Telomeren als oorzaak van veroudering en kanker?

Zijn telomeren de oorzaak van veroudering en kanker?

De kernen van onze cellen bevatten onze genen, die zijn gerangschikt langs gedraaide, dubbelstrengs DNA-moleculen die chromosomen worden genoemd. Delen van het DNA aan de rand van chromosomen worden telomeren genoemd en hebben als taak onze genetische informatie te beschermen zodat cellen zich kunnen delen. Ze bevatten echter ook de geheimen van hoe we verouderen en kanker krijgen.

Telomeren worden soms vergeleken met de plastic uiteinden van schoenveters. Ze beschermen chromosoomuiteinden tegen rafelen en aan elkaar kleven, wat de genetische informatie van het organisme zou vernietigen of veranderen.

Telomeren worden echter korter bij elke celdeling. Als ze te kort worden, kan de cel zich niet meer delen, wordt inactief, "veroudert" of sterft. Dit verkortingsproces wordt in verband gebracht met het verouderingsproces, kanker en een verhoogd risico op overlijden. Daarom worden telomeren ook wel vergeleken met de ontsteker van een bom. 

Wat zijn telomeren?

Net als de chromosomen en de genen zelf, bevatten telomeren delen van DNA - ketens van de chemische code. Net als al het DNA bestaan ze uit vier nucleïnezuren: G staat voor guanine, A voor adenine, T voor thymine en C voor cytosine.

Telomeren bestaan uit zich herhalende stukken TTAGGG op de ene streng gekoppeld aan AATCCC op de andere streng. Een deel van de telomeren is dus een zich herhalende mix van deze vier basenparen.

In witte bloedcellen varieert de lengte van telomeren van 8000 basenparen bij pasgeborenen tot 3000 basenparen bij volwassenen. Senioren hebben slechts 1500 basenparen. (Een compleet chromosoom bevat ongeveer 150 miljoen basenparen.) Bij elke deling verliest een gemiddelde cel tussen de 30 en 200 basenparen aan het einde van de telomeren.

Cellen delen zich normaal gesproken tussen de 50 en 70 keer. De telomeren worden steeds korter totdat de cel uiteindelijk senescent wordt of sterft.

Telomeren worden niet korter in weefselcellen, omdat deze zich niet constant delen, zoals in de hartspier. 

Waarom bevatten chromosomen telomeren?

Zonder telomeren zou het belangrijkste deel van een chromosoom - het deel dat vitale genen bevat - bij elke deling korter worden. Telomeren zorgen ervoor dat cellen zich kunnen delen zonder genetische informatie te verliezen. Celdeling is nodig voor de vernieuwing van de huid, de vorming van nieuwe bloedcellen, botten en andere cellen.

Zonder telomeren zouden chromosoomuiteinden aan elkaar plakken en de genetische blauwdruk van de cellen veranderen. Dit zou leiden tot storingen, kanker of de dood van de cel. Omdat schade aan het DNA zo gevaarlijk is, hebben cellen het vermogen om dit op de chromosomen te herkennen en te repareren. Zonder telomeren zouden de chromosoomuiteinden eruit zien als beschadigd DNA en zou de cel proberen schade te repareren die er helemaal niet is. Dit zou er ook toe leiden dat de cel zich niet meer deelt en na verloop van tijd afsterft.

Waarom worden telomeren korter bij elke celdeling?

Voordat een cel zich deelt, wordt er een kopie van de chromosomen gemaakt, zodat beide cellen na de deling identiek genetisch materiaal bevatten. Voor dit "kopieerproces" moeten de twee DNA-strengen zich afrollen en van elkaar scheiden. Een enzym (DNA polymerase) leest vervolgens de twee strengen en bouwt twee nieuwe strengen. Dit proces wordt ondersteund door korte stukjes RNA. Als beide nieuwe strengen klaar zijn, zijn ze iets korter dan de oorspronkelijke strengen, omdat er aan het eind ruimte moet zijn voor dit korte stukje RNA. Het is alsof iemand de vloer van een kamer schildert en zich in een hoekje wringt. Hij kan dit laatste stukje niet schilderen. 

