YAŞAM BOYU KAÇ BEDEN ESKİTİYOR SUNUZ?
Vücudumuzun yaş haritası çıkartılıyor. Vücudunuzun tümüyle yenilenmesi ne kadar sürer? Her dokunun farklı aralıklarla yenilendiği düşünülürse, insanın gerçek yaşını belirlemenin sanıldığı kadar kolay olmadığı ortaya çıkıyor. En genç organ her zaman deri. "Kaç yaşındasınız?" Bu insanların en sık karşılaştığı sorulardan biri. Doğum yaşı ile beden yaşı birbirinden farklı. Son yapılan bir araştırmaya göre vücudunuzun ortalama yaşı 15.5. Doğduğunuzdan bu yana dünya üzerinde bir hacim kapladığınızı düşünseniz bile vücudunuzun büyük bir kısmı daha genç.
Bilim dünyasında yaygın olan görüşe göre insan vücudu her yedi yılda bir kendini tümüyle yeniler. Biyologlar kesin bir rakam belirtmekten kaçınsalar da pek çoğu hücrelerin zaman içinde eskiyip yenilendiğini kabul eder. Bazı dokularda deri ve kan- bu yenilenmenin kaç yılda bir olduğu bilinir. Örneğin nakil yapılan kanın ne kadar dayandığına bakarak bu süre belirlenebilir. Şaşırtıcı olan, diğer çoğu hücre tipinin ne sıklıkla yenilendiğini bilmiyor olmamız. Daha doğrusu birkaç ay öncesine kadar bu konuda hiçbir şey bilmiyorduk. Fareler üzerinde yapılan araştırmalara göre bazı hücreler diğerlerinden daha sık yenileniyor. Ancak bu bulguların insanlarda da geçerli olup olmadığı konusunda kimse kesin bir şey söyleyemiyor.
YETİŞKİN BİR HÜCRENİN YAŞINI HESAPLAMAK
İsveç, Stockholm'deki Karolinska Enstitüsü'nden nörolog Jonas Frisen , yetişkin bir hücrenin yaşını belirlemek için çok farklı bir yol izledi. Frisen ve ekibi, yıllardır bilim insanlarının ve sokaktaki insanların aklını kurcalayan soruları yanıtlamak için bu teknikten yararlanıyor. Hücrelerin devri, tüm vücudunuzun yenilenmiş olduğu anlamına mı geliyor? Eğer öyleyse, yaşamınız boyunca kaç tane vücut eskitmiş oluyorsunuz? Oldukça uzun bir yaşam sürdürdüğünüzü varsayarsak, "orijinal" vücudunuzdan geriye bir şey kalmış olabilir mi?
Hücre yenilenmesinin hızı ile ilgili sorular, ilk defa 100 yıl önce ortaya atıldı. Bu soruların o dönemde gündeme gelmesinin nedeni, bilim adamlarının nöronlarımızın pek çoğunun embriyo evresinde oluştuğunu ve yaşam boyu varlıklarını sürdürdüğünü ortaya çıkartmasıdır. O tarihten sonra insanlar beyin korteksinin dikkat ve karar verme gibi işlevlerin yapıldığı yer- de yeni hücre üretip üretmediğini merak etmeye başladı. 1960'lı yıllarda nörologlar kemirgenlerin ve kedilerin yeni hücreler üretebildiğini keşfettiler. Daha sonra 1999 yılında Science isimli saygın bilim dergisinde yer alan bir yazı, maymunların serebral kortekslerinde yeni hücre gelişimlerine rastlandığı iddiasıyla büyük sansasyon yarattı. Ancak bu konuda çok sayıdaki araştırma yapılmasına karşın bu sonuçlar hiçbir zaman tekrarlanmadı.
Tarihsel gelişime bir göz atarsak, hücrelerin yaşam süreleri sıçan ve fareler üzerinde yapılan deneylerden elde edildi. Bu yöntemde hayvanlara yiyeceklerinin içinde veya enjeksiyon ile radyoaktif nükleotid'ler DNA'nın yapı taşları- verilir.
