Hogyan befolyásolja az inzulin az élettartamodat?

A hosszú élet, vagyis az emberi élettartam meghosszabbításának kérdése összetett, és nehéz rá egyértelmű választ adni. Számos tényező befolyásolja az öregedést különböző molekuláris útvonalakon és anyagcsere-folyamatokon keresztül. Az egyik ilyen, az öregedést biztosan befolyásoló molekula az inzulin, és az inzulin jelátviteli útvonal sok betekintést ad abba, hogyan kapcsolódik az anyagcsere a hosszabb élettartamhoz.

Ebben a cikkben feltárjuk az inzulin szerepét az öregedésben, és megvitatjuk a rendelkezésre álló tudományos kutatásokat. Ha érdekelnek más hosszú élethez kapcsolódó útvonalak is, olvasd el a cikkeinket:

• Az Autofágia Szerepe az Egészségben és a Hosszú Életben
• Az AMPK és mTOR útvonalak a molekuláris kulcsai a hosszú életnek?

Mi az inzulin?

Az inzulin egy hormon, amelyet a hasnyálmirigy termel a vércukorszint (glükóz) megemelkedésére válaszul. Ez elsősorban evés után történik. A felszabaduló inzulin a vérben kering, és a sejtekhez kötődve jelzi számukra, hogy vegyék fel a glükózt. Miután a sejtek felveszik a glükózt, a vércukorszint csökken.

Az inzulin valószínűleg az egyik legismertebb molekula, mivel az inzulintermelés zavara a 2-es típusú cukorbetegség kialakulásához vezet. Azok, akik eleve nem termelnek inzulint, az 1-es típusú cukorbetegségben szenvednek. Mindkét esetben a cukorbetegeknek inzulint kell adniuk, hogy jelezzék a sejteknek a vércukor felvételét, mivel a magas vércukorszint életveszélyes lehet.

Amikor az inzulin a sejtek felszínéhez kötődik, ez a reakció egy összetett biokémiai folyamatok sorozatát indítja el, amelynek eredményeként a sejtek felveszik a cukrot. Ezt az egész folyamatot inzulin/IGF-1 jelátviteli útnak nevezzük.

Az inzulin/IGF-1 jelátviteli útvonal

Miután az inzulin sikeresen kötődik a sejtek megfelelő receptoraihoz, egy eseményekből álló kaszkád indul el. Ez a következő lépésekből áll (1, 2):

• Az inzulin receptorhoz kötődése aktiválja a receptort.
• Az aktivált inzulinreceptor aktiválja az inzulinreceptor-szubsztrátokat, amelyek ezután aktiválják a foszfoinozitid-3-kináz (PI3K) fehérjét.
• A PI3K aktiválja a foszfatidilinozitol (3,4,5)-triszfoszfát (PIP3) termelődését, amely viszont aktiválja a protein-kináz B-t (PKB/Akt). Ez jelzi a glükóztranszportereknek, hogy a sejtmembránhoz kell vándorolniuk, és fel kell venniük a glükózt.
• Az Akt aktiválása emellett számos más, az anyagcserében és a sejtnövekedésben részt vevő folyamatot is befolyásol.

Az útvonal másik része az inzulinszerű növekedési faktor 1 (IGF-1), amely egy a máj által termelt növekedési hormon. Az IGF-1 a vérben az inzulinhoz hasonlóan kering, és szintén a sejtekhez kötődik, ugyancsak az inzulinhoz hasonló módon. Az IGF-1 receptorai is nagyon hasonlóak az inzulin receptoraihoz.

Ennek következtében például mind az inzulin, mind az IGF-1 aktiválja a PI3K/Akt útvonalat. Azonban az inzulin elsősorban a glükóz-anyagcsere szabályozásában vesz részt, míg az IGF-1 a sejtek szaporodását és differenciálódását serkenti, valamint kulcsszerepet játszik az izomnövekedésben és a regenerációban.