Telomerase gaat het verkorten van telomeren tegen

Een enzym genaamd telomerase voegt basen toe aan het einde van de telomeren. In jonge cellen voorkomt telomerase dat de telomeren te veel slijten. Maar omdat de cellen zich voortdurend delen, is er niet genoeg telomerase, waardoor de telomeren na verloop van tijd korter worden en de cel ouder wordt.

Telomerase blijft actief in sperma en eicellen, die van generatie op generatie worden doorgegeven. Als de cellen die nodig zijn voor de voortplanting geen telomerase zouden bevatten om de lengte van de telomeren in stand te houden, zou het organisme heel snel sterven.

Telomeren en veroudering

Geneticus Richard Cawthon en zijn collega's van de Universiteit van Utah ontdekten dat kortere telomeren samengaan met een korter leven. In de leeftijdsgroep boven de 60 jaar hadden mensen met kortere telomeren drie keer zoveel kans om te sterven aan hartaandoeningen. Het risico om te overlijden aan infectieziekten was zelfs acht keer hoger.

Een verkorting van de telomeren wordt in verband gebracht met het verouderingsproces. Het is momenteel echter niet bekend of het verkorten van telomeren slechts een teken van veroudering is - zoals grijs haar - of dat het actief bijdraagt aan het verouderingsproces.

Als telomerase ervoor zorgt dat kankercellen onsterfelijk worden, kan het dan voorkomen dat normale cellen verouderen? Zouden we onze levensduur kunnen verlengen door de lengte van telomeren te behouden of te herstellen met telomerase? Zo ja, zou dit ons risico op het ontwikkelen van kanker verhogen?

Wetenschappers hebben nog geen antwoord op deze vragen. In het laboratorium zijn ze er echter al wel in geslaagd om de celdeling van menselijke cellen tot ver voorbij de normale limiet in stand te houden zonder dat deze cellen kankercellen worden.

Als we telomerase kunnen gebruiken om menselijke cellen te "onsterfelijken", kunnen we misschien massaal cellen produceren voor transplantatie, zoals insuline producerende cellen om diabetes te genezen, spiercellen om spierdystrofie te genezen, kraakbeencellen voor bepaalde vormen van artritis en huidcellen om ernstige brandwonden en wonden te behandelen. Een onbeperkte voorraad normale menselijke cellen - gekweekt in het laboratorium - zou een grote hulp zijn bij het testen van nieuwe medicijnen en gentherapieën. 

Hoe groot is de invloed van telomeren op het verouderingsproces? 

Sommige langlevende soorten zoals mensen hebben veel kortere telomeren dan bijvoorbeeld muizen en die leven maar een paar jaar. Niemand weet waarom. Maar het laat zien dat telomeren alleen niet verantwoordelijk zijn voor de levensverwachting.

Het onderzoek van Cawthon kwam tot de conclusie dat mensen in twee groepen kunnen worden verdeeld op basis van de lengte van hun telomeren: Degenen met langere telomeren leven gemiddeld vijf jaar langer dan degenen met kortere telomeren. Dit onderzoek suggereert dat de levensduur met vijf jaar verlengd kan worden door kortere telomeren te verlengen.

Zelfs bij mensen met langere telomeren worden deze korter naarmate ze ouder worden. Hoeveel jaar zouden we aan onze levensverwachting kunnen toevoegen als we het verkorten van telomeren volledig zouden kunnen stoppen? Cawthon denkt dat het tien, misschien zelfs 30 jaar zou zijn.

Na de leeftijd van 60 verdubbelt het risico op overlijden elke acht jaar. Dit betekent dat een 68-jarige twee keer zoveel kans heeft om binnen een jaar te sterven als een 60-jarige. Het onderzoek van Cawthon komt tot de conclusie dat telomeren van verschillende lengte verantwoordelijk zijn voor slechts vier procent van dit verschil. En natuurlijk zegt de intuïtie ons al dat oudere mensen een hoger risico hebben om te sterven, maar slechts zes procent sterft uitsluitend door ouderdom. Als we telomeerlengte, leeftijd en geslacht (vrouwen leven langer dan mannen) bij elkaar optellen, zijn deze factoren verantwoordelijk voor 37 procent van het risico op overlijden bij 60-plussers. Wat veroorzaakt de overige 63 procent?

