Kako insulin vpliva na vašo življenjsko dobo?

Na vprašanje dolgoživosti ali podaljšanja življenjske dobe človeka je težko odgovoriti. Na staranje vplivajo številni dejavniki prek različnih molekularnih poti in metabolizmov. Ena od molekul, ki zagotovo vpliva na staranje, je insulin, in pot signalizacije inzulina je ena tistih, ki ponuja veliko vpogleda v to, kako je presnova povezana s podaljšanjem življenjske dobe.

V tem članku bomo raziskali vlogo inzulina pri staranju in razpravljali o razpoložljivih znanstvenih raziskavah. Če vas zanimajo druge poti dolgoživosti, preberite naše članke:

• Vloga avtofagije v zdravju in dolgoživosti
• Ali sta poti AMPK in mTOR molekularni ključ do dolgoživosti?

Insulin je hormon, ki ga proizvaja trebušna slinavka kot odziv na povečanje ravni sladkorja (glukoze) v krvi. To se primarno zgodi po jedi. Sproščeni insulin kroži po krvi in se veže na naše celice ter jim sporoča, da naj prevzamejo glukozo. Ko celice prevzamejo glukozo, se raven sladkorja v krvi zmanjša.

Insulin je verjetno ena najbolj znanih molekul, saj motnje v proizvodnji inzulina vodijo do razvoja sladkorne bolezni tipa II. Nekdo, ki prirojeno ne proizvaja inzulina, trpi za sladkorno boleznijo tipa I. V obeh primerih morajo diabetiki jemati inzulin, da signalizirajo svojim celicam, naj prevzamejo glukozo iz krvi, saj so visoke ravni sladkorja v krvi lahko smrtonosne.

Ko se insulin veže na površino celic, ta reakcija sproži serijo kompleksnih biokemijskih reakcij, ki privedejo do tega, da celice prevzamejo sladkor. Celoten proces imenujemo pot inzulin/IGF-1.

Ko se insulin uspešno veže na ustrezne receptorje na celicah, se sproži celoten kaskadni niz dogodkov. Vključuje (1, 2):

1. Povezava insulina z njegovim receptorjem aktivira receptor.
2. Aktivirani receptor inzulina bo aktiviral substrat receptorja inzulina, ki nato aktivira protein fosfoinositid 3-kinazo (PI3K).
3. PI3K aktivira proizvodnjo fosfatidilinozitol (3,4,5)-trifosfata (PIP3), ki nato aktivira protein kinazo B (PKB/Akt), kar signalizira prenašalcem glukoze, da naj odidejo do celične membrane in prevzamejo glukozo.
4. Aktivacija Akt vpliva tudi na številne druge reakcije, povezane s presnovo in rastjo celic.

Drugi del te poti vključuje inzulinu podoben rastni faktor 1 (IGF-1), ki je rastni hormon, ki ga proizvajajo jetra. IGF-1 potuje po krvi podobno kot insulin in se veže na celice, prav tako podobno kot insulin. Tudi celični receptorji za IGF-1 so zelo podobni receptorjem za insulin.

To vodi do nekaterih posledic, na primer, ko insulin in IGF-1 aktivirata pot PI3K/Akt. Vendar je insulin predvsem vključen v regulacijo presnove glukoze, IGF-1 pa spodbuja proliferacijo in diferenciacijo celic ter igra ključno vlogo pri rasti in obnovi mišic.

Signalizacija inzulina igra pomembno vlogo pri regulaciji staranja in dolgoživosti. Raziskave na različnih organizmih, kot so muhe, miši in ljudje, so pokazale, da zmanjšana signalizacija inzulina podaljšuje življenjsko dobo.

Mehanizmi povezave signalizacije inzulina z dolgoživostjo

Obstajajo različni načini in mehanizmi, kako inzulin in IGF-1 vplivata na staranje in kako jih je mogoče manipulirati za podaljšanje življenjske dobe. Ti so:

1. Zmanjšanje stresa: Zmanjšanje signalizacije inzulin/IGF-1 vodi v boljšo odpornost proti stresu, ki jo posredujejo določeni proteini, imenovani FOXO pri ljudeh.
2. Manj inzulina vodi do več popravil: Če je manj inzulina/IGF-1, se bo metabolizem preusmeril iz proizvodnje energije in rasti v vzdrževanje in popravilo, kar vključuje povečano avtofagijo. Ta proces se poveča s podaljšanim postom.
3. Zmanjšanje vnetja: Nižje količine inzulina/IGF-1 so povezane z manj vnetja, za katerega vemo, da povzroča številne težave in hitrejše staranje. Manj vnetja lahko tudi prepreči razvoj številnih bolezni, povezanih s staranjem.

Obstaja kar nekaj raziskav, ki povezujejo inzulin/IGF-1 z dolgoživostjo, na takšen ali drugačen način. Vendar pa obstaja določen konsenz o tej temi, in sicer, da manj inzulina/IGF-1 vodi v daljšo življenjsko dobo. Na žalost ni veliko znanstvenih raziskav o ljudeh, vendar že zgodnje raziskave potrjujejo, kar vemo iz študij na živalih.

Nekatere najimpresivnejše raziskave o insulinu in dolgoživosti so prišle iz laboratorijskih črvov. Ko so znanstveniki mutirali pot inzulina in zmanjšali njeno aktivnost, se je življenjska doba črvov znatno povečala in ti črvi so živeli dvakrat dlje kot "normalni" (3). Podobno je bilo prikazano pri sadnih muhah in miših (4, 5).

Ko govorimo o raziskavah na ljudeh, imamo nekaj vpogledov:

• Nekatere študije so pokazale, da ljudje manjše rasti v različnih regijah sveta v povprečju živijo dlje. Vendar to morda ni povezano z zmanjšano hitrostjo presnove, saj je ena kitajska študija našla korelacijo le pri moških, ne pa pri ženskah (6, 7).
• Genotipizacijske študije, ki preučujejo naše gene, so raziskale genske profile mnogih dolgoživečih ljudi. Ugotovili so, da so genetske komponente poti inzulin/IGF-1, kot je protein FOXO, ki smo ga že omenili, ključni dejavniki za dolgoživost pri ljudeh. Ne le FOXO, tudi drugi proteini poti signalizacije inzulin/IGF-1 so pomembni za daljšo življenjsko dobo, kot sta Akt in PIK3 (8, 9, 10).

Na koncu, pot signalizacije inzulin/IGF-1 igra ključno vlogo pri regulaciji presnove, rasti in staranja. Raziskave nam povedo, da je zmanjšana signalizacija skozi to pot povezana s podaljšano življenjsko dobo pri številnih organizmih.

Manj aktivacija teh poti pomeni manj stresa in vnetja. Ali lahko to pot moduliramo v svojo korist in za dolgoživost? Da, lahko, z omejevanjem vnosa kalorij in postom, ki inducira avtofagijo. Ne pretiravajte s hrano in kaloričnimi pijačami, saj to lahko vodi do srčno-žilnih in presnovnih motenj, kot sta sladkorna bolezen in debelost. Vse je treba izvajati zmerno in po posvetu z zdravnikom.

Preberite več o omejevanju kalorij in avtofagiji tukaj:

• Ali lahko mimetiki omejevanja kalorij hkrati preprečijo staranje in debelost?
• Vloga avtofagije v zdravju in dolgoživosti.

Viri:

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.