Jak insulina wpływa na długość życia?

Kwestia długowieczności, czyli przedłużenia życia ludzkiego, jest trudna do rozstrzygnięcia. Na proces starzenia się wpływa wiele czynników, poprzez różne szlaki molekularne i procesy metaboliczne. Jedną z cząsteczek, która z pewnością wpływa na starzenie się, jest insulina, a szlak sygnałowy insuliny dostarcza wielu informacji na temat związku między metabolizmem a dłuższym życiem.

W tym artykule zbadamy rolę insuliny w procesie starzenia się i omówimy dostępne badania naukowe. Jeśli interesują cię inne ścieżki długowieczności, przeczytaj nasze artykuły:

• Rola autofagii w zdrowiu i długowiecznościy
• Czy ścieżki AMPK i mTOR są molekularnym kluczem do długowieczności?

Czym jest insulina?

Insulina jest hormonem wytwarzanym w trzustce w odpowiedzi na wzrost poziomu cukru we krwi (glukozy). Dzieje się to głównie po posiłku. Uwolniona insulina krąży we krwi i wiąże się z komórkami, informując je, że powinny pobrać glukozę. Po pobraniu glukozy poziom cukru we krwi spada.

Insulina jest prawdopodobnie jedną z najbardziej znanych cząsteczek, ponieważ zaburzenia w jej produkcji prowadzą do rozwoju cukrzycy typu II. Osoby, które z natury nie wytwarzają insuliny, cierpią na cukrzycę typu I. W obu przypadkach cukrzycy muszą przyjmować insulinę, aby zasygnalizować komórkom, że powinny pobrać glukozę z krwi, ponieważ wysoki poziom cukru we krwi może być śmiertelny.

Kiedy insulina wiąże się z powierzchnią komórek, reakcja ta jest jedynie bodźcem do serii złożonych zdarzeń biochemicznych, które powodują, że komórki pobierają cukier. Cały ten proces nazywa się szlakiem insulinowym/IGF-1.

Szlak insulinowy/IGF-1

Po pomyślnym związaniu się insuliny z odpowiednimi receptorami na komórkach następuje cała kaskada zdarzeń. Obejmuje ona (1, 2):

• Związanie insuliny z jej receptorem aktywuje receptor.
• Aktywowany receptor insulinowy aktywuje substraty receptora insulinowego, które następnie aktywują białko fosfoinozytyd 3-kinaza (PI3K).
• PI3K aktywuje produkcję fosfatydyloinozytolu (3,4,5)-trifosforanu (PIP3), który z kolei aktywuje kinazę białkową B (PKB/Akt), która sygnalizuje transporterom glukozy, że powinny udać się do błony komórkowej i pobrać glukozę.
• Aktywacja Akt wpływa również na wiele innych reakcji związanych z metabolizmem i wzrostem komórek.

Druga część tego szlaku obejmuje insulinowy czynnik wzrostu 1 (IGF-1), który jest hormonem wzrostu wytwarzanym przez wątrobę. IGF-1 przemieszcza się we krwi podobnie jak insulina i wiąże się z komórkami, również podobnie jak insulina. Nawet receptory komórkowe dla IGF-1 są bardzo podobne do receptorów insulinowych.

Prowadzi to do pewnych konsekwencji, na przykład zarówno insulina, jak i IGF-1 aktywują szlak PI3K/Akt. Jednak insulina bierze udział przede wszystkim w regulacji metabolizmu glukozy, a IGF-1 stymuluje proliferację i różnicowanie komórek oraz odgrywa kluczową rolę we wzroście i naprawie mięśni.

Szlak insuliny/IGF-1 a długowieczność

Szlak sygnałowy insuliny odgrywa również znaczącą rolę w regulacji starzenia się i długowieczności. Badania na różnych organizmach, takich jak muchy, myszy i ludzie, wykazały, że zmniejszenie sygnalizacji insulinowej wydłuża życie.

Mechanizmy łączące sygnalizację insulinową z długowiecznością

Istnieją różne sposoby i mechanizmy, w jakie insulina i IGF-1 wpływają na starzenie się i mogą być wykorzystywane do przedłużania życia. Są to:

• Redukcja stresu: Spadek poziomu insuliny/IGF-1 prowadzi do lepszej odporności na stres, w czym pośredniczą pewne białka zwane FOXO u ludzi.
• Mniejsza ilość insuliny prowadzi do większej naprawy: jeśli jest mniej insuliny/IGF-1, metabolizm przechodzi z produkcji energii i wzrostu na utrzymanie i naprawę, co obejmuje zwiększoną autofagię. Proces ten jest wzmacniany przez długotrwały post.
• Zmniejszone stany zapalne: Niższe ilości insuliny/IGF-1 są powiązane z mniejszymi stanami zapalnymi, a wiemy, że wiele stanów zapalnych prowadzi do wielu problemów i szybszego starzenia się. Mniejsze stany zapalne mogą również zapobiegać rozwojowi wielu chorób związanych z wiekiem.

