Zahartze

Zahartzea edo seneszentzia organismo baten funtzio fisiologikoen gainbehera mailakatua da, denboraren poderioz eta zelula mailan, organo batean nahiz organismo osoan gertatzen dena, azkenik heriotzarekin burutzeko.^[1]

Zahartzea bizidunetan ematen den ezaugarri funtzionalen pixkanakako hondatze-prozesua da. Zahartze terminoak erreferentzia egiten dio bai zelula-zahartzeari baita organismo osoaren zahartzeari ere. Organismoaren zahartzeak hilkortasun-tasaren igoera edo/eta ugalkortasun-tasaren jaitsiera dakar, organismoaren bizi zikloaren amaieran gutxienez.

Zahartzea, organismo plurizelular guztien patua da, saihestu ezin dena, baina atzeratu egin daitekeena ^[2][3]. 1934an, kaloria-murrizketak %50ean bizitza luza zezakeela aurkitu zen. Bestalde, seneszentzia negligiblea duten espezie eta hilezkorrak izan daitezkeen (behin eta berriro birsortzen direlako) organismoak (Hydra, adibidez) egoteak, gai honen inguruan gehiago ikertzea eragin dute. Eta, beraz, adinarekin zerikusia duten gaixotasunetan sakontzea ere. Gizakietan gertatzen diren mutazio arraroek zahartze azkarrarekin lotuta dauden gaixotasunak sor ditzakete.

Adintzea eragin dezaketen faktoreen artean, ingurune-faktoreak daude, esate baterako, argi ultramorearen gehiegizko esposizioak azal adintzea azkartzen du. Gorputzeko zati desberdinek adintze-tasa desberdinak dituzte. Gainera, normala da ere, espezie bereko bi organismok zahartze-tasa desberdina izatea.

Organismo zahartzea, izenak berak dioen bezala, organismo osoaren zahartzea da. Azkenengo hau, defini liteke adinarekin gertatzen den, hilkortasun handitze edo/eta ugalkortasun jaitsiera bezala. ^[4] Hilkortasunaren inguruko lege batek, hain zuzen, Gompertz-Makeham-en legeak, dio, gizakien hilkortasun tasa 2 osagaien batura dela. Osagai horietako bat adinarekiko dependentea da (Gompertz-en funtzioa, Benjamin Gompertzek horrela deituta), eta horregatik, adinarekin handitzen da esponentzialki, eta beste osagaia, adinarekiko independentea da (Makeham-en terminoa, William Makehamek horrela izendatu baitzuen).

2013an, zientzialari-talde batek zahartzearekin loturiko bederatzi ezaugarri definitu zituen, organismoen artean oso ohikoak direnak, baina, batez ere, ugaztunen artean: desegonkortasun genomikoa, telomeroen higadura, alterazio epigenetikoak, proteostasi-galera, eraendu gabeko mantenugai-detekzioa, mitokondrio-disfuntzioa, zelula zahartzea, zelula amen unadura (nekea) eta komunikazio interzelular alteratua^[5].

Zahartzearekin batera, estresari erantzuteko gaitasuna murrizten da, desoreka homeostatikoa areagotzen da, eta arrisku handiagoa dago zahartzearekin erlazionaturiko gaixotasunak hartzeko, hala nola minbizia eta bihotz-gaixotasunak. Adintzea, hortaz, adintzea berez gertatzen den funtzio fisiologikoaren pixkanakako hondatzea da, zeinean ahultasuna areagotzen baita, besteak beste.

Inguruneak eragina dauka adintzean eta ingurune faktoreek kalte desberdinak eragiten dituzte organismoan (DNAn, zeluletan eta ehunetan, adibidez). Sorturiko kalte guztia ez da konpontzen, eta, ondorioz, organismoan metatzen da denborarekin^[6]. Klonazio zelularra zelula germinaletan gertatu ordez zelula somatikoetan jazotzen bada, arrisku handiagoa dago zelula horiek kaltetuak ateratzeko.