Een van de belangrijkste oorzaken van veroudering is "oxidatieve stress". Dit is schade aan DNA, eiwitten en lipiden (vetten) veroorzaakt door oxidanten, d.w.z. zeer reactieve stoffen die zuurstof bevatten. Deze oxidanten worden normaal gesproken geproduceerd tijdens de ademhaling, maar ook als gevolg van ontstekingen, infecties en alcohol- en nicotinegebruik. In één onderzoek stelden wetenschappers wormen bloot aan twee stoffen die oxidanten neutraliseren. De levensduur van de wormen nam toen met gemiddeld 44 procent toe.

Een andere factor in het verouderingsproces is "glycatie". Glycatie treedt op wanneer glucose, onze belangrijkste energiebron, zich bindt aan delen van ons DNA, eiwitten en lipiden zodat ze hun functie niet meer kunnen vervullen. Het probleem verergert naarmate we ouder worden en leidt tot storingen in lichaamsweefsels, wat op zijn beurt leidt tot ziekte en dood. Glycatie is waarschijnlijk de reden waarom studies hebben aangetoond dat de levensduur van dieren kan worden verlengd wanneer hun calorie-inname wordt beperkt.

Het is daarom zeer waarschijnlijk dat oxidatieve stress, glycatie, telomeerverkorting en leeftijd - samen met verschillende genen - samenwerken om ons te verouderen.

Telomeren en kanker

Als een cel kanker krijgt, gaat hij zich nog vaker delen, waardoor de telomeren aanzienlijk korter worden. Als de telomeren te kort zijn, sterft de cel. Cellen proberen vaak de dood te voorkomen door meer telomerase enzymen te produceren om verdere verkorting van de telomeren te voorkomen.

Veel soorten kanker worden in verband gebracht met verkorte telomeren, bijvoorbeeld in de alvleesklier, botten, prostaat en blaas, longen, nieren, hoofd en nek.

Het meten van telomerase kan een manier zijn om kanker op te sporen. Als wetenschappers een manier vinden om telomerase te stoppen, is het misschien mogelijk om kanker te bestrijden door de kankercellen te laten verouderen en afsterven. In een laboratoriumexperiment konden onderzoekers de activiteit van telomerase in menselijke borst- en prostaatkankercellen blokkeren, waardoor de tumorcellen afsterven. Deze procedure brengt echter ook risico's met zich mee. Er zijn aanwijzingen dat het blokkeren van telomerase een negatief effect heeft op de vruchtbaarheid en wondgenezing en op de productie van bloed- en immuunsysteemcellen.

Telomeren en andere ziekten

Patiënten die lijden aan dyskeratosis congenita hebben telomeren die veel sneller verkorten dan normaal het geval is. Getroffenen krijgen te maken met vroegtijdige veroudering en overlijden. Ze hebben een hoger risico op levensbedreigende infecties, leukemie en andere bloedkankers, darmziekten, levercirrose en longfibrose, een verstijving van het longweefsel, die dodelijk is. Ze krijgen ook eerder grijs haar of kaalheid en hebben last van slechte wondgenezing. Er ontstaan ouderdomsvlekken op de huid, ze hebben last van darmziekten, botverweking en leerstoornissen. Er is reden om aan te nemen dat telomeren een rol spelen bij al deze ziekten, omdat weefsels worden aangetast waarvan de cellen zich vaak delen. Er zijn ook aanwijzingen dat verkorte telomeren verband houden met de ziekte van Alzheimer, aderverkalking, hoge bloeddruk en type 2 diabetes. 

Wat zijn de vooruitzichten voor menselijke onsterfelijkheid?

De levensverwachting van de mens is sinds het begin van de 17e eeuw aanzienlijk toegenomen. De redenen voor deze aanzienlijke stijging liggen in de aanleg van rioleringen en andere sanitaire maatregelen, de ontwikkeling van antibiotica en de voorziening van schoon water en koelsystemen. Vaccinaties en andere medische ontwikkelingen redden pasgeborenen en kinderen van een vroege dood. Verbeterde voeding en een betere gezondheidszorg in het algemeen dragen ook bij aan een langere levensverwachting.