Az inzulin/IGF-1 útvonal és a hosszú élet

Az inzulin jelátviteli útvonal szintén jelentős szerepet játszik az öregedés és a hosszú élettartam szabályozásában. Különböző élőlényeken, például legyeken, egereken és embereken, végzett kutatások kimutatták, hogy a csökkent inzulin jelátvitel meghosszabbítja az élettartamot.

Az Inzulin Jelátvitel és a Hosszú Élet Közötti Kapcsolat Mechanizmusai

Különböző módok és mechanizmusok léteznek, amelyek révén az inzulin és az IGF-1 befolyásolja az öregedést, illetve amelyek célzottan módosíthatók a hosszabb élettartam érdekében. Ezek a következők:

• Stresszcsökkentés: Az inzulin/IGF-1 csökkenése jobb stressztűrést eredményez, amit bizonyos fehérjék, úgynevezett FOXO fehérjék közvetítenek az emberben.
• Csökkent inzulinszint esetén erősebb a helyreállítás: ha alacsonyabb az inzulin/IGF-1 szint, az anyagcsere a növekedés és energiatermelés helyett inkább a fenntartás és javítás irányába tolódik el, ami magában foglalja az autofágia fokozódását is. Ezt a folyamatot az időszakos böjt is erősíti.
• Gyulladáscsökkentés: Az alacsonyabb inzulin/IGF-1 szinteket összefüggésbe hozták a csökkent gyulladással, és tudjuk, hogy a krónikus gyulladás számos problémához és a gyorsabb öregedéshez vezet. A kevesebb gyulladás sok öregedéssel összefüggő betegség kialakulását is megelőzheti.

Tudományos kutatások az inzulin és a hosszú élet kapcsolatáról

Viszonylag sok kutatás létezik, amely valamilyen módon összekapcsolja az inzulin/IGF-1 rendszert a hosszú élettel. Ugyanakkor van egy bizonyos tudományos konszenzus is, miszerint a csökkent inzulin/IGF-1 jelátvitel hosszabb élettartammal járhat. Sajnos humán vizsgálatokból még kevés áll rendelkezésre, de a korai eredmények is alátámasztják azt, amit állatkísérletekből már tudunk.

Az inzulin és a hosszú élet kapcsolatával kapcsolatos egyik legmeggyőzőbb kutatás laboratóriumi férgeken történt. Amikor a tudósok mutálták az inzulin útvonalat és csökkentették annak aktivitását, a férgek élettartama jelentősen megnőtt, és akár kétszer olyan sokáig éltek, mint a „normál” egyedek (3). Hasonló eredményeket figyeltek meg gyümölcslegyekben és egerekben is (4, 5).

Emberi vizsgálatok esetében többféle megfigyelés is rendelkezésre áll:

• Egyes tanulmányok szerint a világ különböző régióiban a kisebb testméretű emberek átlagosan tovább élnek. Ez azonban nem feltétlenül a csökkent anyagcsere miatt van, mivel egy kínai vizsgálat csak férfiaknál talált összefüggést, nőknél nem (6, 7).
• Genetikai vizsgálatok, amelyek hosszú életű emberek génprofilját elemzik, kimutatták, hogy az inzulin/IGF-1 útvonal genetikai komponensei – például a korábban említett FOXO fehérje – fontos meghatározó tényezők lehetnek az emberi hosszú életben. Nemcsak a FOXO, hanem az inzulin/IGF-1 jelátviteli út más fehérjéi is fontosak a hosszabb élettartam szempontjából, például az Akt és a PIK3 (8, 9, 10).

Következtetés

Összefoglalva, az inzulin/IGF-1 jelátviteli útvonal kulcsszerepet játszik az anyagcsere, a növekedés és az öregedés szabályozásában. A kutatások azt mutatják, hogy ennek az útvonalnak a csökkent aktivitása számos élőlényben az élettartam növekedésével jár együtt.

