Výživa a telomery

2011/3

Mgr. Iva Klimešová, Ph.D.,
Katedra funkční antropologie a fyziologie, Fakulta tělesné kultury UP v Olomouci

Abstrakt

Telomery jsou specializované struktury chromozo­mů, které chrání integritu DNA a stabilitu chromozo­mů. Zkracováním délky telomer se buňky poškozují. Délka telomer člověka je ovlivněna genetickými i environmentálními faktory a má těsný vztah ke stárnutí a rozvoji některých chorob. Článek stručně shrnuje výsledky prací zabývajících se zejména vlivem výživy na změnu délky telomer. Tyto práce prokázaly, že výběr potravy ovlivňuje délku telomer. Výsledky naznačují, že racionální stravování může být účinným nefarmakologickým nástrojem ke zpomalení procesu stárnutí.

Telomery a telomeráza

V roce 2009 získali nej­prestižnější vědecké ocenění v kategorii fyziologie a medicíny tři vědci, Elizabeth H. Blackburnová, Carol W. Greiderová a Jack W. Szostak, za popis jednoho ze základních principů buněčné biologie – jak jsou chromozomy chráněny telomerami a telomerázou. Telomery jsou specializované nukleoproteinové struktury, které chrání konce lineárních chromozomů a jejich pojmenování pochází z řeckých slov – telos (konec) a meros (část). Telomery odlišují přirozené konce chromozomů od neopra­vených chromozomálních zlomů a chrání je tak před vzájemným spo­jováním. Buněčnému dělení předchází kopírování DNA. Protože kopírování konců DNA není úplné, telomera se vždy mírně zkracuje. Pokud se telomery zkrátí natolik, že již nemohou vykonávat svou funkci, buňka se přestává dělit a po­sléze odumře. Toto postupné zkracování telomer je považováno za jeden z molekulárních mechanizmů stárnutí organizmu.

Zkracování telomer není nevratný proces. V ně­kterých buňkách působí enzym telomeráza, která umí dokončit replikaci DNA a udržovat tak potřeb­nou délku telomer. Zatím byla telomerázová expre se popsaná u jen u buněk s vysokou schopností obnovovat se (zárodečných, rakovinných, buněk imunitního systému nebo kůže). Výsledky studií většinou potvrzují, že délka telomer v buňkách tkání, které se již nedělí, zůstává stejná, zatímco telomery ve tkáních, které se obnovují, se zkracují. U diferenciovaných lidských somatických buněk je tedy aktivita telomerázy velmi nízká nebo nulová, což je příčinou přirozeného zániku buněk (1).

Faktory ovlivňující délku telomer

Zajímavý je vliv pohlaví na délku telomer. U novorozenců nejsou zjištěné rozdíly v jejich délce v závislosti na pohlaví, avšak později u mužů dochází k rychlejšímu zkracování telomer ve srovnání se ženami (2). I když princip dosud není známý, zjištění odráží realitu, že ženy žijí asi o 7 let déle než muži. Je zřejmé, že ke zkracování telomer dochází především při procesu stárnutí. Podle délky telomer tak můžeme určit přibližný věk člověka. Provedené studie uvádějí, že u novorozence je délka telomer 15-20 párů kilobazí (kbp, jednotka genetické informace), zatímco u dospělého člověka je délka těchto úseků v rozsahu 2-10 kbp. Ke zkracování telomer dochází rychlostí asi o 55 bp (párů bazí) za rok. Délku telomer a úroveň aktivity telomerázy můžeme tedy považovat za významný ukazatel biologického věku.

Nejen stárnutí, ale i zánět a oxidační stres, dva klíčové faktory rozvoje aterosklerózy, jsou spo­jované se zkracováním délky telomer. Dále je urych­lené zkracování délky telomer spojené s nárůstem hmotnosti a zhoršováním inzulinové rezistence bez závislosti na věku. Rovněž dlouhodobý stres a nedo­statečná pohybová aktivita způsobují progresivnější zkracování telomer.

Abnormální zkrácení telomer je dáváno do souvislosti s rizikem rozvoje různých typů rakoviny, horší prognózou tohoto onemocnění a také vyšší mortalitou u pacientů s ischemickou chorobou srdeční a infekčními chorobami.

