κετ
«Σκυλίσια» ζωή
Πόσων ετών είναι ο σκύλος μου σε ανθρώπινα χρόνια;
Όσοι από εμάς έχουμε ζήσει με κατοικίδια, έχουμε αποπειραθεί πολλές φορές να κάνουμε αυτή τη μετατροπή και για να δώσουμε την απάντηση, η ακολουθούμενη πρακτική ήταν η εφαρμογή μιας απλής, γραμμικής μαθηματικής φόρμουλας. Ο πολλαπλασιασμός των χρόνων ζωής του σκύλου με το 7 μας έδινε την απάντηση, κατατάσσοντας τον σκύλο μας κάπου στο φάσμα από μωρό έως υπερήλικα! Η πραγματικότητα, ωστόσο, είναι διαφορετική και αρκετά πιο περίπλοκη και η ανακάλυψή της μπορεί να δώσει στους τετράποδους φίλους μας μια καλύτερη ζωή, με καταλληλότερη φροντίδα, προσαρμοσμένη στις ανάγκες κάθε ηλικίας.
Η πορεία της ζωής, όπως την έχουμε στο μυαλό μας, ξεκινά από τη δημιουργία του πρώτου κυττάρου ενός οργανισμού και ολοκληρώνεται με τον θάνατό του. Η φυσιολογική πορεία, η οποία διανύεται από την αρχή ως το τέλος της ζωής, μπορεί να οριστεί ως η βιολογική ανάπτυξη ενός οργανισμού. Σε κάθε οργανισμό, η πορεία αυτή χαρακτηρίζεται από στάδια με διαφορετικά χαρακτηριστικά και τα αναπτυξιακά στάδια εμφανίζουν διαφορές ανάμεσα στις ποικίλες ομάδες οργανισμών. Περιορίζοντας τη συζήτηση στα θηλαστικά, μπορούμε να μιλήσουμε για δύο κατηγορίες σταδίων ανάπτυξης, προ της γέννησης (στάδια μοριδίου, γαστριδίου και εμβρύου) και κατόπιν αυτής (βρέφος, παιδί, έφηβος, ενήλικας). Κατά την πορεία της ανάπτυξης ενός οργανισμού μπορούμε ακόμη να εντοπίσουμε δύο αδρές περιόδους, εκείνη κατά την οποία ο οργανισμός αυξάνει σε πολυπλοκότητα και μέγεθος μέχρι να φτάσει την πιο «εύρωστη» εκδοχή του, και εκείνη κατά την οποία ο οργανισμός φθίνει σε πολυπλοκότητα και λειτουργικότητα και τρόπον τινά συρρικνώνεται.
Εντός της ομάδας των θηλαστικών τα διάφορα ζώα εμφανίζουν διαφορετικό ρυθμό ανάπτυξης, γεγονός εμφανές ήδη από τη στιγμή της γέννησης. Για παράδειγμα, τα νεογέννητα άλογα μπορούν να τρέξουν πίσω από τη μητέρα τους μέσα σε λίγες ώρες, ενώ τα νεογέννητα ποντίκια είναι σχετικά αβοήθητα, τυφλά και χωρίς τρίχωμα. Μέχρι και την εφηβεία ο οργανισμός αυξάνει σε μέγεθος και ταυτόχρονα πραγματοποιούνται ποιοτικές αλλαγές στα διάφορα συστήματά του. Έτσι, στην εφηβεία, που είναι το στάδιο όπου πραγματοποιείται η σεξουαλική ωρίμανσή του και μετά, κάθε οργανισμός βρίσκεται στο απώτατο σημείο της φυσιολογικής ακμής του. Η βιολογική ανάπτυξη ωστόσο δεν σταματά εδώ, αλλά συνεχίζεται και μετά την ενηλικίωση, το στάδιο δηλαδή που ξεκινά με την ολοκλήρωση της σεξουαλικής ωρίμανσης και φτάνει μέχρι και τον θάνατο, αν και πλέον η ανάπτυξη μπορεί να χαρακτηριστεί ως παλίνδρομη. Μετά την έναρξη της ενηλικίωσης, για κάποιο χρονικό διάστημα ο οργανισμός λειτουργεί με τον «βέλτιστο» τρόπο, ενώ αργότερα ή νωρίτερα, –ανάλογα με το ζώο– ξεκινά η διαδικασία της γήρανσης, δηλαδή της μείωσης της λειτουργικότητας και πολυπλοκότητας του οργανισμού. Η γήρανση δεν είναι μια διαδικασία που συμβαίνει εν μία νυκτί αλλά προοδευτικά και με διαφοροποίηση του ρυθμού της, και συνοδεύεται από διάφορα γνωστά μας χαρακτηριστικά, όπως η πτώση του μεταβολικού ρυθμού, η απώλεια οστικής πυκνότητας, η μείωση της ελαστικότητας του δέρματος, η μείωση της λειτουργικότητας διαφόρων συστημάτων (π.χ. ανοσοποιητικό, αναπνευστικό, νευρικό) κ.λπ.