Az útvonal alacsonyabb aktivációja kevesebb stresszel és gyulladással jár. Felmerül a kérdés: befolyásolhatjuk-e ezt a rendszert a saját egészségünk és hosszú életünk érdekében? Igen, például a kalóriabevitel csökkentésével, illetve az időszakos böjtöléssel, amely fokozza az autofágiát. Érdemes kerülni a túlzott étel- és kalóriadús italok fogyasztását, mivel ezek egyébként is hozzájárulhatnak szív- és érrendszeri, valamint anyagcsere-betegségekhez, például a cukorbetegséghez és az elhízáshoz. Minden mértékkel történjen, és lehetőség szerint egészségügyi szakemberrel való egyeztetés után.

Olvass többet a kalóriamegszorításról és az autofágiáról itt:

• Vajon a Kalóriamegszorítás Mimetikumok Egyszerre Küzdhetnek az Öregedés és az Elhízás Ellen?
• Az Autofágia Szerepe az Egészségben és a Hosszú Életben.

Irodalomjegyzék:

1. De Meyts P. Az Inzulinreceptor és Annak Jelátviteli Hálózata. [Frissítve: 2016. április 27.] In: Feingold KR, Anawalt B, Blackman MR és mtsai, szerk. Endotext [Internet]. South Dartmouth (MA): MDText.com, Inc.; 2000–. Elérhető: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK378978/
2. Hakuno F, Takahashi SI. Az IGF-1 receptor jelátviteli útvonalai. J Mol Endocrinol. 2018. július;61(1):T69–T86. doi: 10.1530/JME-17-0311.
3. Li WJ, Wang CW, Tao L, Yan YH, Zhang MJ, Liu ZX, Li YX, Zhao HQ, Li XM, He XD, Xue Y, Dong MQ. Az inzulin-jelátvitel a fehérjefoszforiláción keresztül szabályozza a hosszú életet a Caenorhabditis elegans fonálféregben. Nat Commun. 2021. július 27.;12(1):4568. doi: 10.1038/s41467-021-24816-z.
4. Partridge L, Alic N, Bjedov I, Piper MD. Az öregedés a Drosophila modellben: az inzulin/IGF és TOR jelátviteli hálózat szerepe. Exp Gerontol. 2011. május;46(5):376–381. doi: 10.1016/j.exger.2010.09.003.
5. Shimizu T, Baba T, Ogawara M, Shirasawa T. Élettartam és glükóz anyagcsere inzulinreceptor mutáns egerekben. J Aging Res. 2011;2011:315640. doi: 10.4061/2011/315640.
6. Han F, Hu F, Wang T, Zhou W, Zhu L, Huang X, Bao H, Cheng X. Az alapanyagcsere-sebesség és az összes halálozási ok közötti kapcsolat egy dél-kínai felnőttekből álló prospektív kohorszban. Front Physiol. 2022. január 4.;12:790347. doi: 10.3389/fphys.2021.790347.
7. Samaras TT. Aggódnunk kellene a növekvő testmagasság és testtömeg miatt? Exp Gerontol. 2009. január–február;44(1–2):83–92. doi: 10.1016/j.exger.2008.02.002.
8. Willcox BJ, Donlon TA, He Q, Chen R, Grove JS, Yano K, Masaki KH, Willcox DC, Rodriguez B, Curb JD. A FOXO3A genotípus szoros kapcsolatban áll az emberi hosszú élettel. Proc Natl Acad Sci U S A. 2008. szeptember 16.;105(37):13987–13992. doi: 10.1073/pnas.0801030105.
9. Zhao Y, Liu YS. A hosszú életet befolyásoló FOXO3 faktor: kulcsszabályozó az öregedéssel összefüggő érbetegségekben. Front Cardiovasc Med. 2021. december 23.;8:778674. doi: 10.3389/fcvm.2021.778674.
10. Pawlikowska L, Hu D, Huntsman S, Sung A, Chu C, Chen J, Joyner AH, Schork NJ, Hsueh WC, Reiner AP, Psaty BM, Atzmon G, Barzilai N, Cummings SR, Browner WS, Kwok PY, Ziv E; Osteoporotic Fractures Study. Az inzulin/IGF-1 jelátviteli útvonal gyakori genetikai variációinak kapcsolata az emberi hosszú élettel. Aging Cell. 2009. augusztus;8(4):460–472. doi: 10.1111/j.1474-9726.2009.00493.x.