Espezie bakoitzaren hilkortasun-tasa desberdina da, zahartze-abiadura ere desberdina da, eta espezie bakoitzaren bizi-esperantza ere desberdina da (gizakien kasuan, emakume edo gizon izatearen arabera aldatzen da). Adibidez, sagu batek 3 urteko bizi-esperantza dauka, gizaki batek 80 urtekoa ^[7] eta ginkgo zuhaitzek ez dute ia adin-diferentzia sumatzen, nahiz eta 667 urte pasa ^[8].

Ia organismo guztien zahartzea, bakterioena barne (zatiketa zelularrean, ama zelula  eta zelula kumeen artean asimetriak dituztenak), ama zelulak zahartzen direlako gertatzen da^[9][10]. Espezie-talde batzuetan, Hydra bezalakoak, seneszentzia negligiblea da^[11]. Izan ere, badaude espezie batzuk ama zelula ugalkorren bidez, telomeroak birsortzeko gaitasuna dutenak^[12]. Espezie horiek ez dira biologikoki hilezkorrak, baina, hala eta guztiz ere, espezie horien hilkortasun-tasa poliki-poliki igotzen da.

Dena dela, badaude espezie hilezkorrak. Horien artean, Turritopsis dohrnii, marmoka hilezkor delakoa. Hilezkorra da bere helduaroan zehar, estres-egoera batean aurkitzen denean, polipo fasera itzultzeko gaitasuna duelako^[13]. Haren ugal-sistemak ez du aldaketarik jasaten, ezta bere gonadek ere^[14].

Espezie batzuek “zahartze negatiboa” aurkezten dute, hau da, ugalkortasun gaitasuna igo edo egonkor mantentzen da eta hilkortasuna jaisten da adinarekin^[15].

Zahartzearen izaera eta kausak azaltzeko 300 hipotesi desberdin baino gehiago daude^[16].

Hipotesi on batek iraganeko behaketak nahiz etorkizunean egingo diren esperimentuen emaitzak aurresaten ditu. Zahartzearen inguruko hipotesiak bi kategoria zabaletan sailkatzen dira, zahartzearen hipotesi eboluzionistak eta hipotesi mekanikoak.

Hipotesi eboluzionistek zahartzea zergatik gertatzen den azaltzen dute batez ere^[17], baina ez dute azaltzen nola (mekanismo molekularrak) gertatzen den zahartze hori. Nahiz eta hipotesi eboluzionistak ez diren zentratzen mekanismoetan, funtsezko mekanismoak oinarri bezala hartzen dituzte zahartzearen zergatia azaltzeko^[18][19].

Bestalde, zahartzearen hipotesi mekanikoen barruan ere, bi azpimultzo desberdintzen dira, batetik, zahartzea programatua dagoela azaltzen dutenak, eta bestetik, zahartzea kalte-metaketa dela diotenak, esate baterako, zahartzea denboran zehar pilatuz joan diren aldaketa molekular espezifikoek eraginda agertzen dela dioten hipotesiak.

Hipotesi hau George C. Williams-ek proposatu zuen 1957an, eta defendatzen duena da gene bakar batek eragina eduki dezakeela ezaugarri askotan. Horietako ezaugarri batzuk gerora, ondorio negatiboak izan ditzakete. Hala ere, adin gazteetan indibiduo gehiago daudenez bizirik zaharretan baino, gene pleiotropikoaren ondorio positiboak aukeratuko dira, eta, jakina, haiekin batera zahartzearen gainkarga.  

Williams-ek ondorengo adibidea proposatu zuen: Gene batek hezurretan kaltzioa metatzea kodetzen duela suposatzen bada, horrek gazteen biziraupena sustatzen du, eta, ondorioz, hautespen naturalagatik faboratua izango da. Hala ere, gene horrek berak kaltzioa arterietan metatzea sustatzen du, eta ondorio aterosklerotiko negatiboak eragiten ditu zahartzaroan.

Beraz, zahartzaroan gertatzen diren aldaketa biologiko kaltegarriak hautespen naturalak gene pleiotropikoak faboratzearen ondorio izan daitezke. Gene horiek onuragarriak dira haurtzaroan, baina kaltegarriak geroago. Kasu horretan, hautespen-presioa nahiko altua da Fisher-en ugal-balioa (adin jakin bateko eme batetik datozen emeen kopurua adierazten duen zenbakia) altua denean, eta nahiko baxua Fisher-en ugal-balioa baxua denean.