Sommige wetenschappers zijn van mening dat de levensverwachting zal blijven stijgen, maar de meesten betwijfelen of deze ver boven de 90 jaar zal uitkomen. Enkelen geloven echter dat een aanzienlijk hogere levensverwachting mogelijk is.

Cawthon gelooft dat als alle verouderingsprocessen gestopt zouden kunnen worden en alle schade veroorzaakt door oxidatieve stress hersteld zou kunnen worden, "mensen naar schatting 1000 jaar oud zouden kunnen worden". 

Verleng telomeren met de juiste voedingsstoffen:

• B-vitamines
• Kurkuma
• Vitamine K2
• Magnesium
• Vitamine D
• Astaxanthine
• Ubiquinol Q10
• Probiotica
• Polyfenolen

B-vitaminen (stressbeheersing en stressreductie)

Verschillende onderzoeken hebben chronische stress in verband gebracht met kortere telomeren. In een onderzoek uit 2004 werden gezonde moeders met gezonde kinderen (controlegroep) vergeleken met moeders die chronisch zieke kinderen opvoedden (zorgmoeders). Gemiddeld hadden de zorgzame moeders telomeren die 10 jaar korter waren dan die van de controlegroep. Dit betekent dat hun cellen zich gedroegen alsof ze een heel decennium ouder waren.

In een ander onderzoek, waarbij gekeken werd naar Afrikaanse jongens, werd ontdekt dat de telomeren van degenen die opgroeiden in een stressvolle omgeving 40 procent korter waren dan diegenen die een stabiele achtergrond hadden. 

Wat is het belangrijkste? Chronische stress bezorgt je niet alleen een slecht humeur; het draagt actief en daadwerkelijk bij aan je verouderingsproces. Regelmatig bewegen, voldoende slapen en elke dag wat tijd voor jezelf zijn eenvoudige manieren om stress te verminderen.

Vitamine B12 staat algemeen bekend als de "energievitamine". Je lichaam heeft het nodig voor een hele reeks vitale functies. Deze omvatten energieproductie, hematopoëse, DNA-synthese en de productie van myeline.

De plasmaconcentratie van vitamine B folaat komt overeen met de lengte van telomeren. Foliumzuur speelt een belangrijke rol bij het behoud van de integriteit van DNA en DNA-methylering - beide hebben een belangrijke invloed op de lengte van je telomeren.

Kurkuma (van nature tegen kanker)

Kurkuma - het actieve ingrediënt in Indiase kurkuma - beïnvloedt meer dan 100 verschillende routes zodra het de cel binnenkomt. Hiertoe behoren belangrijke biologische routes die nodig zijn voor de ontwikkeling van melanoom en andere vormen van kanker.

Vitamine K2 (bloedstolling)

De meeste mensen nemen voldoende vitamine K in hun voeding op voor een goede bloedstolling. Ze nemen echter niet genoeg vitamine K op om ernstige ziekten, waaronder hart- en vaatziekten en kanker, effectief te voorkomen. Verschillende onderzoeken suggereren dat vitamine K2 een sleutelrol speelt in de bescherming tegen prostaatkanker, een van de meest voorkomende vormen van kanker bij mannen in de VS.

Magnesium (reparatie van DNA)

Magnesium wordt verondersteld de lengte van telomeren te beïnvloeden vanwege zijn effecten op de integriteit en het herstel van DNA - naast zijn mogelijke rol bij oxidatieve stress en ontstekingen.

Vitamine D (zonnevitamine)

Onderzoekers ontdekten dat mensen met een hoog vitamine D-niveau over het algemeen langere telomeren hebben en omgekeerd. Dit betekent dat mensen met een hoog vitamine D-niveau langzamer verouderen dan mensen met een laag vitamine D-niveau.

Astaxanthine (antioxidant)

In een onderzoek uit 2009 naar de invloed van het gebruik van multivitaminen op de lengte van telomeren, werden langere telomeren in verband gebracht met het gebruik van antioxidanten. De onderzoekers schreven dat telomeren bijzonder gevoelig zijn voor oxidatieve stress. Bovendien veroorzaakt ontsteking oxidatieve stress en vermindert de activiteit van telomerase, het enzym dat verantwoordelijk is voor het behoud van telomeren. Astaxanthine blijkt een van de meest effectieve en heilzame antioxidanten te zijn die momenteel bekend zijn. Het werkt ontstekingsremmend en beschermt het DNA.

