerin yaşamları boyunca kendilerini çoğaltmadığı veya yerini almadığı anlamına gelir.
Kan şekeri seviyesini korumaktan ve sindirim enzimlerini salgılamaktan sorumlu bir organ olan pankreas da farklı yaşlarda hücreler gösterdi. Langerhans adacıkları olarak bilinen pankreasın küçük bir kısmı, araştırmacılara, birbirine bağlı genç ve yaşlı hücrelerin bir bulmacası olarak göründü. İnsülin salgılayan bazı beta hücreleri yaşam boyu çoğaldı ve nispeten gençken bazıları nöronlara benzer şekilde ayrılmadı ve uzun ömürlü oldu. Yine delta hücreleri adı verilen başka bir hücre türü, hiçbir şekilde bölünmedi. Pankreas, yaş mozaikçiliğinin çarpıcı bir örneğiydi, yaşam hücreleri tarafından ayırt edilen aynı hücrelerin popülasyonu.
Önceki Deneyler
Önceki çalışmalar karaciğerin yetişkinlik döneminde yenilenme kapasitesine sahip olduğunu öne sürdü, bu nedenle araştırmacılar bu organı nispeten genç karaciğer hücrelerini gözlemlemeyi bekliyor. Sağlıklı yetişkin farelerdeki karaciğer hücrelerinin büyük çoğunluğunun hayvan kadar yaşlı olduğu, kan damarlarını ve diğer bir karaciğer hücre tipi olan stellat benzeri hücrelerin çok daha kısa ömürlü olduğu bulundu. Böylece, beklenmedik bir şekilde, karaciğer ayrıca, bu organ için potansiyel yeni rejeneratif araştırma yollarına işaret eden yaş mozaizmi gösterdi.
Moleküler ölçekte, gözlenen uzun ömürlü hücrelerin bir seçkisi, yaş mozaikliği gösteren protein kompleksleri içermekteydi. Örneğin, pankreas ve nöronlardaki beta hücrelerinin primer kirpikleri (hücrelerin dışına saç ekleri), çok farklı yaşam alanlarının protein bölgelerini içeriyordu. Tam aksine, karaciğerdeki hücreler hiç uzun ömürlü protein içermiyordu.
“Yeni görselleştirme teknolojileri sayesinde hücrelerin yaşını ve supramoleküler komplekslerini her zamankinden daha doğru bir şekilde belirleyebiliyoruz. Bu, normal ve hastalık durumlarında tüm hücreleri, dokuları ve organları incelemek için yeni kapılar açar” diyor. UC San Diego Tıp Fakültesinde Sinirbilim Profesörü ve Hetzer ile çalışmanın eş lideri. Laboratuvarı Ulusal Mikroskopi ve Görüntüleme Araştırmaları Merkezi, korelasyonlu çok ölçekli ve çok modlu mikroskopi için yeni doku görüntüleme yöntemleri geliştirdi ve sağladı. Bu yöntemler, bu çalışmanın yürütülmesini sağlayan yeni ve önemli teknolojileri sağlamıştır.
Hetzer, “Yetişkin organizmalardaki hücrelerin ve hücre altı yapıların yaşının belirlenmesi, hücre bakım ve onarım mekanizmaları ve yetişkinlikte kümülatif değişikliklerin hastalığın sağlığı ve gelişimi üzerindeki etkisi hakkında yeni bilgiler sağlayacaktır” dedi. “Nihai amaç, sınırlı hücre yenilenmesiyle yaşa bağlı organların azalmasını önlemek veya geciktirmek için bu mekanizmaları kullanmaktır.”
Araştımayı ilerletmeyi düşünen araştırmacılar nükleik asitler ve lipitler için kullanım ömrü farkını deşifre etmeyi planlamakyotlar. Böylece, yaş mozaiğinin sağlık ve tip 2 diyabet gibi hastalıklarla nasıl ilişkili olduğunu da anlamak istiyorlar.