Een team onderzoekers is erin geslaagd om celveroudering in oude muizen terug te draaien. Dit had tot gevolg dat de lichamen op verschillende manieren jonger werden. Deze ontdekking kan grote gevolgen hebben om ouderdomsziekten te begrijpen en te genezen.

 

Mitochondriën als energiecentrales De eerste cellen waren niet in staat om zuurstof te gebruiken. Pas toen ongeveer 1 miljard jaar geleden onze vooroudercellen gingen samenwerken met vrij levende bacteriën, die wél in staat waren zuurstof te gebruiken, kon zich meercellig leven ontwikkelen. De nakomelingen van deze vrij levende bacteriën zijn mitochondriën, die inmiddels het grootste deel van hun DNA verloren hebben, maar nog steeds een sleutelrol vervullen in onze cellen. Mitochondriën produceren ATP, de energieleverancier voor alle energiegebruikende enzymen in de cel. Enzymen zijn grote eiwitmoleculen, een soort nanorobots, die elk een bepaalde chemische omzetting doen. Mitochondriën laten glucose of vetten via een ingewikkeld proces (de citroenzuurcyclus) met zuurstof regeren en geven de vrijgekomen energie als ATP (en NADPH/NADP+, met het paar NADH/NAD+, dat een vergelijkbare rol als ATP vervult en ook elektronen levert) af. Straks meer over NAD+, de gereduceerde versie van NADH.

Haperende mitochondriën  Mitochondriën produceren enkele enzymen zelf, maar sommige enzymen, die voor de omzetting van suikers en vetten in ATP nodig zijn, worden door de celkern geproduceerd. Daarom moeten mitochondriën en de celkern precies op elkaar afgestemd zijn. Als we ouder worden, werken mitochondriën minder goed. Het gevolg kan onder meer  de ziekte van Alzheimer en diabetes zijn. Om uit te vinden hoe dit kwam, bestudeerde Ana Gomes van Harvard Medical School met haar collega’s  de concentraties van messenger RNA (mRNA) die coderen voor ademhalingsenzymen in de skeletspieren van zes maanden oude en 22 maanden oude muizen (tweejarige muizen zijn bejaard).

mRNA is de tussenstap bij het vertalen van DNA in een enzym, en valt in enkele dagen uit elkaar, dus hiermee weet je precies welke enzymen op het moment van de meting geproduceerd worden. Ze ontdekten, dat de hoeveelheden mRNA in de celkern bij oude muizen niet verminderden, maar het door mitochondriën geproduceerde mRNA wel. Met andere woorden: het zijn de mitochondriën die haperen bij ouderdom, niet de celkern, die nog steeds trouw enzymen aanmaakt.

Gebrek aan SIRT1   Deze veranderingen kwamen ook voor in muizen die niet beschikten over het enzym SIRT1. Al langer is bekend, dat dit enzym verhoogd voorkomt bij voedselbeperking en langere levensduur.  Deze muizen, alsmede oude muizen, hebben ook een hoger niveau aan het door de celkern geproduceerde eiwit hypoxia inducible factor (HIF-1α). Het lijkt erop, dat de communicatie tussen de celkern en de  mitochondria afhangt van een kettingreactie, waarvan HIF-1α and SIRT1  onderdeel uitmaken. Zolang het SIRT1 gehalte in de cel hoog blijft en de celkern goed communiceert met de mitochondria, is geen sprake van veroudering.

Uit eerder onderzoek is bekend dat NAD+ (geproduceerd door mitochondriën) SIRT1 in conditie houdt. Ook is bekend, dat om onbekende redenen de produtie van NAD+ in oude cellen afneemt, hoewel niemand weet waarom. Dit stopt de communicatie tussen de voormalige bacterie en de celkern.

NAD-productie opkrikken met nicotinamide mononucleotide: elixir van de eeuwige jeugd ontdekt? Het onderzoeksteam vroeg zich af of het mogelijk was om de communicatie tussen celkern en  mitochondria  weer te herstellen. Bijvoorbeeld door het SIRT1 gehalte in de cellen op te vijzelen. Om dit te testen, werden de bejaarde muizen twee keer per dag geïnjecteerd met  nicotinamide mononucleotide (NMN) – een molecule, waarvan bekend is dat het het NAD-niveau in cellen omhoog jaagt (en dus SIRT1 herstelt). Aan het eind van de week lijken de bejaarde muizen herboren. Het wegteren van de spieren en ontstekingsreacties stopt en de muizen hebben zelfs een ander type spieren ontwikkeld, dat meer lijkt op dat van jonge muizen van zes maanden oud. Gomes blijft, zoals een goed wetenschapper betaamt, voorzichtig. “We ontdekten dat het manipuleren van deze kettingreactie de functie van mitochondria kan verbeteren en bepaalde ouderdomziekten in oude muizen kan afremmen, en op deze manier ons een nieuwe methode verschaft om bepaalde verouderingsverschijnselen terug te draaien,” aldus Gomes. Zou NMN, nu al door sommigen aanbevolen als voedingssupplement voor diabetes type II patiënten, het voedingssupplement van de toekomst worden?

Bron:  Ana Gomes et al, Declining NAD⁺ Induces a Pseudohypoxic State Disrupting Nuclear-Mitochondrial Communication during Aging, Cell, DOI: 10.1016/j.cell.2013.11.037

• Vorige
• Volgende