Nghiên Cứu Làm Sáng Tỏ Cơ Chế Lão Hóa Của Tế Bào

Các tế bào trong cơ thể chúng ta ngừng phân chia và lão hóa khi các telomere, đầu bảo vệ của nhiễm sắc thể, bị mòn đi. Đây là một cách cơ thể ngăn chặn các tế bào bị tổn thương DNA sao chép và phân chia tế bào không kiểm soát, có thể gây ung thư.

Nhưng sự tích tụ của các tế bào lão hóa này cũng góp phần gây ra các bệnh về lão hóa, chẳng hạn như bệnh tim mạch, tiểu đường và sa sút trí tuệ.

Một nghiên cứu mới giúp tiết lộ cách thức các telomere kích hoạt sự lão hóa của tế bào và gây ra những căn bệnh liên quan đến tuổi tác này. Mỗi khi tế bào phân chia, nhiễm sắc thể của nó - các bó DNA mã hóa gen - sẽ ngắn đi một chút.

Điều này là do bộ máy tế bào để sao chép DNA không thể sao chép các phân tử cuối cùng của mỗi sợi.

Để ngăn chặn thông tin di truyền quan trọng bị mất mỗi khi tế bào phân chia, các cấu trúc được gọi là telomere bảo vệ các đầu của nhiễm sắc thể. Đây là những dải DNA có thể sử dụng được mà không mã hóa bất kỳ thông tin quan trọng nào.

Tuy nhiên, với mỗi lần phân chia tế bào, các telomere bị ăn mòn cho đến khi chúng không còn có thể bảo vệ nhiễm sắc thể.

Tại thời điểm này, một cơ chế điều khiển hoạt động để ngăn tế bào phân chia thêm nữa. Mặc dù tế bào vẫn sống và hoạt động, nhưng sẽ dần tới giai đoạn lão hóa.

Theo thời gian, khi con người già đi, cơ thể tích tụ các tế bào lão hóa.

Mặt hạn chế là các tế bào lão hóa thúc đẩy quá trình viêm mà các nhà nghiên cứu cho rằng là nguyên nhân gây ra nhiều bệnh của quá trình lão hóa, bao gồm bệnh tim mạch, tiểu đường và bệnh Alzheimer.

Lão hóa không thể khắc phục

Sau khi nghiên cứu việc nuôi cấy tế bào da người trong phòng thí nghiệm của họ, các nhà nghiên cứu tại Đại học Montréal ở Montreal, Canada, đã đưa ra một lý thuyết mới về cách tế bào bị lão hóa.

Mô hình cập nhật lý thuyết hàng đầu về sự lão hóa, trong đó đề xuất rằng các tế bào ngừng phân chia chỉ vì các telomere trở nên quá ngắn và không còn hoạt động bình thường.

Thay vào đó, các nhà khoa học cho rằng các tế bào chỉ ngừng phân chia sau khi nhiễm sắc thể mất ổn định do mất các telomere dẫn đến tổn thương bộ gen không thể sửa chữa trong quá trình phân chia tế bào.

Trên thực tế, sự phân chia tế bào do rối loạn chức năng telomere không ổn định đến mức tạo ra các khuyết tật di truyền. Các nhà nghiên cứu tin rằng bộ gen của các tế bào lão hóa bị lỗi.

Tế bào da lão hóa

Theo mô hình lão hóa tế bào đã được thiết lập, nếu một telomere bị lỗi, nó sẽ kích hoạt cơ chế “phản ứng tổn thương DNA”.

Đổi lại, điều này chuyển sang một protein có tên là p53, làm ngừng quá trình phân chia tế bào. Protein đóng một vai trò quan trọng trong việc ngăn chặn sự phát triển của các khối u ung thư.