Η πάροδος του χρόνου αφήνει ορατά σημάδια και διαφορετικά χαρακτηριστικά διέπουν κάθε ηλικιακή ομάδα. Έτσι, τουλάχιστον όσον αφορά τους ανθρώπους, μας είναι (συνήθως!) αρκετά εύκολο να αντιληφθούμε το ηλικιακό εύρος στο οποίο βρίσκεται κάποιος. Πώς μετράει όμως ο χρόνος για τα κύτταρα των οργανισμών και ποια είναι εκείνα τα σημάδια που αφήνει σε αυτά; Πολλές αλλαγές συμβαίνουν στην λειτουργία των κυττάρων μας με την πάροδο του χρόνου. Μεταξύ αυτών τα κύτταρα υφίστανται αλλαγές στο γενετικό τους υλικό, γεγονός που σχετίζεται με τα προϊόντα που παράγονται σε κάθε κύτταρο σε διαφορετικές αναπτυξιακές φάσεις και ηλικίες.
Στα θηλαστικά το γενετικό υλικό είναι οργανωμένο σε δομές που καλούνται χρωμοσώματα, αποτελούνται από DNA και σταθεροποιούνται χάρη στην ύπαρξη πρωτεϊνών (ιστόνες). Το DNA αποτελείται από δύο αλυσίδες από 4 διαφορετικά (δεοξυριβο)νουκλεοτίδια ή όπως απλούστερα λέγεται από 4 διαφορετικές βάσεις (Α, Τ, G, C). Η διάταξη των διαφορετικών νουκλεοτιδίων ή αλλιώς, η σειρά με την οποία είναι τοποθετημένες οι διάφορες βάσεις στις αλυσίδες του DNA, περιέχει διαφορετικές πληροφορίες, με τρόπο ανάλογο με αυτόν που διαφορετική διάταξη γραμμάτων της αλφαβήτου μάς δίνει άλλες λέξεις και προτάσεις. Τα χρωμοσώματα του πυρήνα των κυττάρων των θηλαστικών είναι γραμμικά και περιλαμβάνουν περιοχές που αντιστοιχούν σε γονίδια, δηλαδή περιοχές που φέρουν πληροφορία για την παραγωγή κάποιου προϊόντος και περιοχές που συλλήβδην έχουν χαρακτηριστεί ως «άχρηστο» DNA (junk DNA). Τμήμα του «άχρηστου» DNA επιτελεί κρίσιμο ρυθμιστικό ρόλο στην έκφραση των γονιδίων, δηλαδή στην παραγωγή των προϊόντων τους, ενώ ακόμα γίνεται έρευνα για τη λειτουργία άλλων τμημάτων. Μπορεί όλα τα κύτταρα ενός οργανισμού να μοιράζονται το ίδιο DNA, αλλά σε κάθε αναπτυξιακό στάδιο και σε διαφορετικούς τύπους κυττάρων, διαφορετικά γονίδια είναι ενεργά, δηλαδή διαφορετικά γονίδια εκφράζονται.
Δύο αλλαγές που σχετίζονται με την ηλικία των κυττάρων, είναι η μείωση των τελομερών και η αλλαγή των μοτίβων μεθυλίωσης του DNA. Τα τελομερή είναι συμπλέγματα πρωτεϊνών και τμημάτων DNA που βρίσκονται στα άκρα των χρωμοσωμάτων, δεν φέρουν πληροφορία για την παραγωγή προϊόντων και προστατεύουν τα χρωμοσώματα. Καθώς τα κύτταρα διαιρούνται, κατά την πορεία της ζωής ενός οργανισμού, τα τελομερή φθίνουν σε μέγεθος, με αποτέλεσμα όσο αυξάνει η ηλικία, το μήκος τους να μειώνεται. Όταν το μήκος των τελομερών ξεπεράσει ένα ελάχιστο όριο, τα κύτταρα, συχνά, οδηγούνται σε κυτταρικό θάνατο. Η μεθυλίωση του DNA είναι μια διαδικασία κατά την οποία προστίθεται μία μεθυλική ομάδα (δηλαδή, ένα μόριο που αποτελείται από 1 άτομο άνθρακα και 3 άτομα υδρογόνου) σε ένα νουκλεοτίδιο του DNA, και ο πιο κοινός μηχανισμός μεθυλίωσης περιλαμβάνει την προσθήκη της μεθυλικής ομάδας σε μια βάση C. Η μεθυλίωση του DNA είναι εξαιρετικά σημαντική και σχετίζεται με τη ρύθμιση της έκφρασης των γονιδίων. Το μοτίβο της μεθυλίωσης του DNA είναι διαφορετικό σε διαφορετικές φάσεις της ανάπτυξης αλλά και τα επίπεδα της μεθυλίωσης σχετίζονται με την ηλικία, καθιστώντας την ένα επιγενετικό ρολόι, όπως λέγεται.