Organismo plurizelular bateko zelulen arteko lehiarengatik, zelula seneszenteak deuseztatu daitezke, minbizirako arriskua areagotuz. Horrek, era berean, bi posibilitateren arteko dilema saihetsezin batera eramaten du; ala fisiologikoki erabilgarriak ez diren zelula zaharren pilaketa, ala minbizia (biek hilkortasun-tasaren igoera dakarte adinarekin).

1977an Thomas Kirkwood-ek erabili eta botatzeko somaren zahartze-hipotesia proposatu zuen^[2][20]. Hipotesi honek zioen zahartzea estrategia baten ondorioz gertatzen zela, zeinean indibiduo batek somaren mantentzean inbertitzen baitu soilik bizirauteko aukera realistaren bat dagoen bitartean^[21]. Espezie batek baliagaiak modu eraginkorrean erabiltzen baditu luzaroago biziko da, eta, ondorioz, gai izango da bere ondare genetikoa hurrengo belaunaldietara pasarazteko. Ugaltze-eskaria altua denez, orduan esfortzu txikiago egiten da zelula somatikoen konponketan eta mantenuan, zelula germinalekin alderatuz^[22].

Zahartzea moldagarria dela diote zahartze programatuarekin lotutako hipotesiek. Era berean, eboluzionagarritasunaren hautespenera jotzen dute. Ugal zelularen zikloaren hipotesiak iradokitzen du bizitzan zehar hormona-seinaleetan gertatzen diren aldaketek erregulatzen dutela zahartzea^[23]. Soilik zientzialari gutxi batzuek uste dute zahartzea programatua dagoela; gehiengoak kalteen metaketak dakarrela uste du^[24].

Zahartzearen inguruko hipotesi nabarmenetakoa da, 1956an Harman-ek proposatu zuena lehen aldiz^[25]. Hipotesi horrek dio oxigeno disolbatuak ekoitzitako erradikal askeek, erradiazioak, arnasketa zelularrak eta beste eragile batzuk, zelularen makineria molekularra kaltetzen dutela, eta denborarekin makineria hori higatuz doala. Horri estres oxidatiboa deritzo.

Hipotesi hau berresten duen ebidentzia handia dago: animalia zaharrek proteina oxidatuen, DNAren eta lipidoen kantitate handiagoak dauzkatela haien homologo gazteek baino^[26][27].

Zahartze hipotesietan lehenetarikoa “Bizitza-tasaren hipotesia” izan zen, Raymond Pearl-ek 1928an proposaturikoa (Max Rubner-ek egindako lanean oinarriturik)^[28]. Hipotesi horrek adierazten du tasa metaboliko basal azkarrak biziraupen maximo labur bati dagokiola.

Hipotesi horrek era berean, zenbait kalte espezifikoren kasuan, metabolismo azkarrak biziraupena murriz dezakeela dio. Baina, orokorrean teoriak ez ditu modu egokian azaltzen espezie barruko edo espezieen arteko biziraupenaren desberdintasunak.

Kaloria-mugak dituzten animaliek, mugarik ez dutenek baino biziraupen txikiagoa dute. Era berean, espezie batzuentzat, hala nola, hegaztientzat edo saguzarrentzat, metabolismoak biziraupenean jokatzen duen papera ez da guztiz adierazgarria, espezie horiek harraparitza garatu dutenez, haien heriotza-tasa murriztu dutelako eta beraz, biziraupenean abantaila bihurtu da, nahiz eta tasa metaboliko altuak izan.^[29].

2007an egindako azterketa batean, gorputzaren tamainaren eta filogeniaren efektuak zuzentzeko metodo estatistiko modernoak erabiltzen direnean, tasa metabolikoak eta biziraupenak ez dutela erlaziorik ez ugaztun ez hegaztietan aztertu zen^[30].

Metabolismoak eragiten dituen kalte kimiko espezifikoei dagokienez, bizitza luzeko biopolimeroei (proteina estrukturalak, DNA…) eragindako kaltea da neurri batean, zahartzearen erantzule da.