Lý thuyết cho rằng chỉ một telomere bị hỏng cũng có thể ngăn chặn quá trình phân chia tế bào. Tuy nhiên, một số nhóm các nhà khoa học đã nhận thấy rằng các tế bào bình thường của động vật có vú có thể chứa một số telomere bị hỏng mà vẫn tiếp tục phân chia.

Để tìm hiểu thêm, Giáo sư Rodier và các đồng nghiệp của ông đã chụp một loạt ảnh của các tế bào da riêng lẻ khi chúng phân chia và già đi.

Họ quan sát thấy rằng, ban đầu, các telomere bị lỗi chỉ làm chậm quá trình phân chia tế bào.

Tế bào chỉ ngừng phân chia sau khi các nhiễm sắc thể của nó bắt đầu dính vào nhau, điều mà các telomere chức năng thường ngăn cản, gây ra tổn thương vĩnh viễn.

Các telomere có chức năng là các chuỗi DNA kép, giống như phần thân chính của nhiễm sắc thể.

Khi tế bào phân chia, các sợi kép của mỗi nhiễm sắc thể sẽ tách ra để tạo thành hai sợi đơn của ADN. Chúng kết hợp với các khối xây dựng DNA riêng lẻ (hoặc nucleotide) để tạo ra hai bản sao của mỗi nhiễm sắc thể, nghĩa là một bản sao của mỗi nhiễm sắc thể đi vào mỗi nửa của tế bào đang phân chia để tạo ra hai tế bào hoàn toàn mới.

Tuy nhiên, một telomere bị hỏng có một “đầu lỏng lẻo”. Đây là một chuỗi DNA đơn lẻ, giống như phần cuối lỏng lẻo của một cuộn băng dính, có thể tự lặp lại hoặc dính vào một telomere bị hư hỏng khác.

Các nhà khoa học quan sát thấy rằng một tế bào chỉ trở nên già đi sau khi các telomere bị hư hỏng của hai chromatid hợp nhất vĩnh viễn trong quá trình phân chia tế bào.

Chúng ta có thể ngăn chặn sự lão hóa không?

Nghiên cứu có thể có ý nghĩa trong việc ngăn ngừa bệnh liên quan đến tuổi tác.

Trong bài báo của họ, các nhà khoa học kết luận: “Nghịch lý thay, công trình của chúng tôi cho thấy rằng sự ức chế khối u liên quan đến tuổi già do rút ngắn telomere đòi hỏi sự bất ổn định của bộ gen không thể đảo ngược ở cấp độ tế bào đơn, điều này cho thấy rằng các biện pháp can thiệp để sửa chữa các telomere ở trạng thái tiền lão hóa có thể ngăn chặn sự lão hóa và sự bất ổn định của bộ gen”.

Tế bào hình lưỡi liềm có thể góp phần gây ra tình trạng viêm cấp độ thấp gây ra các bệnh liên quan đến tuổi tác.

Việc rút ngắn telomere đặt ra giới hạn về số lần một tế bào có thể phân chia.

Tinh trùng và tế bào trứng là những trường hợp ngoại lệ đối với quy luật này. Trong những trường hợp này, một loại enzyme gọi là telomerase sẽ xây dựng lại các telomere để đảm bảo rằng một bộ gen hoạt động và hoàn chỉnh sẽ truyền lại cho thế hệ tiếp theo.

Tế bào ung thư là một ngoại lệ khác và có thể đạt được “sự bất tử” bằng cách bật gen tạo ra telomerase. Telomerase có vai trò tạo nên sự bất tử của khối u lên đến 90%. Chiều dài telomere của một người cũng tương quan thuận với khả năng mắc bệnh ung thư.

Vì vậy, ngăn ngừa sự rút ngắn telomere gần như chắc chắn sẽ thúc đẩy sự phát triển của ung thư. Vì vậy, việc chống lại bệnh liên quan đến tuổi già này sẽ cực kỳ rủi ro.

Nguồn: https://www.medicalnewstoday.com/articles/study-sheds-light-on-the-cellular-machinery-of-aging