Badania naukowe nad insuliną i długowiecznością

Istnieje spora liczba badań, które w taki czy inny sposób łączą insulinę/IGF-1 z długowiecznością. Istnieje jednak pewien konsensus w tej kwestii, a mianowicie, że mniej insuliny/IGF-1 prowadzi do wydłużenia życia. Niestety, nie ma zbyt wielu badań naukowych dotyczących ludzi, ale nawet wczesne badania potwierdzają to, co wiemy z badań na zwierzętach.

Niektóre z najbardziej imponujących badań nad insuliną i długowiecznością pochodzą z badań laboratoryjnych na robakach. Kiedy naukowcy zmutowali szlak insulinowy i zmniejszyli jego aktywność, długość życia robaków znacznie się wydłużyła, a robaki te żyły dwa razy dłużej niż „normalne” (3). Podobne wyniki uzyskano w przypadku muszek owocowych i myszy (4, 5).

Jeśli chodzi o badania na ludziach, mamy kilka spostrzeżeń:

• Niektóre badania wykazały, że osoby o mniejszym wzroście w różnych regionach świata średnio żyją dłużej. Jednak może to nie wynikać ze spadku tempa metabolizmu, ponieważ w jednym z chińskich badań korelację tę stwierdzono tylko w przypadku mężczyzn, a nie kobiet (6, 7).
• W badaniach genotypowych, które analizują nasze geny, zbadano profile genetyczne wielu długowiecznych osób. Stwierdzono, że składniki genetyczne szlaku insulinowego/IGF-1, takie jak wspomniane wcześniej białko FOXO, są kluczowymi czynnikami determinującymi długowieczność człowieka. Nie tylko FOXO, ale także inne białka szlaku sygnałowego insulinowego/IGF-1, takie jak Akt i PIK3, są ważne dla dłuższego życia (8, 9, 10).

Wnioski

Podsumowując, szlak sygnałowy insuliny/IGF-1 odgrywa kluczową rolę w regulacji metabolizmu, wzrostu i starzenia się. Badania pokazują, że zmniejszenie aktywności tego szlaku wiąże się z wydłużeniem życia wielu organizmów.

Mniejsza aktywność tych szlaków oznacza mniej stresu i stanów zapalnych. Czy możecie modulować ten szlak dla własnej korzyści i długowieczności? Tak, możecie, ograniczając spożycie kalorii i stosując post, który indukuje autofagię. Nie należy nadmiernie spożywać pokarmów i napojów kalorycznych, ponieważ może to prowadzić do zaburzeń sercowo-naczyniowych i metabolicznych, takich jak cukrzyca i otyłość. Wszystko należy robić z umiarem i po konsultacji z lekarzem.

Więcej informacji na temat ograniczania kalorii i autofagii można znaleźć tutaj:

• Czy mimetyki ograniczające kalorie mogą jednocześnie zwalczać starzenie się i otyłość?
• Rola autofagii w zdrowiu i długowieczności.

Źródła literaturowe:

1. De Meyts P. The Insulin Receptor and Its Signal Transduction Network. [Updated 2016 Apr 27]. In: Feingold KR, Anawalt B, Blackman MR, et al., editors. Endotext [Internet]. South Dartmouth (MA): MDText.com, Inc.; 2000-. Available from: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK378978/
2. Hakuno F, Takahashi SI. IGF1 receptor signaling pathways. J Mol Endocrinol. 2018 Jul;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. Insulin signaling regulates longevity through protein phosphorylation in Caenorhabditis elegans. Nat Commun. 2021 Jul 27;12(1):4568. doi: 10.1038/s41467-021-24816-z.
4. Partridge L, Alic N, Bjedov I, Piper MD. Ageing in Drosophila: the role of the insulin/Igf and TOR signalling network. Exp Gerontol. 2011 May;46(5):376-81. doi: 10.1016/j.exger.2010.09.003.
5. Shimizu T, Baba T, Ogawara M, Shirasawa T. Lifespan and glucose metabolism in insulin receptor mutant mice. 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. Association Between Basal Metabolic Rate and All-Cause Mortality in a Prospective Cohort of Southern Chinese Adults. Front Physiol. 2022 Jan 4;12:790347. doi: 10.3389/fphys.2021.790347.
7. Samaras TT. Should we be concerned over increasing body height and weight? Exp Gerontol. 2009 Jan-Feb;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. FOXO3A genotype is strongly associated with human longevity. Proc Natl Acad Sci U S A. 2008 Sep 16;105(37):13987-92. doi: 10.1073/pnas.0801030105.
9. Zhao Y, Liu YS. Longevity Factor FOXO3: A Key Regulator in Aging-Related Vascular Diseases. Front Cardiovasc Med. 2021 Dec 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; Study of Osteoporotic Fractures. Association of common genetic variation in the insulin/IGF1 signaling pathway with human longevity. Aging Cell. 2009 Aug;8(4):460-72. doi: 10.1111/j.1474-9726.2009.00493.x.