Gdyby każdorazowe ochłodzenie klimatu, brak wody lub niedostatek pokarmu powodowały masową śmierć organizmów nie potrafiących przystosować się do nowych warunków, Ziemia byłaby od dawna pozbawiona wszelkiego życia. Dlatego zmiany aktywności genów w odpowiedzi na pojawienie się i zanikanie stresotwórczych czynników występują we wszystkich organizmach.
Na łamach "Nature" amerykański zespół biologów, kierowany przez Pere Puigservera z Johns Hopkins University w Baltimore, wykazał, że ten odwieczny mechanizm dotyczy także wyczuwania przez komórki ludzkiej wątroby braku dostępnego pokarmu, czyli cukrów. Do tej pory sądzono, że poziom cukrów we krwi zwiększa się lub obniża wyłącznie dzięki zmianom poziomu zawartych w niej hormonów ? insuliny i glukagonu. To one właśnie miały dyktować wątrobie, czy ma korzystać z zapasów, czy wręcz przeciwnie ? skrzętnie je gromadzić.
Amerykanie wykazali, że niezależnie od poziomu tych hormonów każda komórka wątroby ma swój autonomiczny system wykrywania cukrów w najbliższym sąsiedztwie. Tak właśnie dzieje się u organizmów jednokomórkowych, które nie mają przecież układu hormonalnego. W dodatku geny aktywowane w wątrobie, gdy brakuje tam cukru, są bardzo podobne do genów jednokomórkowych drożdży i mikroskopijnych nicieni. Jednym z nich jest SIRT1, którego odpowiednik u niższych organizmów nosi nazwę SIR2 lub SIR2.1.
Z badań ekipy Puigservera wynika, że u poszczących myszy bardzo szybko uaktywnia się właśnie ten gen. Przybywa wówczas w komórkach wątroby ? hepatocytach ? białka SIRT1. Aktywuje się też inny gen o nazwie PGC-1alfa. Ilość jego białkowego produktu w wątrobie też szybko wzrasta. Okazało się, że oba białka współdziałają ze sobą w informowaniu komórek wątroby, iż należy zwiększyć produkcję glukozy. Dzieje się to poprzez włączenie odpowiednich genów hepatocytu zaangażowanych w syntezę tego cukru. Dla biologów największym zaskoczeniem był brak najmniejszego udziału układu hormonalnego, co oznacza, że taki sposób regulacji metabolizmu cukrów przetrwał w niewiele zmienionej formie w komórkach człowieka miliony lat ewolucji ? od czasów jednokomórkowców.
Na tym jednak nie koniec niespodzianek ? gen SIRT1 (tak jak jego odpowiedniki u drożdży i nicieni) jest bowiem jednym z głównych genów odpowiedzialnych za długowieczność. Wiadomo od kilku lat, że drastyczne ograniczenie kalorii w diecie znacznie wydłuża życie. Odkrycie, że SIRT1 jest również niezależnym od insuliny i glukagonu regulatorem produkcji cukrów w wątrobie, pozwala snuć domysły, co łączy długowieczność i ograniczone spożycie pokarmów: post może przedłużać życie, zwiększając aktywność genu SIRT1. Nie jest to jednak jedyna hipoteza. Kontrola produkcji cukrów i przedłużanie życia mogą jeszcze okazać się procesami niezależnymi ? drastyczne ograniczenie pokarmu może bowiem oznaczać zmniejszenie ilości wchłanianych trucizn.
Odkrycie roli SIRT1 w regulacji zawartości cukrów w komórkach wątroby jest szczególnie cenne dla diabetyków. Skoro bowiem istnieje niezależna od insuliny regulacja metabolizmu cukrów, to być może uda się to wykorzystać w leczeniu cukrzycy? Przyszłe leki regulujące aktywność tego genu mogą zastąpić podawanie insuliny lub wspomagać jej działanie, co pozwoli zmniejszyć częstotliwość zastrzyków.
Jeszcze bardziej pobudza wyobraźnię perspektywa możliwości wykorzystania tego genu, by wydłużyć nasze życie. Jeśli udałoby się aktywować SIRT1 w innych tkankach niż wątroba i to niezależnie od ilości cukru we krwi, to moglibyśmy przechytrzyć naturę do tego stopnia, że udałoby się przedłużyć nasze życie bez poświęceń w postaci drastycznej diety. Tu jednak pojawia się sporo wątpliwości ? manipulowanie aktywnością wybranych genów może łatwo rozregulować precyzyjny system kontroli organizmu, a to z kolei wywołać różne choroby i w konsekwencji życie nam skrócić.
SIRT1 odgrywa zapewne w organizmie znacznie szerszą rolę niż tylko udział w kontrolowaniu ilości cukrów. Współdziałając z genem o nazwie FOXO3 bierze udział w reperowaniu uszkodzeń DNA, oczyszcza komórki z nadmiaru szkodliwych wolnych rodników oraz wpływa na tempo namnażania się i obumierania komórek. Te, a zapewne i inne nieznane jeszcze funkcje chroniące komórki przed różnymi rodzajami stresu też mają przecież wpływ na długość naszego życia.
Już dziś znamy specyfiki pobudzające działanie SIRT1. Jednym z nich jest resveratrol ? polifenol obecny w sporych ilościach w czerwonym winie. Przed rokiem wykazano, że zarówno drożdże, nicienie, muszki owocowe jak i komórki człowieka hodowane in vitro żyją dłużej, jeśli podaje się im tę substancję. W dodatku efekt ten nie zależy u nich od ilości spożywanego pokarmu.
SIRT1 nie jest też jedynym genem odpowiedzialnym za długość życia. Prof. Andrzej Bartke z Southern Illinois University School of Medicine, absolwent UJ, opisał przed czterema laty w "Nature", że karłowate myszy ze zmutowanym genem PROP1, który zmienia gospodarkę hormonalną przysadki mózgowej, też żyją dłużej od zwykłych osobników. Co więcej, długość ich życia wzrasta jeszcze bardziej, gdy drastycznie ograniczy się im pokarm. Prof. Bartke uważa, że mniejsza liczba spożywanych kalorii spowalnia proces starzenia, natomiast zmutowany gen PROP1 proces ten opóźnia. Gdyby udało się spowolnić proces starzenia (aktywując gen SIRT1 lub aplikując niskokaloryczną dietę) i równocześnie go opóźnić (manipulując aktywnością genu PROP1), to starość mogłaby nadchodzić bardzo późno i trwać bardzo krótko.