RỐI LOẠN GEN VÀ LÃO HÓA
Rối loạn là một trong những nguyên nhân căn bản của lão hóa theo tuổi tác ở hầu hết tất cả các loài từ vi sinh vật cho đến con người, đặc biệt là sự rối loạn trong hoạt động của gen. Gen là các cấu trúc thông tin di truyền quy định hệ thống đặc điểm (hay tính trạng) của mỗi cơ thể sống. Tuy nhiên, hệ thống tính trạng này chỉ mang tính hoạch định và để trở thành thực thể, các gen di truyển cần phải trải qua các quá trình phân chia trong cơ thể. Nói cách khác, để tạo ra một đặc điểm (hay tính trạng) trên cơ thể sinh vật (chẳng hạn như màu mắt), một số gen đặc biệt cần phải được sao mã, phiên mã và chuyển thành các cấu trúc khác, trong đó phổ biến nhất là protein.
Trong các trường hợp thông thường, hoạt động của gen (hay còn được gọi là biểu hiện gen) được quy định rất nghiêm ngặt. Cụ thể, trong mỗi tế bào của cơ thể, hầu hết các gen không biểu hiện thành tính trạng (ở trạng thái gen lặng). Mọi tế bào trong cơ thể đều chứa toàn bộ các gen nhưng chỉ cần một vài gen biểu hiện chức năng cần thiết cho loại mô mà chúng hợp thành. Vì vậy, trong mỗi tế bào, chỉ một số gen cần thiết cho nhiệm vụ cụ thể của mô ở trạng thái biểu hiện trong khi tất cả các gen còn lại thì không. Ví dụ, tế bào da sẽ cần biểu hiện chức năng của các gen chịu trách nhiệm cho việc tổng hợp và tái tạo ma trận cấu trúc da trong khi các gen có vai trò lọc máu hay dẫn truyền xung thần kinh được giữ ở trạng thái không hoạt động.
Theo tuổi tác, các gen trong tế bào có xu hướng trở nên rối loạn. Quan trọng nhất, nhiều gen vốn cần phải ở trạng thái không hoạt động lại biểu hiện ở các tế bào không thích hợp tại thời điểm không thích hợp. Việc này góp phần vào những đặc điểm sai sót được nhận thấy ở các tế bào lão hóa, chẳng hạn hình dạng và kích thước không bình thường, sự tích tụ các phần tử rác (sắc tố) hay các vết phồng rộp, sản xuất quá mức các protein không cần thiết,.v.v…
Các tế bào có 2 cơ chế chính để bất hoạt các gen. Thứ nhất là deacetyl hóa histone – quá trình biến đổi hóa học các phân tử histone (protein liên kết với ADN tạo cấu trúc nhiễm sắc thể) để giữ chặt cấu trúc ADN hơn nữa, từ đó cản trở sự biểu hiện của gen. (Chú ý, quá trình acetyl hóa histone sẽ làm hoạt hóa các gen lặng). Cơ chế còn lại trong việc bất hoạt gen là methyl hóa ADN. Nếu một đoạn ADN bị methyl hóa, gen sẽ trở nên bất hoạt. Ngược lại, việc loại bỏ nhóm methyl (demethyl hóa) sẽ giúp tăng cường hoạt động của gen.
Thông thường, việc deacetyl hóa / acetyl hóa histone là một cơ chế năng động và dễ dàng can thiệp vào quá trình quy định mã di truyền hơn so với methyl hóa / demethyl hóa. Đây có lẽ là nguyên nhân vì sao nó đóng vai trò đặc biệt quan trọng trong quá trình lão hóa.
Các enzyme chịu trách nhiệm cho sự deacetyl hóa histone cho đến thời điểm hiện tại đã được biết đến tương đối rõ ràng. Các enzyme quan trọng nhất là nhóm các protein được gọi là sirtuin. Không phải ngẫu nhiên, sirtuin được biết đóng vai trò nhất định trong quá trình lão hóa và tăng cường tuổi thọ. Thực tế, phương pháp phổ biến nhất trong việc kéo dài tuổi thọ ở động vật một phần là thông qua sự tăng cường hoạt động của các sirtuin.