Buradaki varsayım şuydu: Hücre yenilenmesi sürekliliği olan bir süreç ise, yeni hücreler sıçanların DNA'larındaki işaretli nüleotid'lerle birleşir. Ölüm sonrasında yapılan testler, daha sonra, çeşitli dokularda ne kadar işaretli DNA olduğunu ortaya çıkarttı. Bu deneyler, kemirgenlerdeki hücre devri konusuna ışık tutsa da, aynı bulguların insanlarda da geçerli olup olmadığı hakkında bilgi vermez. İnsanlar aylarla değil yıllarla ölçülebilen uzunlukta bir yaşam sürdürdüğü için, hücrelerin yenilenmesi daha büyük önem kazanır.
İnsanlara radyoaktif genetik materyal tahmin edilebilecek nedenlere bağlı olarak verilemez. Başka yöntemlerin peşine düşen diğer bilim adamları, telomerlerin uzunluğunu ölçmek gibi bir yönteme başvurdu. Telomerler, kromozomların sonundaki DNA parçalarıdır ve hücrenin her bölünüşünde biraz daha kısalır.
Ancak şu anda kimse telomerlerin uzunluğunu ölçerek insanların yaşını tespit eden güvenilir bir yöntem geliştirmiş değil. Frisen, "Bu aşamada en kötüsü, kök hücre gibi bazı hücrelerin telomer'lerini uzatıyormuş gibi görünmesi. Hücrelerin yaşını, -özellikle beyindeki hücrelerin- hesaplarken bu, büyük sorun yaratıyor" diyor.
KARBON-14 İLE YAŞ SAPTAMA
Bu konuda herhangi bir ilerleme kaydedilmeyince Frisen başka yollara başvurması gerektiğine karar verdi. "Bu aşamada aklıma Mısır papirüsleri geldi. Bunların yaşı karbon ölçümü ile saptanabildiğine göre bizim de bu yöntemden yararlanabileceğimizi düşündüm."
Karbon ile yaş tahmini, bir organik malzeme örneğindeki karbon-14 miktarını ölçmeye dayanır. Nadir görülen ve zayıf radyoaktif karbon izotopları şeklinde olan karbon-14'ler, kozmik ışınların ürettiği nötronların nitrojen çekirdeğine çarpması sonucu bir protonu açığa çıkartması ile atmosferde sürekli olarak üretilir. Karbon -14 zaman içinde, 5730 yıllık bir yarı-ömür ile yeniden nitrojene çözünür. Ancak karbon-14 çözünmeden önce fotosentez sırasında bitkiler tarafından emilir ve şekere dönüştürülür. Hayvanlar bu bitkileri yer ve bu şekilde bütün canlılar az miktarda karbon-14 içerebilir. Vücudumuzdaki her bir trilyon karbon atomunun biri karbon-12 değil, karbon-14'tür. Ancak ölüm durumunda organizma karbon-14 alımını durdurur ve vücutta kalanlar da zaman içinde çözünür gider.
Yavaş çözünme, arkeolojik örneklerde karbon ile yaş saptanmasını olanaklı hale getirir. Bir zamanlar canlı olan bir cismin içindeki karbon-14'ün karbon-12'ye oranını hesaplayarak cismin ne zaman öldüğünü tahmin edebilirsiniz.
Yavaş çözünme, ne yazık ki, bu yöntemin güvenilirliğini azaltan bir olgudur. Arkeolojik radyokarbon tarih saptaması ancak 30-100 yıllık bir hata payı ile doğru sonuç verir. Bu da eski Mısır eserleri için sorun yaratmazken, insan hücrelerinin yaşını saptamakta yetersiz kalır.
NÜKLEER DENEMELERİN ETKİSİ
Frisen yakın tarihimizdeki bir olay sayesinde karbon-14'ü farklı yollarla kullanabileceğini fark etti. Bu olay Soğuk Savaş zamanındaki silahlanma yarışıydı. 1955 ile 1963 yılları arasında yeryüzünde yapılan nükleer silah denemeleri atmosfere büyük miktarda karbon-14 salınmasına yol açtı. 1963 yılında bu denemelerin en fazla olduğu dönemde karbon-14'ün atmosferdeki düzeyi normal geri plan düzeyinin tam iki katına çıktı. Bu çıkış, Friser'in beklediği "Evreka" anını doğurdu.