Ubiquinol (reactivering van antioxidanten)

Vroegtijdige veroudering is een van de belangrijkste bijwerkingen van te weinig CoQ10 Deze essentiële vitamine vult andere antioxidanten aan, zoals vitamine C en E. Te weinig CoQ10 draagt bij aan een versnelling van schade aan het DNA. CoQ10 heeft ook een zeer positief effect op de gezondheid van het hart en de spierfunctie. Een tekort leidt tot vermoeidheid, spierzwakte, pijn en uiteindelijk hartfalen.

Probiotica (gefermenteerd voedsel)

Bewerkt voedsel met een hoog suikergehalte en vol chemicaliën vernietigt effectief je darmflora, die een onmetelijke invloed heeft op je immuunsysteem. Als je het natuurlijke afweersysteem van je lichaam vernietigt, loop je het risico op ziekten en vroegtijdige veroudering. Idealiter zou je traditioneel gekweekt en gefermenteerd voedsel een belangrijk onderdeel van je dieet moeten maken om je darmflora gezond te houden. Gefermenteerde groenten zijn een uitstekend alternatief voor bewerkte voedingsmiddelen. Ze zijn niet alleen lekker, maar ook gemakkelijk thuis te bereiden.

Polyfenolen (secundaire plantaardige stoffen)

Polyfenolen zijn effectieve antioxidanten in plantaardig voedsel. Veel ervan hebben bewezen effectief te zijn in het voorkomen van ziekten en hebben ook een "anti-verouderingseffect". Resveratrol zit bijvoorbeeld in druiven (moscatel), onbewerkte biologische cacaobonen en groene thee. 

 

Bronnen (in het Engels):

Zhu, X., Han, W., Xue, W., Zou, Y., Xie, C., Du, J. et al. (2016, February). The association between telomere length and cancer risk in population studies. Scientific Reports, 6: 22243, doi: 10.1038/srep22243

Shammas, M. A. (2011, January). Telomeres, lifestyle, cancer, and aging. Current Opinion in Clinical Nutrition and Metabolic Care, 14(1): 28–34, doi: 10.1097/MCO.0b013e32834121b1

Bojesen, S. E. (2013, November). Telomeres and human health. Journal of Internal Medicine, 274(5):399-413, doi: 10.1111/joim.12083.

Blackburn, E. H., Epel, E. S. & Lin, J. (2015, December). Human telomere biology: A contributory and interactive factor in aging, disease risks, and protection. Science, 350(6265):1193-8, doi: 10.1126/science.aab3389 

Cusanelli, E. & Chartrand, P. (2014 May-June). Telomeric noncoding RNA: telomeric repeat-containing RNA in telomere biology. Wiley Interdisciplinary Reviews. RNA, 5(3):407-19, doi: 10.1002/wrna.1220 

Zakian, V. A. (1995, December). Telomeres: beginning to understand the end. Science, 270(5242):1601-7 

Satyanarayana, A., Manns, M. P. & Rudolph, K. L. (2004, September). Telomeres, telomerase and cancer: an endless search to target the ends. Cell Cycle, 3(9):1138-50 

Grandin, N. & Charbonneau M. (2008, January). Protection against chromosome degradation at the telomeres. Biochimie, 90(1):41-59, doi: 10.1016/j.biochi.2007.07.008 

Buchkovich, K. J. (1996). Telomeres, telomerase, and the cell cycle. Progress in Cell Cycle Research, 2:187-95 

Engelhardt, M. & Martens, U. M. (1998, September-October). The implication of telomerase activity and telomere stability for replicative aging and cellular immortality (Review). Oncology Reports, 5(5):1043-52 

Lu, W., Zhang, Y., Liu, D., Songyang, Z., Wan, M. (2013, January). Telomeres-structure, function, and regulation. Experimental Cell Research, 319(2):133-41, doi: 10.1016/j.yexcr.2012.09.005