Telomery a výživa

Vztah oxidačního stresu se zkracováním telo­mer již byl mnoha studiemi prokázaný stejně jako možnost vyvažování oxidační kapacity organizmu dietními opatřeními. Z tohoto předpokladu vy­cházel tým vědců Farzaneh-Far et al. (3), kteří zkoumali, zda je zkracování délky telomer ovliv­něné příjmem omega-3 mastných kyselin. Použili data získaná při sledování vlivu psychosociálních faktorů na výskyt kardiovaskulárních příhod. U 608 jedinců, kteří studii dokončili, hodnotili změnu délky telomer v leukocytech v závislosti na hladině omega-3 mastných kyselin v krvi bě­hem pětiletého sledování. Ačkoliv mezi vstupními hodnotami a délkou telomer nebyl zjištěný vztah, rychlost zkracování telomer negativně korelova­la s hladinou omega-3 mastných kyselin (a to i po vyloučení vlivu dalších faktorů, které mohly sledované parametry ovlivnit). Tento výsledek tedy naznačuje, že hladina omega-3 mastných kyselin v krvi je pouze jedním z faktorů, které ovlivňují délku telomer. Přesto však můžeme říci, že dostatečný přísun potravin bohatých na ome­ga-3 mastné kyseliny (mořské ryby nebo ořechy) může, kromě snižování kardiovaskulárního rizika, zpomalit buněčné stárnutí.

Další studie, které se zabývaly vztahem dietních zvyklostí a délkou telomer prokázaly pozitivní vliv vlákniny na délku telomer (3). Rovněž byl prokázaný ochranný vliv konzumace ovoce (5).

To, že délka telomer je dynamickým parame­trem ovlivnitelným i stravou dokazuje nedávná studie autorů O’Callaghan, Clifton, Noakes a Fenech (6), kteří hodnotili vliv redukční diety u 54 obézních mužů. Vstupní hodnoty hmotnosti těchto probandů negativně korelovaly s délkou telomer v lymfocytech. Redukční dieta trvající 13 měsíců vedla k průměrnému hmotnostnímu úbytku o 10,6 kg a k prodloužení délky telomer. Čím byl větší úbytek hmotnosti a tukové tkáně, tím bylo zjištěné větší prodloužení telomer. Tyto výsledky signalizují, že úbytek hmotnosti dosaže­ný nízkoenergetickou dietou může přispět k pre­venci poškozování DNA a zkracování telomer, což jsou důležité iniciační faktory nejen stárnutí, ale i karcinogeneze.

Závěr

Uvedená literární rešerše naznačuje, že lidé, kteří dodržují známá pravidla zdravého životního stylu (přiměřenou pohybovou aktivitu a energeticky přiměřenou dietu s dostatečným množstvím ryb, ořechů, ovoce a zeleniny) jsou biologicky mladší ve srovnání s jedinci, kteří mají sedavý způsob života a nevyváže­nou stravu. Studie rovněž prokazuje, že proces stár­nutí je čás­tečně rever­zibilní a že vy­vážená strava a udržování přiměřené hmotnosti jsou cestou jak se stát biologicky mladším.

Literatura

1. BLACKBURN, E. H. Structure and function of telomeres. Nature, 1991, č. 350, s. 569-573.

2. MOLLER, P. aj. Sex related differences in length and erosion dynamics of human telomeres favour females. Aging, 2009, č. 8, s. 233-739.

3. FARZANEH-FAR, R. et al. Association of marine omega-3 fatty acid levels with telomeric aging in patients with coronary heart disease. JAMA, 2010, roč. 303, č. 3, s. 250-257.

4. CASSIDY, A. et al. Associations between diet, lifestyle factors, and telomere length in women. American Journal of Clinical Nutrition, 2010, roč. 91, č. 5, s. 1273-1280.

5. HOU, L. et al. Telomere length in peripheral leukocyte DNA and gastric cancer risk. Cancer epidemiology, biomarkers & prevention, 2009, roč. 18, č. 11, s. 3103-3109.

6. O’CALLAGHAN, N. J. et al. Weight loss in obese men is associated with increased telomere length and decreased a basic sites in rectal mucosa. Rejuvenation Research, 2009, roč. 12, č. 3, s. 169-176.

Další literatura je k dispozici u autorky.


 

Abstract

Telomeres are the chromosomal ends to preserve DNA integrity and chromosomal stability. Shorten­ing of telomere length induce cell damage. Human telomere length is influenced by both genetic and environmental factors and is closely related to aging and the development of some diseases. The study summarizes the results of the work focused on the impact of diet to change the length of telomeres. These works have shown that diet modify the length of telomeres. Our study suggests that reasonable diet can be effective non-pharmacological tools slowing down the aging process.