Friser'e göre hücre içindeki moleküllerin pek çoğu sabit bir akım içinde iken, DNA durduğu yerden kıpırdamaz. Bir hücre doğduğu zaman bir takım kromozomla birlikte doğar ve bunları yaşamı boyunca korur. Dolayısıyla yaşayan bir hücrenin DNA'sındaki karbon-14 düzeyi, doğduğu anda atmosferde bulunan düzey ile doğru orantılıdır. 1955 yılından önce bu düzey kabaca aynıydı. Ancak bomba denemelerinden sonra atmosferik düzeyleri arttı ve daha sonra yeniden düştü. Hücrelerin DNA'larındaki karbon-14 düzeyleri de aynı doğrultuda hareket etti. Frisen haklıysa bilim adamları ilk kez vücudun değişik bölgelerindeki hücrelerin ortalama yaşını hesaplama şansını elde edebileceklerdi. Böylece beynin yeni hücre üretip üretmediğini de anlayabileceklerdi.
İşe başlamadan önce Frisen bu fırsat penceresinin ne kadar açık kaldığını bilmek zorundaydı. 1963'teki kısmi bomba deneylerine getirilen yasak ile ilgili antlaşmadan sonra atmosferdeki karbon-14 tutarlı bir şekilde inişe geçti ve 11 yıl içinde okyanuslar ve biyosfer tarafından emilerek yarılandı. Bu durumda Frisen, 1955 ile 1990 arasında doğan herhangi bir hücrenin DNA'sının yeterli miktarda ilave karbon-14 içerdiğini ve buna bağlı olarak artı veya eksi bir yıllık bir yanılma payı ile güvenilir bir tarih elde edebileceğine inanıyordu. Soğuk Savaş döneminde sağ olan insanların kadavralarından alınan vücut dokularını inceleyen Frisen ve ekibi, ilk kez bir insanın birden fazla yaşı olduğu ortaya çıkarttılar.
Vücudun ön-hatlardaki hücreleri daha sert yaşam koşullarına maruz kalır, daha kısa süre hayatta kalır ve sürekli olarak yenilenir. Bunlara örnek, bağırsakları saran epitel hücreleri (beş gün), derinin yüzeyini örten epidermal hücreler (iki hafta) ve kırmızı kan hücreleridir (120 gün).
30'lu yaşlarının sonlarındaki insanların kaburga kaslarından aldığı örnekleri inceleyen Frisen, bu dokulardaki hücrelerin ortalama yaşlarının 15.1, bağırsakları oluşturan hücrelerin ise ortalama 15.9 olduğunu tespit etti. Böylece vücudumuzun sürekli olarak kendi kendini parçalayıp yenilediği yönünde somut verilere erişmiş oldu. Öyle ki Frisen'e göre iskeletin tümü her birkaç yılda bir yenileniyor.
AMAÇ, BEYİN HÜCRELERİNİN YAŞI
Bu organların ve dokuların yaşlarını teker teker inceleyen Frisen, nihai amacının beyin hücrelerinin ne sıklıkla yenilendiğini ortaya çıkartmak olduğunu belirtiyor: "Ben bir nöroloğum. Kuşkusuz vücut hücrelerimizin ne sıklıkta yenilendiğini merak ediyorum. Yavaş yavaş da olsa bu hedefe doğru ilerliyoruz. Ancak benim tutkum beynin çeşitli alanlarını inceleyerek tüm yaşantımız boyunca beynin yeni hücreler üretip üretmediğimizi keşfetmek." Hayvan deneylerinden elde edilen standart görüşe göre beyin bir kez oluştuğu zaman iki bölgenin dışında yeni nöronlar oluşmaz. Bu iki bölge hipokampus ve ventriküllerin (karıncık) çevresidir.
Frisen önce yeni yöntemini görsel korteksten alınan hücrelere uyguladı. Burada, beklenildiği üzere hücreler insan ile aynı yaştaydı. Ancak hareketlerin eşgüdümünden sorumlu beyincik bölgesindeki hücreler ortalama olarak kişinin yaşından 2.9 yıl daha gençti. Bu da bölgenin bebeklik döneminde geliştiği fikri ile uyum sağlıyordu.
