Telomerler, Apoptosis ve Yaşlanma Saati: Yaşlanma Süreci, Hücre Altı Süreçlerden Nasıl Etkileniyor?

Canlıların neredeyse hepsinin ölçülebilir bir yaşlanma sürecini geçirdiğini biliyoruz. Öyle ki, bir zamanlar yaşlanmadığı düşünülen bakterilerin bile ölçülebilir bir yaşlanma sürecinden geçtiği keşfedildi. Bu sürecin nasıl ve neden olduğu, bu site dahil olmak üzere bazı bilim makalelerinde ele alınmış bir konu.

Ancak bu süreçlerden özellikle de ikisi, yani insan-maymun akrabalığını tartışmasız bir şekilde ortaya koymamızı sağlayan araçlardan biri olan telomerler ile, daha önceden kontrollü ve kontrolsüz hücre ölümleri konusunda da ele aldığımız apoptoz mekanizmaları, yaşlılığa yönelik çok ilginç ve önemli bilgiler sunuyor. Gelin bunlara bir bakış atalım.

Yaşlanma Saati Olarak Telomerler

Vücudumuz, sürekli bölünen trilyonlarca hücreden oluşur. Hücreler her bölündüğünde DNA’larının bir kopyasını da yaparlar. DNA, insanlarda 23 çift bulunan ve kromozom olarak adlandırılan yapılarda "paketlenmiştir". Sorun şu ki, DNA replikasyonu kusursuz değildir; kopyalama esnasında kromozomların son kısımları dikkate alınmaz. Önemli DNA verileri içeren bölümlerin es geçilmemesi için, kromozomun "anlamsız" kısımları olan telomer adlı yapılar mevcuttur; fakat hücrelerimiz her bölündüğünde, telomerler tamamen yok olana kadar gittikçe kısalır. Telomerlerin yok olmasıyla, hücre bölünmesi durur.

defytime

Bazı canlılar, telomeraz isimli bir enzim sayesinde telomerlerini yenileyebilirler. Ancak insanlarda bu enzim bulunmamaktadır; bu nedenle telomerlerimizi yenilememiz mümkün değildir. Buna bağlı olarak hücrelerimiz, Hayflick (DNA kopyalama) limiti isimli bir sınırlayıcı faktöre takılırlar. Bu sınır, normal bir hücrenin en fazla bölünebileceği sayıdır. İnsanlarda bu limit ortalama 50’dir ve sınıra ulaşıldığında, hücre yavaş yavaş fonksiyonlarını kaybeder ve ölür. Replikasyon limiti, hücrelerin kontrolsüz büyümesini önler.

Vücut fonksiyonlarının "programlanmış" şekilde, kademe kademe bozulması, bu süreci kontrol eden bir yapının olması gerektiği düşüncesine sebep olmuştur. Yaşlanma saati, onun aracılığıyla canlının yaşını ölçebileceğimiz herhangi bir yapıdır. Şimdiye kadar tanımlanmış iki yaşlanma saati vardır: kök hücrelerdeki telomer kaybı (hücresel yaşlanma) ve timüs involüsyonu (büzülmesi). Tabii ki yaşlanma saatlerinin yalnızca bunlarla sınırlı olduğunu söylememiz için hiçbir neden yoktur.

Telomerler, insanlarda yaşlanma saatinin tüm özelliklerine sahiptir ve hem telomer enzimi üretmek, hem de telomerlerimizi uzatmak için bazı terapilerin yapılması hedeflenmiştir. Bazı hayvanlar, telomerlerini kaybetmeden yaşlanır ve ölürler. Yarasalar, domuzlar, laboratuvar fareleri, yaşlandıkça telomerlerini kaybetmeyen hayvanlardır. Dolayısıyla telomerler, canlı organizmalardaki "tek saat" değildir; fakat canlılardaki en önemli yaşlanma saatlerindendir.

Apoptosis: Hücrelerde İntihar Programı

Vücudumuzda intihara meyilli hücreler vardır. Bu ne demektir?

Bilindiği üzere, hücre ölümü sürekli gerçekleşen doğal bir süreç. Hücrelerin ölümü canlı organizmaların gelişimini ve büyümesini sağlar. Bu süreç iki şekilde gerçekleşebilir: nekroz ve apoptosis. Nekroz, dokulardaki istenmeyen hücrelerin ölümüdür. Bu sürece, hücre olağandışı veya anormal şartlar altında olduğu zaman rastlanır. Hücre, canlılığını sürdüremeyeceği koşullar altında bulunduğu zaman hücrenin içi hasara uğrar, hücre dokusu zarar görür. Bu şartlarda kendini onarması imkansız olan hücrenin fonksiyonları artık uyum sağlayamaz ve hücre ölümü gerçekleşir. Apoptosis ise bundan çok daha farklı ve ilginç bir süreçtir. Hücre, bu süreçte kendini ‘’bilinçli’’ bir şekilde öldürür. Nekroz ve apoptosis ile ilgili daha fazla bilgiyi buradan alabilirsiniz.

