Μελέτη του Πανεπιστημίου Νέας Υόρκης συνδέει ορόσημα της ζωής με μη-κιρκαδικό βιολογικό ρυθμό σε δόντια

Ερευνητές από το College of Dentistry παρέχουν τα πρώτα πειραματικά στοιχεία ενός νέου πολυήμερου χρονοβιολογικού ρυθμού, υπεύθυνου για τη ρύθμιση του ρυθμού της ανάπτυξης και της εξέλιξης σε μεγάλα θηλαστικά. Ο κιρκαδικός ρυθμός, ή «ημερήσιο βιολογικό ρολόι», ελέγχει μεγάλο μέρος του κανονικού ρυθμού ανάπτυξης ενός οργανισμού και το παράδειγμα της αύξησής του υπήρξε το επίκεντρο έντονης έρευνας σε μοριακό, κυτταρικό, φαρμακολογικό και συμπεριφορικό επίπεδο, για δεκαετίες. Το ερώτημα που τίθεται είναι: γιατί οι αρουραίοι ωριμάζουν πιο γρήγορα από ότι οι άνθρωποι;

«Είναι αδύνατο να εξηγηθούν οι τεράστιες διακυμάνσεις στην ηλικία ωρίμανσης και άλλα αναπτυξιακά ορόσημα, απλά κοιτάζοντας τις διαφορές σε αυτόν τον καθημερινό ρυθμό», είπε ο Dr Timothy Bromage, καθηγητής Βιοϋλικών και Βασικών Επιστημών και Κρανιοπροσωπικής Βιολογίας στο New York University College of Dentistry. «Φαίνεται ότι κάποιος άλλος βιολογικός χρονικός μηχανισμός είναι σε λειτουργία».

Μέσω μεταβολομικής ανάλυσης πλάσματος αίματος, ο Dr Bromage και η ομάδα του, συνέδεσαν για πρώτη φορά, αυτές τις διακυμάνσεις με έναν άλλο βιολογικό μηχανισμό χρονισμού που λειτουργεί με πολυήμερους (multidien) ρυθμούς αύξησης και αποδόμησης. Τα ευρήματα δημοσιεύθηκαν χθες στο online περιοδικό PLOS ONE.

Η έρευνα στηρίζεται σε προηγούμενες μελέτες του Dr Bromage, που παρατήρησε πολυήμερους βιολογικούς ρυθμούς μέσα σταδιακά αυξανόμενες γραμμές ανάπτυξης στο σμάλτο των δοντιών και των σκελετικού οστικού ιστού, οι οποίες δημοσιεύθηκαν για πρώτη φορά στο τεύχος του Φεβρουαρίου του 2009, στο Calcified Tissue International.

«Αυτοί οι ρυθμοί, που παράγονται στον υποθάλαμο-μια περιοχή του εγκεφάλου που λειτουργεί ως κύριο κέντρο ελέγχου του αυτόνομου νευρικού συστήματος-επηρεάζουν τα οστά, το μέγεθος του σώματος και πολλές μεταβολικές διαδικασίες, συμπεριλαμβανομένων των ρυθμών της καρδιάς και της αναπνοής», υπέθεσε ο Dr Bromage. «Οι ρυθμοί επηρεάζουν το συνολικό ρυθμό της ζωής ενός οργανισμού και του βίου του, έτσι ένας αρουραίος στον οποίο δόντια και οστά μεγαλώνουν σε ένα κλάσμα του χρόνου ενός ανθρώπου, στην πραγματικότητα ζει επίσης πιο γρήγορα και πεθαίνει σε πολύ μικρότερη ηλικία».

Στην τρέχουσα έρευνά του, ο Dr Bromage και η ομάδα του χαρακτήρισαν περαιτέρω αυτούς τους ρυθμούς μέσω μεταβολομικής και γονιδιακής ανάλυσης του πλάσματος αίματος από ένα μεσαίου μεγέθους θηλαστικό, τον οικόσιτο χοίρο. Η μελέτη, «The Swine Plasma Metabolome Chronicles “Many Days” Biological Timing and Functions Linked to Growth», είναι η πρώτη που χρησιμοποιεί τη μεταβολομική για να εξετάσει ένα πρόβλημα στην εξελικτική βιολογία.

Οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι οι μεταβολίτες στο πλάσμα του αίματος και το RNA που προέρχονται από 33 οικόσιτους χοίρους, κατά τη διάρκεια μιας περιόδου δύο εβδομάδων, ταλαντώνονται με ένα πενθήμερο ρυθμό. Χρησιμοποιώντας μικροσκοπική ανάλυση, οι ερευνητές παρατήρησαν επίσης ένα αντίστοιχο ρυθμό πέντε ημερών στο σμάλτο των δοντιών των χοίρων.

Η περαιτέρω μελέτη αποκάλυψε δύο ρυθμούς πέντε ημερών, τον ένα πίσω από τον άλλο-ένας που ελέγχει την ανάπτυξη των ιστών και ένας δεύτερος που αρχίζει τρεις ημέρες αργότερα για την αποδόμηση της ανάπτυξης-που συσχέτιζαν μοριακές ενώσεις πίσω στις βασικές βιολογικές τους οντότητες για χρήση στον επόμενο γύρο της ανάπτυξης.

«Τα ευρήματα αυτά παρέχουν νέα γνώση στις βιολογικές διεργασίες που ρυθμίζουν την ανάπτυξη και το μέγεθος του σώματος και που ελέγχουν τη διάρκεια κύησης, τον απογαλακτισμό, την ηλικία ωριμότητας και άλλα αναπτυξιακά ορόσημα», είπε ο Dr Bromage. «Πιστεύουμε ότι αυτό είναι ένα βασικό συστατικό σε ότι ρυθμίζει την ιστορία της εξέλιξης της ζωής των ειδών».

Σε επόμενο στάδιο της έρευνας, ο Dr Bromage θα χρησιμοποιήσει το μεταβολικό προφίλ για να αποκαλύψει τις περιπλοκές ενός τετραήμερου ρυθμού ανάπτυξης που παρατήρησε στα δόντια του πίθηκου ρέζους μακάκους. Στο τελικό στάδιο της έρευνας θα εξετάσει ανθρώπους, για τους οποίους αναμένεται να χρονομετρήσει ρυθμούς οκτώ έως εννέα ημερών, εκφράζοντας ένα μεγαλύτερο μέγεθος σώματος και μεγαλύτερο μέσο χρόνο ζωής από ότι τα μακάκους.

Πηγή: New York University

Περισσότερα στη δημοσίευση: The Swine Plasma Metabolome Chronicles “Many Days” Biological Timing and Functions Linked to Growth, PLOS ONE, Published: January 6, 2016