Кофеинът и връзката му с клетъчното стареене
Време за четене 4 мин.
Кофеинът не само най-известното невроактивно съединение, което ободрява, той активира ключов клетъчен сензор за гориво, който помага на клетките да се справят със стреса, недостига на енергия и им дава дълголетие. Това показват резултатите от ново проучване на лабораторията за клетъчно стареене и сенесценс в Центъра за молекулярна клетъчна биология към университета „Кралица Мери“, публикувани в сп. „Microbial Cell“.
Кофеинът отдавна се свързва с потенциални ползи за здравето, включително намален риск от заболявания, свързани с възрастта. Но как действа вътре в клетките ни и какви точно са връзките му с хранителните вещества и стрес-чувствителните генни и протеинови мрежи, остава загадка – досега.
В ново изследване, публикувано от учени, изучаващи делящи се дрожди – едноклетъчен организъм, изненадващо подобен на човешките клетки – изследователите откриват, че кофеинът влияе върху стареенето, като се докосва до древна клетъчна енергийна система.
Преди няколко години същият изследователски екип установи, че кофеинът помага на клетките да живеят по-дълго, като действа върху регулатор на растежа, наречен TOR (Target of Rapamycin). TOR е биологичен превключвател, който казва на клетките кога да растат, въз основа на това колко храна и енергия са налични. Този превключвател контролира енергийните и стрес реакциите в живите същества в продължение на над 500 милиона години.
Но в последното си проучване учените правят изненадващо откритие: кофеинът не действа директно върху този превключвател на растежа. Вместо това, той работи чрез активиране на друга важна система, наречена AMPK, клетъчен индикатор за гориво, който е еволюционно запазен при дрождите и хората.
„Когато клетките ви са с ниска енергия, AMPK се включва, за да им помогне да се справят“, обяснява д-р Харалампос Ралис (Charalampos Rallis), доцент по генетика, геномика и фундаментална клетъчна биология в университета „Куин Мери“ в Лондон, старши автор на изследването. „И нашите резултати показват, че кофеинът помага за превключването на този ключ.“
Интересното е, че AMPK е мишена и на метформина, често срещано лекарство за диабет, което се изследва заради потенциала му да удължава човешкия живот заедно с рапамицин.
Кофеинът може да модулира прогресията на клетъчния цикъл, да отмени сигнализацията за контролни точки за увреждане на ДНК и да увеличи хронологичния живот (CLS) в различни моделни системи. Ранни проучвания показват, че кофеинът инхибира фосфатидилинозитол 3-киназа-свързаната киназа (PIKK) Rad3, за да отмени индуцирания от увреждане на ДНК арест на клетъчния цикъл при делящи се дрожди. По-рано предположихме, че кофеинът модулира прогресията на клетъчния цикъл и живота чрез инхибиране на Target of Rapamycin Complex 1 (TORC1). Въпреки това, дали това инхибиране е директно или не, остава неясно. TORC1 контролира метаболизма и времето на митозата чрез интегриране на хранителни вещества и сигнализация за реакция на стрес от околната среда (ESR). Хранителните или други стресове активират пътя Sty1-Ssp1-Ssp2 (AMP-активиран протеин киназен комплекс, AMPK), който инхибира TORC1 и ускорява митозата чрез инхибиране на Sck2. Освен това, активирането на ESR пътя може да удължи живота при делящите се дрожди. Тук ние демонстрираме, че кофеинът индиректно активира Ssp1, Ssp2 и регулаторната субединица AMPKβ Amk2, за да ускори митозата. Ssp2 се фосфорилира по Ssp1-зависим начин след излагане на кофеин. Освен това, Ssp1 и Amk2 са необходими за резистентност към кофеин при условия на продължителен генотоксичен стрес. Ефектите на кофеина върху чувствителността към увреждане на ДНК са несвързани с митозата при мутанти на AMPK пътя. Предполагаме, че кофеинът взаимодейства синергично с други генотоксични агенти, за да увеличи чувствителността към увреждане на ДНК. Нашите открития показват, че кофеинът ускорява митотичното делене и е полезен за CLS чрез AMPK. Директното фармакологично насочване на AMPK може да служи за ползи за здравето и продължителността на живота отвъд дрождите, предвид силно консервативния характер на този ключов регулаторен клетъчен енергиен сензор.
Ползи за дълголетието
Използвайки своя модел с дрожди, изследователите показват, че ефектът на кофеина върху AMPK влияе върху това как растат клетките, поправят ДНК-то си и реагират на стрес – всичко това е свързано със стареенето и болестите.
„Тези открития помагат да се обясни защо кофеинът може да е полезен за здравето и дълголетието“, заявява д-р Джон-Патрик Алао (John-Patrick Alao), постдокторант, ръководещ това проучване. „И те откриват вълнуващи възможности за бъдещи изследвания как бихме могли да предизвикаме тези ефекти по-директно – с диета, начин на живот или нови лекарства.“
Така че, следващия път, когато посегнете към кафето си, може би ще направите нещо повече от това просто да засилите концентрацията си – може би ще помогнете и на клетките си.
Справка: John-Patrick Alao, Juhi Kumar, Despina Stamataki, Charalampos Rallis. Dissecting the cell cycle regulation, DNA damage sensitivity and lifespan effects of caffeine in fission yeast. Microbial Cell, 12: 141-156 DOI: 10.15698/mic2025.06.852
Петър Димитров
–––––––––––––––––––––––––––––––––––––
Източник: Caffeine could slow cellular ageing: new research shows how, Queen Mary University of London