Στην μεθυλίωση του DNA στηρίχτηκε και μια ερευνητική ομάδα από την Αμερική για να αντιστοιχίσει την ηλικία σκύλων ράτσας Λαμπραντόρ με την ηλικία ανθρώπων και να εντοπίσει τη μαθηματική σχέση μεταξύ τους. Αντίθετα με την κοινή πεποίθηση ότι τα σκυλιά μεγαλώνουν με σταθερό ρυθμό, επταπλάσιο από ό,τι εμείς, η έρευνα έδειξε ότι στα πρώτα χρόνια της ζωής τους τα σκυλιά μεγαλώνουν με πολύ ταχύτερο ρυθμό – συγκεκριμένα στο τέλος του πρώτου χρόνου της ζωής τους η ανάπτυξη των σκυλιών αντιστοιχούσε σε αυτήν τριαντάχρονων ανθρώπων, ενώ με την αύξηση της ηλικίας του σκύλου ο ρυθμός με τον οποίο «γερνούν» προοδευτικά μειώνεται. Μάλιστα, μετά τον 6ο χρόνο ζωής του σκύλου που αντιστοιχεί σε περίπου 63 ανθρώπινα έτη, κάθε χρόνος ζωής του σκύλου δεν ξεπερνά τα δύο ανθρώπινα χρόνια ζωής. Όπως σημειώνουν, ωστόσο, και οι ίδιοι οι ερευνητές, το προσδόκιμο ζωής και το μέγεθος του ζώου σχετίζεται με τον ρυθμό με τον οποίο αναπτύσσεται και γερνά, άρα η σχέση μπορεί να μην είναι ακριβώς η ίδια σε διαφορετικές ράτσες.
Σε κάθε περίπτωση, τέτοιου είδους πληροφορίες μπορούν να είναι πολύτιμες, τόσο για την κατάλληλη κτηνιατρική και διατροφική φροντίδα των σκύλων αλλά και ευρύτερα όσον αφορά την έρευνα για τους μηχανισμούς και τα χαρακτηριστικά που αφορούν την ίδια την γήρανση ως φυσιολογική διαδικασία.
Σημείωση: Η μαθηματική σχέση που προέκυψε από την έρευνα είναι η εξής:
αντίστοιχη ανθρώπινη ηλικία= 17*ln(ηλικία σκύλου)+33.
Βιβλιογραφία
Bell, C. G., Lowe, R., Adams, P. D., Baccarelli, A. A., Beck, S., Bell, J. T., Christensen, B. C., Gladyshev, V. N., Heijmans, B. T., Horvath, S., Ideker, T., Issa, J. J., Kelsey, K. T., Marioni, R. E., Reik, W., Relton, C. L., Schalkwyk, L. C., Teschendorff, A. E., Wagner, W., Zhang, K. & Rakyan, V. K. (2019). DNA methylation aging clocks: challenges and recommendations. Genome biology, 20(1), 249.
Greenberg, M. V., & Bourc’his, D. (2019). The diverse roles of DNA methylation in mammalian development and disease. Nature reviews Molecular cell biology, 1-18.
Johnson, A. A., Akman, K., Calimport, S. R., Wuttke, D., Stolzing, A., & De Magalhaes, J. P. (2012). The role of DNA methylation in aging, rejuvenation, and age-related disease. Rejuvenation research, 15(5), 483-494.
Moore, L. D., Le, T., & Fan, G. (2013). DNA methylation and its basic function. Neuropsychopharmacology, 38(1), 23-38.
Shammas, M. A. (2011). Telomeres, lifestyle, cancer, and aging. Current opinion in clinical nutrition and metabolic care, 14(1), 28.
Wang, T., Ma, J., Hogan, A. N., Fong, S., Licon, K., Tsui, B., ... & Ideker, T. (2020). Quantitative translation of dog-to-human aging by conserved remodeling of the DNA methylome. Cell systems, 11(2), 176-185.
Xia, X., Chen, W., McDermott, J., & Han, J. D. J. (2017). Molecular and phenotypic biomarkers of aging. F1000Research, 6.
Κουσουλάκος, Σ. Λ. (2007). Εισαγωγή στην αναπτυξιακή βιολογία και ιστολογία. Αθήνα: επιστημονικές εκδόσεις Παρισιάνου Α.Ε.
κετ