Peki, bir hücre neden bunu yapmak istesin? Bunun nedeni hem embriyonik gelişimde, hem de bağışıklık sistemimizin gelişmesi için bu sürece ihtiyaç duymamızdır. Bebek, anne karnında büyürken, el ve ayakların şekillenmesi için, parmakların arasında bulunan hücreler kendilerini yok eder.

T-hücreleri (Timus hücreleri) veya T lenfositler, Timus bezinde olgunlaşıp gelişen yapılardır. Antijenler ise, sağlıklı hücrelerde görülen proteinlerdir. Eğer T-hücreleri sağlıklı antijen moleküllerine bağlanırsa, bağlanmanın sonucunda apoptosis gerçekleşecek ve T-hücreleri ölecektir. T lenfositlerin sağlıklı antijenlere bağlanması, vücudumuzun sağlıklı hücrelerini öldürmeye başlayacakları anlamına gelir. Özbağışıklık (İng: "autoimmunity") olarak bilinen bu olayın gerçekleşmesini engellemek için, T hücreleri adeta "intihar eder".

Bir başka neden ise, sağlıklı hücreleri korumaktır. Örneğin, kanser hücreleri, enfekte edilmiş hücreler veya herhangi bir zarar görmüş hücreler, diğer hücrelere zarar vermemek adına kendilerini yok ederler.

Apoptosisin Yaşlanmaya Etkisi

Ökaryot canlılarda iki tip yaşlanma görülür.

Birincisi, hücresel veya replikatif (kopyalayıcı) yaşlanmadır. Hücreler, telomerler aracılığıyla kopyalanma sayılarını takip edebilirler ve önceden bahsedildiği gibi, belirli bir sayıya ulaştıktan sonra telomerler kısalır, hücreler yıpranır ve ölür. Replikatif yaşlanma, biokimyanın en önemli parçalarından biridir; bu sayede canlılar yaşlanır. Yaşlı insanların daha kısa telomerleri vardır ve bu durum, vücudun kendini onarma potansiyelini düşürerek vücudu "zehirler".

Fiziksel/biyolojik yaşlanma ise, popülasyon kontrolüne katkı sağladığı için, evrimsel bir avantajı olduğundan seçilmiş ve evrimleşmiştir. Yaşlanma ve ölüm sayesinde popülasyon büyüklüğü dengede tutulabilir ve en uyumlu bireyler genlerini yayabilir. Bu süreç, milyonlarca yıl önce olduğu gibi, şimdi de canlılar için gerekli bir olaydır. Yaşlanma sayesinde topluluklar, farklılıklarını koruyarak değişime daha kolay uyum sağlayabilir ve böylece evrimleşmeye devam edebilir. Farklılaşan toplumlarda en başarılı ve en öne çıkan bireyler bile yaşlanma sayesinde genleriyle kendi topluluklarını domine edebilecek kadar uzun yaşamaz.

Bazı biyologların dediğinin aksine, hücresel yaşlanmanın canlıları kanser hücrelerinden koruması için evrildiğini söylemek mantıksızdır; hücrenin yaşlanması canlılara hasar dışında bir şey vermez. Bu, Josh Mitteldorf ve bazı diğer bilim insanlarının konuyla ilgili yazdıkları makalelerde de gösterildiği üzere ispatlanmış bir husustur. Apoptosisin rolü ise, özellikle diğer süreçlerle kıyaslandığında, daha belirsizdir. Enfekte edilmiş hücreleri, hasarlı ve kanser hücrelerini elemek için apoptosise ihtiyaç vardır. Bu gibi durumlarda vücudumuzun bu hücreleri tanıyıp onlardan kurtulması, canlının sağlığını tehdit etmemesi açısından çok önemlidir.

Buna rağmen, biz yaşlandıkça, apoptosis süreci bizim için gittikçe zararlı bir hal almakta. Zaman geçtikçe bu süreçle sağlıklı hücreler de kendilerini yok etmeye başlar, bu da vücudu zayıf düşürür. Bunun ispatı, genetik mühendislerin laboratuvar fareleri üzerinde yapmış oldukları deneylerden gelir. Farelerin genetiği değiştirilerek, daha yavaş apoptosis süreci geçirmeleri sağlanmıştı. Bunun sonucunda araştırmacılar, hücre intiharı sürecinin, beraberinde Alzheimer’s, Parkinson’s, ALS, Huntington’s, osteoporoz ve sarkopeni gibi hastalıkları getirdiğini fark etmiştirler.