В Buck нашите пробиви се задвижват от хора. Faces of Discovery, месечна част от Buck Blog, представя учените, които разкриват мистериите на стареенето и пионерските начини да ни помогнат да живеем по-добре по-дълго.
Д-р Парминдър Сингх получава докторска степен от Националния институт по имунология, Индия, с обучение по ендокринология и метаболизъм. След това се присъединява към лабораторията на д-р Pankaj Kapahi в Buck Institute for Research on Aging като постдокторантски научен сътрудник, където работата му се фокусира върху разбирането как междуорганната комуникация оформя биологията на стареенето. Той получи постдокторантската стипендия Larry H. Hillblom, за да изследва как ендогенните метаболити влияят на клетъчното стареене и инсулиновата резистентност. Извън лабораторията д-р Сингх е известен със своята приветлива личност и обича да изследва нови рецепти, да готви и да пише цитати.
“Какво първо ви привлече към тази област на науката и какво ви мотивира днес?”
Малко иронично е, че почти не съм учил биология в гимназията. По това време бях много по-привлечен от физиката и математиката и сериозно обмислях да пропусна изобщо биологията. Това, което промени този път, беше директорът на училището ми, който убеди родителите ми да ме накарат да взема биология като допълнителен предмет, защото вярваше, че имам естествени способности за това. Това решение тихо оформи всичко, което последва. След като влязох в областта, бях привлечен не само от самата наука, но и от историите зад нея. Научаването за историческите биологични открития, хората зад тях и упоритостта и любопитството, които доведоха до тези пробиви, ме очароваха дълбоко.
С течение на времето осъзнах, че разбирането на основните концепции и обясняването им на другите ми дойде естествено. Преподаването, обсъждането и опростяването на сложни идеи се чувстваше по-малко като работа, а повече като разказване на истории. Днес виждам себе си по-малко като човек, който просто провежда експерименти, а повече като разказвач на биология, опитвайки се да разкрия нови разкази за това как телата ни остаряват, адаптират се и понякога се провалят. Това, което ме държи мотивиран сега, е възможността да правя нови открития, за да мога да разказвам по-смислени истории и да ги споделям по начини, които помагат на хората да се свържат с науката, оформяща тяхното здраве и ежедневен живот.
“Какъв централен проблем или въпрос се опитват да разрешат вашите изследвания в момента и защо има значение?”
През последните няколко десетилетия науката постигна огромен напредък в разбирането какво правят отделните органи и как функционират изолирано. Знаем също, че органите непрекъснато комуникират помежду си чрез хормони, метаболити, нерви и имунни сигнали. Това, което остава много по-малко разбрано, е как смущенията в тази междуорганна комуникация променят самия процес на стареене. С други думи, знаем частите, но все още не разбираме напълно разговора между тях, особено как този разговор се променя с възрастта.
Основен фокус на моята работа е да разкрия какви вътрешни и външни фактори смущават тези сигнали и защо тези смущения не засягат всички по един и същи начин. Важно е, че комуникацията между органите се различава между мъжете и жените, особено по време на големи преходи в живота като менопаузата. Тези специфични за пола различия често се пренебрегват в биомедицинските изследвания, но те могат да обяснят защо болестите се появяват по различен начин при мъжете и жените. Като разберем как и защо тези комуникационни мрежи се разпадат, може да сме в състояние да проектираме по-прецизни, специфични за пола терапии, които са насочени към стареенето в основата му, вместо да лекуват последствията от него.
“Можете ли да опишете скорошен експеримент, пробив или изненадващо откритие във вашата работа – и какво може да означава това за бъдещето?”
Зад вратите на лабораторията моето изследване се фокусира върху два тясно свързани аспекта на стареенето: биологичните ефекти на менопаузата и въздействието на излишната захар върху тялото.
Първата област на моето изследване разглежда как загубата на функция на яйчниците засяга мозъка и останалата част от тялото. Менопаузата е естествен преход в живота, който настъпва, когато яйчниците постепенно спрат да освобождават яйцеклетки и намалят производството на хормони и други сигнални молекули. Въпреки че менопаузата често се обсъжда главно във връзка с репродуктивното здраве, нейните ефекти се простират далеч отвъд плодовитостта. Яйчниците комуникират с много органи в тялото, включително мозъка, и помагат за регулирането на няколко аспекта на метаболизма и цялостното здраве.
В допълнение към естествената менопауза, някои жени изпитват хирургична менопауза след отстраняването на двата яйника, процедура, известна като двустранна оофоректомия. В исторически план приблизително 300 000 жени по света са били подложени на двустранна оофоректомия всяка година. За разлика от естествената менопауза, която обикновено настъпва постепенно, двустранната оофоректомия може да причини внезапна загуба на овариални сигнали, особено когато се извършва преди естествената възраст на менопаузата.
За да разберем по-добре биологичните последици от този внезапен преход, използваме лабораторен модел, наречен двустранна овариектомия или OVX, при който яйчниците се отстраняват хирургично. Този модел ни позволява да изследваме как загубата на комуникация между яйчниците и други органи влияе върху стареенето и здравето.
Нашето изследване предполага, че хипоталамусът е особено чувствителен към загубата на сигнали от яйчниците. Хипоталамусът е малък, но важен регион на мозъка, който помага за регулирането на съня, метаболизма, апетита, телесната температура, енергийния баланс и хормоналната активност. Когато комуникацията между яйчниците и мозъка е нарушена, някои неврони в хипоталамуса могат да станат по-малко функционални, докато близките поддържащи клетки могат да станат по-реактивни. Тези промени могат да ни помогнат да разберем защо симптомите и рисковете за здравето като нарушения на съня, метаболитна дисфункция, умора и когнитивни промени могат да станат по-чести след менопауза или хирургично отстраняване на яйчниците.
Втората ми област на изследване изследва как излишната захар може да ускори стареенето. С течение на времето високият прием на захар и нарушеният метаболизъм на захарта могат да доведат до образуването на вредни молекули, известни като крайни продукти за усъвършенствано гликиране или AGEs. Тези молекули се образуват, когато захарите реагират с протеини, мазнини или други клетъчни компоненти. Този процес може да попречи на нормалната функция на клетките и тъканите.
Нашето изследване предполага, че натрупването на тези вредни молекули може да насърчи клетъчното стареене и увреждане на множество органи, включително мозъка, кръвоносните съдове и очите. Например, гликацията може да направи кръвоносните съдове по-твърди, да увеличи клетчния стрес и да допринесе за възпаление. Тези промени могат да повишат риска от свързани с възрастта състояния като сърдечно-съдови заболявания, метаболитни нарушения и когнитивен спад.
Важно е, че тези две области на изследване може да са тясно свързани. Менопаузата може да промени метаболизма и да намали способността на тялото да се справи с метаболитния стрес. В резултат на това вредните ефекти от излишната захар могат да станат по-изразени след менопаузата, потенциално ускорявайки някои аспекти на стареенето.
Чрез изучаване на взаимодействието на репродуктивното стареене и метаболитното здраве се надяваме да открием нови начини за поддържане на по-здравословно остаряване и намаляване на риска от заболяване по-късно в живота.
“Ако обяснявахте вашето изследване на любопитна баба, която не е учила биология от гимназията, как бихте го описали?”
Често обяснявам изследванията си по този начин. Органите в тялото ви са като членове на едно семейство, които непрекъснато говорят помежду си. Мозъкът действа като глава на семейството, поддържа всички организирани и спокойни, докато яйчниците изпращат важни съобщения, които помагат при вз