Izan ere, kalteek, biopolimero-kateen apurketa ekar dezakete eta baita ere biopolimeroen gurutzatzea edo ordezkatzaile ez-naturalen eta biopolimeroen arteko lotura kimikoa. Egoera aerobiko normaletan, mitokondrioan metabolizatzen den oxigenoaren % 4 gutxi gorabehera ioi superoxido bihurtzen da. Ioi superoxido horiek hidrogeno peroxido, hidroxilo erradikal eta beste erreaktibo bilaka daitezke. Azken horiek, era berean, erradikal askeak sortzen dituzte, gai direnak proteina estrukturalak eta DNA kaltetzeko.

Gorputzean aurkitzen diren ioi metaliko batzuek, hala nola, kobrea eta burdina, parte har dezakete prozesuan (Wilson-en gaixotasuna, gorputzak kobrea atxikitzea eragiten duen akats heredagarri bat da; zeinaren sintoma batzuk zahartze azeleratuaren antzekoak baitira).

Prozesu horiei estres oxidatibo deritze eta polifenol antioxidatzaile dietetikoen onurekin erlazionatuta daude, esate baterako, kafean^[31], ardo beltzean eta tean^[32] aurkitzen direnekin.  

Glukosa eta fruktosa bezalako azukreek, erreakziona dezakete aminoazido batzuekin, esate baterako, lisina eta argininarekin, eta bai DNA mota jakin batzuekin ere, guanina bezalakoekin, azukre-aduktuak eratu (glikazioa edo glikosilazio ez-entzimatiko izeneko prozesuan).  

Azukre-aduktu hauek berrantolatu egin daitezke erreaktiboak sortzeko. Horiek gero, lotu egin daitezke egitura-proteinak edo DNA bezalako biopolimeroekin edo beste biomolekula batzuekin, adibidez, egiturazkoak ez diren proteinekin.

Diabetesa duten pertsonek, hau da, odolean azukre-maila altua dutenek, zahartzearekin erlazionatutako gaixotasunak garatzen dituzte goizago diabetesik ez dutenek baino. Baina, odoleko azukre-maila kontrolatuz gero, atzeratu egin daitezke gaixotasun horiek. Ebidentzia dago azukreek eragiten dituzten kalteak kalte oxidatzaileekin erlazionatuta daudela. Ebidentzia hori glikoxidazio izeneko prozesu batean ikus daiteke.

Erradikal askeek, proteinak, lipidoak edo DNA kalte dezakete. Glikazioak, batez ere, proteinak kaltetzen ditu. Kaltetutako proteinak eta lipidoak lisosometan pilatzen dira, lipofusina gisa.

Proteina estrukturalak kimikoki kaltetzen badira, euren funtzioa gal dezakete; adibidez, odol-hodietako hormetako kolagenoari kalte egiten bazaio, hormaren zurruntasunean eragina izango du, eta, beraz, hipertentsioa, odol-hodiaren paretaren loditzea eta ehun erreaktiboa (aterosklerosia) sor daitezke. Giltzurrunean ere gertatzen diren antzeko prozesuek, hauek gaizki funtzionatzea eragin dezakete.

Bestalde, entzimak kaltetzen badira, zelularen funtzionamendua ere kaltetzen da. Mitokondrioko barne-mintzean garatzen den lipidoen erredox erreakzio, potentzial elektrikoa eta energia (ATP) sortzeko gaitasuna murrizten dute. Hortaz, ondoriozta daiteke “Zahartze azeleratuko gaixotasunak” DNA konpontzeko entzima akastunei dagozkiela^[33][34].

Hautespen naturalak alelo kaltegarriak eta hilgarriak jasan ditzake, haien efektuak ugalketaren ondoren nabaritzen badira. Horren harira, J.B.S. Haldane genetistak galde zuen ea zergatik irauten zuen Huntingtonen gaixotasuna eragiten duen mutazio dominanteak populazioan, eta zergatik hautespen naturalak ez zuen ezabatu. Gaixotasun neurologiko horren hasiera, batez beste, 45 urte dira eta beti hilgarria hurrengo 10 eta 20 urte bitartean. Haldanek onartu zuen giza historiaurrean gutxik iraun zutela bizirik 45 urtera arte. Gutxik biziraun zutenez adin aurreratuetara arte eta haien ekarpena hurrengo belaunaldietarako txikia izan zenez, hautespen-indarrak zaila izan zuen mutazio horiek ezabatzea. Hori dela eta, mutazio kaltegarrien lastre genetikoa handia izan liteke mutazioaren eta hautespenaren arteko orekan eta horri hautespen-itzal deritzo^[35].

