Liệu enzyme này có thể làm chậm quá trình lão hóa và các bệnh liên quan không?
Việc nghiên cứu một loại enzyme ngăn không cho các tế bào phân chia có thể là một con đường hiệu quả để nghiên cứu cách làm chậm quá trình lão hóa và điều trị các bệnh liên quan đến lão hóa.
Đây là kết luận mà các nhà nghiên cứu tại Đại học Kobe, Nhật Bản đưa ra sau khi nghiên cứu enzyme D-amino acid oxidase (DAO) và vai trò của nó đối với tế bào.
DAO chuyển hóa các axit amin D, không giống như những người anh em họ phản chiếu của chúng, các axit amin L, chỉ có một lượng nhỏ trong sinh học động vật có vú.
Vì lý do này, cho đến khi nghiên cứu gần đây, các nhà khoa học biết rất ít về tác động của DAO đối với cơ thể.
Phát hiện mới cho thấy, trong quá trình chuyển hóa D-axit amin, DAO tạo ra các loại oxy phản ứng (ROS), là một nhóm các phân tử không ổn định gây ra căng thẳng cho tế bào.
Các yếu tố gây căng thẳng như tổn thương DNA và ROS thúc đẩy tế bào già đi, một trạng thái không thể đảo ngược mà chúng không thể tái tạo được nữa.
Phát hiện này đã khám phá ra một cơ chế phân tử đã bị thiếu trong các nghiên cứu trước đây có liên quan đến ROS với sự già đi và lão hóa của tế bào.
ROS và sự già đi của tế bào
ROS đóng vai trò quan trọng trong sinh học của quá trình lão hóa và nhiều bệnh có xu hướng gia tăng theo tuổi tác, chẳng hạn như Parkinson’s, Alzheimer’s, tiểu đường và nhiều bệnh ung thư.
Nghiên cứu gần đây đã bổ sung thêm sự hiểu biết ngày càng tăng về vai trò của các tế bào già trong mối quan hệ này.
Bước vào trạng thái không thể đảo ngược, trong đó nó không thể phân chia và sinh sôi được nữa không nhất thiết làm giảm khả năng thay đổi và ảnh hưởng của tế bào.
Nghiên cứu ban đầu cho thấy tác động chính của quá trình lão hóa tế bào đối với sinh học của con người liên quan đến việc bảo vệ chống lại bệnh ung thư. Giới hạn ở trạng thái già đi, các tế bào có DNA bị hư hỏng không thể nhân lên và phát sinh các khối u.
Tuy nhiên, kể từ đó, các nghiên cứu đã tiết lộ rằng các tế bào tuổi già tích cực trong việc sửa chữa mô, chữa lành vết thương, phát triển phôi và lão hóa.
Trọng tâm chính của việc tiếp tục nghiên cứu là các yếu tố gây căng thẳng khác nhau có thể kích hoạt các tế bào đi vào trạng thái không thể phục hồi.
Ngoài ra, ngày càng có nhiều kiến thức về những thay đổi sinh học liên quan đến lão hóa và các bệnh liên quan đến ROS và lão hóa.
Đi sâu vào vai trò của DAO
Trong nghiên cứu trước đây, các nhà nghiên cứu của Đại học Kobe đã phát hiện ra rằng sự lão hóa kích hoạt phân tử ức chế khối u p53 và điều này kích hoạt gen DAO.
Tuy nhiên, “nghiên cứu đó không khám phá đầy đủ mối quan hệ trực tiếp giữa DAO và sự lão hóa,” họ lưu ý.
Trong cuộc điều tra gần đây hơn, các nhà nghiên cứu đã dụ các tế bào ung thư lão hóa bằng cách cho chúng tiếp xúc với nồng độ thấp của “một loại thuốc chống ung thư gây đứt gãy sợi kép DNA”.
Tuy nhiên, họ phát hiện ra rằng việc giảm hoạt động của DAO, bằng thuốc hoặc bằng cách làm im lặng gen của nó, làm giảm sự lão hóa và sản xuất ROS.
Trong một thí nghiệm khác, họ sử dụng một loại đột biến của DAO để ngăn nó hoạt động như một loại enzyme. Tuy nhiên, phiên bản này của DAO không tạo ra ROS cũng như không thúc đẩy quá trình lão hóa.
Nhóm nghiên cứu gợi ý rằng điều này chứng minh rằng khả năng của DAO như một loại enzym tạo ra ROS cho phép nó thúc đẩy quá trình lão hóa trong tế bào.
Trong các thí nghiệm tiếp theo, các nhà khoa học đã phát hiện ra những con đường khác giúp DAO thúc đẩy quá trình lão hóa do tổn thương DNA gây ra.
Yếu tố quan trọng là gen vận chuyển SLC52A1, giúp tăng mức coenzyme flavin adenine dinucleotide (FAD).
DAO cần nguồn cung cấp FAD, và SLC52A1 đảm bảo nguồn cung cấp này bằng cách tăng cường sự sẵn có của vitamin B-2, một thành phần của FAD.
Các nhà nghiên cứu thận trọng về tác động của phát hiện của họ. ROS không phải lúc nào cũng là kẻ xấu: Chúng cũng có thể có lợi cho sức khỏe. Ví dụ, mức ROS thấp có thể kéo dài tuổi thọ và hệ thống miễn dịch cần chúng để chống lại nhiễm trùng.
Có lẽ chính việc sản xuất quá mức ROS đã gây ra các vấn đề và dẫn đến sự cân bằng đối với căng thẳng tế bào, bệnh tật và lão hóa. Về mặt này, nghiên cứu xác định một vai trò chưa được biết đến trước đây đối với DAO.
Các nhà nghiên cứu kết luận:
“Kết quả của chúng tôi cho thấy rõ ràng một chức năng mới của DAO là chất thúc đẩy quá trình lão hóa do tổn thương DNA gây ra, có thể cung cấp những hiểu biết mới về vai trò của [D] -amino axit trong các quá trình sinh lý và bệnh lý khác nhau bao gồm lão hóa, ung thư và lão hóa.”