Dr. Phillip Oberdoerffer từ trường y Havard và các nhà nghiên cứu khác đã nhận thấy rằng chức năng chính của sirtuin trong động vật có vú (hầu hết các nghiên cứu đều tiến hành trên chuột) là điều hòa sự biểu hiện gen – trong đó quan trọng nhất là bất hoạt các gen không cần thiết. Nghiên cứu của Dr. Oberdoerffer chỉ ra rằng sirtuin SIRT1 là một tác nhân điều hòa biểu hiện gen đặc biệt quan trọng. Tuy nhiên, vấn đề là SRT1 (và có thể là các surtuin khác) có một chức năng quan trọng khác: hỗ trợ quá trình sửa chữa ADN. Nếu ADN bị tổn thương bởi các gốc tự do, các hóa chất gây đột biến hoặc bức xạ UV, surtuin sẽ ngừng hoạt động bất hoạt gen và tập trung hỗ trợ quá trình phục hồi ADN khẩn cấp. Kết quả là các gen vốn được giữ ở trạng thái không hoạt động sẽ chuyển thành trạng thái biểu hiện. Thêm vào đó, các cơ chế lão hóa khác sẽ góp phần vào điều tiết gen và tạo ra vòng lần quẩn. Đặc biệt, các yếu tố như gốc tự do, cạn kiệt ty lạp thể, glycation, viêm đều có thể dẫn đến tổn thương ADN và do vậy làm cho các sirtuin lệch khỏi nhiệm vụ kiểm soát gen của mình. Cùng với sự gia tăng tỷ lệ tổn thương ADN theo tuổi tác, khả năng của surtuin trong việc điều hòa gen sẽ giảm đi tương ứng.
Sự methyl hóa ADN (một cơ chế điều hòa gen khác đã được đề cập ở trên) cũng góp phần vào tiến trình lão hóa thông qua tác động làm rối loạn gen di truyền. Tuy nhiên, mối liên hệ giữa sự methyl hóa ADN và lão hóa ít được hiểu rõ hơn và cần phải được làm rõ bởi nhiều nghiên cứu hơn nữa.
Làm thế nào để ngăn ngừa hoặc đảo ngược sự rối loạn biểu hiện gen?
Trước tiên, cần nhớ rằng sự rối loạn gen dường như có sự đan xen với các cơ chế lão hóa khác. Các phương pháp chống lão hóa chủ yếu được thảo luận dưới đây sẽ chỉ chú trọng vào việc làm giảm đi quá trình rối loạn gen. Các phương pháp này bao gồm giữ cân nặng ở mức lý tưởng, tối ưu hóa chuyển hóa carbonhydrate (thông qua chế độ ăn uống, tập thể dục và có thể là cả các chế phẩm bổ sung đường uống), giảm mức độ viêm trong cơ thể (ví dụ như tăng cường tiêu thụ các acid béo omega-3), hạn chế tối đa việc tiếp xúc trực tiếp với ánh nắng mặt trời, giảm stress, .v.v…
Các cách tiếp cận đặc biệt nhắm vào quá trình điều hòa gen là có khả năng thực hiện được. Có vẻ như các loại thuốc hỗ trợ phục hồi sự biểu hiện gen bình thường ở các tế bào lão hóa cuối cùng cũng sẽ được nghiên cứu và phát triển. Không may thay, ở thời điểm hiện tại chỉ có một tác nhân có sẵn trên thị trường được chứng minh có tiềm lực trong việc ức chế hay thậm chí là đảo ngược sự rối loạn gen liên quan đến lão hóa, đó là resveratol. Resveratol là một hợp chất tự nhiên được tìm thấy trong nho và một vài loại thực vật khác. Nó mô phỏng một số hiệu ứng kéo dài tuổi thọ của việc hạn chế calo bằng cách tăng cường sự sản sinh cũng như gia tăng hoạt động của các sirtuin bao gồm SIRT1. Kết quả là lượng sirtuin sẽ cung ứng đủ cho cả chức năng kiểm soát gen và sửa chữa ADN, từ đó giúp ngăn ngừa hoặc làm giảm sự rối loạn điều hòa gen. Đáng chú ý, revesratol đã được chứng minh có khả năng kéo dài tuổi thọ cũng như làm giảm tỷ lệ bệnh tật liên quan đến tuổi tác ở chuột, và có thể thành phần này sẽ mang lại các lợi ích tương tự cho người ở một mức độ nào đó. Revesratol hiện đã được sử dụng rộng rãi trong các thực phẩm chức năng, tuy nhiên các nghiên cứu lâm sàng trên người hiện vẫn chưa được tiến hành để có thể đưa ra những thông tin rõ ràng về cách thức cũng như liều lượng sử dụng an toàn và hiệu quả. Dù vậy, đây vẫn là một thành phần đầy hứa hẹn và đáng được nghiên cứu nhiều hơn trong tương lai.