"Korteksin geri kalanının da haritasını çıkarttık. Şimdi sıra hipokampusa geldi" diye konuşan Frisen, "Şu ana kadar kortekste yeni hücrelerin oluştuğu doğrultusunda bulgulara rastlamadık. Yani bu hücreler bizlerle aynı yaşta. Ancak hipokampusta bazı bölgeler çok ilginç. Burada yeni sinir hücresi oluşumu varmış gibi duruyor" diyor.
TEDAVİDE HÜCRE YENİLENMESİ
Frisen'i bu araştırmaları yapmaya iten yalnızca merak değil. Bilim adamı beyindeki hücre yenilenmesini ortaya çıkartarak depresyon ve Alzheimer gibi hastalıklara da ışık tutmayı amaçlıyor. New York'taki Columbia Üniversitesi'nden Rene Hen , hipokampustaki hücrelerin yeterli miktarda yeni hücre üretmemeleri durumunda farelerin depresyona yakalandıklarını ortaya koymuştu. Prozac gibi ilaçların nörojenezi (sinir hücresi üretimi) tetikleyerek yarar sağladığını ileri sürüyordu. Kaldı ki bilim ekibi nörojenezi baskıladığı zaman antidepresanların yarar sağlamadığını fark etti.
Alzheimer da hipokampus'taki nörojenez eksikliği ile ilgilendirildiği gibi, Parkinson da hücre yenilenmesi ile dengelenmeyen hücre ölümlerinin bir sonucudur. Frisen'in ekibi şimdi nöro-dejeneratif hastalıklara yakalanmış insanlardaki hücre yenilenmesi faaliyetlerini inceliyor.
Beyin, hücre yenilenmesi ile ilgili gelişmelere bağlı olarak hastalık yaratan tek organ değil. Sağlıklı insanların yeni yağ hücrelerini hangi sıklıkla ürettiğini araştıran bilim adamları, elde ettikleri bilgilerin ışığı altında, obeziteyi tedavi etmeyi planlıyor. Şu anda kimse obezitenin genişlemiş yağ hücrelerinden mi, yoksa hücre sayısının artmasından mı kaynaklandığını bilmiyor. Benzer şekilde karaciğer hücrelerindeki yenilenmenin kanser gibi anormalliklerle ilgili olup olmadığı araştırılıyor.
Bu konudaki çalışmalar başka olasılıklara da yol açabilir. Örneğin kalp kas hücreleri öldükleri zaman yenilenmedikleri için boşalan alanlara fibrotik malzeme doluyor. Dolayısıyla kalp fonksiyonları yaşla birlikte azalıyor.
VÜCUDUMUZ DAHA GENÇ
Bütün bunlardan vücudumuzun büyük bir kısmının sizden daha genç olduğu sonucu çıkıyor. Ancak bu da önemli bir paradoksa yol açıyor: Örneğin cildiniz sizden daha genç ise yaşlandığınız zaman niçin daha diri ve düzgün bir cilde sahip olmuyorsunuz? 60'lı yaşlarında bir kadın, genç kaslarının sayesinde 10 yaşındaki bir çocuk gibi ip atlayamıyor?
Bütün bunların yanıtı mitokondriyal DNA'da yatıyor. Mitokondriyal DNA, çekirdekteki DNA'dan daha hızlı bir şekilde mutasyonları biriktiriyor. Doğar doğmaz mitokondriya etkilenmeye başlıyor ve bu konuda yapacak fazla bir şey de yok. Ve hücreler sizin yaşınızın üçte biri yaşında olsa bile, mitokondriyanız sizinle aynı yaşta. Örneğin deride mitokondriyal mutasyonlar kolajen kaybından sorumlu olduğu için zamanla cilt diriliğini koruyamıyor ve kırışıklıklar başlıyor. Ancak bu bağlamda iyi haberler de var. Mitokondriyal DNA'yı koruyabilir veya onarabilirsek ki bu hedefe yönelik pek çok çalışma yapılıyor- yaşlanmayı büyük ölçüde geciktirebiliriz. Belki de kısa bir süre sonra insanlar "Kaç yaşındasınız?" sorusuna yanıt vermekte zorlanacaklar.