Behaketa hori, Peter Medawar-ek zahartzearen mutazio-pilaketaren hipotesian gorpuztu zuen. "Hautespen naturalaren indarra ahuldu egiten da adinak gora egin ahala— are eta populazio teorikoki hilezkor batean ere, hilkortasun-arrisku errealen eraginpean baino ez badago. Hondamendi genetiko bat… banakoen bizitzan nahikoa berandu gertatzen bada, haren ondorioak ez lirateke batere garrantzitsuak izango.”. Arrisku adinarekiko independenteek, hala nola, harrapakaritza, gaixotasunak eta istripuak -”hilkortasun extrintseko” delakoa- ondorioztatzen dute adin-talde zaharretan beti egongo direla bizirik banako gutxiago, are eta seneszentzia negligiblea duten populazioetan.

Indibiduo desberdinak adin tarte desberdinetan zahartzen badira, ugalkortasuna, hilkortasuna eta gaitasun funtzionala hobeto aurresango dira biomarkatzaileekin, adin kronologikoarekin baino^[36][37].

Hala ere, adintzearekin ikusten diren aldaketak, adibidez, ile urdinak^[38] edo zimurrak agertzea, ez dira adin kronologikoa baino adierazle hobeak etorkizuneko funtzionaltasunari dagokionez. Biogerontologoek ahaleginak egin dituzte zahartzearen biomarkatzaileak bilatzen eta balioztatzen, baina orain arteko arrakasta mugatua izan da. Bestalde, CD4 eta CD8 oroimen T zelulak eta T zelula naiveak, adin ertaineko arratoien^[39] biziraupenaren iragarpen onak egiteko erabili dira.

Zahartzearen biomarkatzaile bezala erloju epigenetikoa erabil daiteke, gizakiaren adin kronologikoa iragartzeko duen gaitasunean oinarrituta^[40]. Odolaren oinarrizko biokimika eta zelula-zenbaketak ere erabil daitezke adin kronologikoa zehaztasunez aurresateko^[41]. Posiblea da ere gizakiaren adin kronologikoa aurreikustea, zahartze transkriptomikoko erlojuak erabiliz^[42].

Organismo modeloak erabiliaz, dela Saccharomyces cerevisiae legamia, dela Caenorhabditis elegans nematodoa eta ozpin-eulia (Drosophila melanogaster), zahartzearen osagai genetiko batzuk identifikatu dira. Organismo horien azterketak erakutsi du gutxienez bi zahartze-bide daudela kontserbatuta.

Gene-expresioa ez dago guztiz kontrolatua, eta baliteke gene askoren expresio-mailetako ausazko fluktuazioek zahartze-prozesuari laguntzea, legamian gene horien azterketak adierazten duen bezala^[43]. Banakako zelulek, genetikoki identikoak direnak, hala eta guztiz ere, kanpo-estimuluekiko erantzun desberdinak eta bizitza nabarmen desberdinak izan ditzakete. Kasu horretan, faktore epigenetikoek paper garrantzitsu bat jokatzen dute gene-expresioan baita zahartzea faktore genetiko gisa.

Saguen^[44] eta gizakien^[45] kasuan, adibidez, DNA-kate bikoitzeko hausturak konpontzeko gaitasuna txikitu egiten da zahartzen direnean.

Aspalditik ezagutzen da badagoela, gaixotasun heredagarri eta arraroen multzo bat, progeria deiturikoa. Gaixotasun horiek pairatzen dituztenen sintomen artean, zahartze azkartua dago, azal zimurtua barne. 2003ko maiatzan, Nature aldizkarian^[46], Hutchinson-Gilford progeria sindromearen kausa aurkeztu zuten. Txosten horretan, DNAren kaltea, ez estres oxidatiboa, zahartze azeleratu horren kausa zela esaten zen.