Extreme hitte kan veroudering bij ouderen versnellen

Naarmate de zon de huid veroudert , doet warmte hetzelfde met het hele lichaam. Uit een onderzoek met bloedmonsters van duizenden oudere Amerikanen blijkt dat mensen die in gebieden wonen waar extreme temperaturen voorkomen, op cellulair niveau sneller verouderen. Uit het onderzoek, gepubliceerd in Science Advances , blijkt dat een fundamenteel moleculair proces van genetische expressie weken en maanden na de hondsdagen verandert. Deze resultaten komen overeen met soortgelijke resultaten die zijn gevonden bij de Duitse en Taiwanese bevolking. Het precieze mechanisme waardoor een weggelopen thermometer het verouderingsproces versnelt, is nog steeds onduidelijk. Maar de toenemende hoeveelheid bewijs, vooral in de context van klimaatverandering, dwingt ons om overmatige hitte, tabak en vervuiling te rekenen tot de omgevingsfactoren die het leven verkorten.

Slechts weinig mensen sterven aan een hitteberoerte. De meesten die sterven aan de steeds frequenter voorkomende, langdurige en intensere hittegolven, sterven aan iets met een nogal lugubere naam: het oogsteffect: mensen met een medische voorgeschiedenis of vooral ouderen, die eerder dan hun chronologische leeftijd aangeeft, door een extreme temperatuur sterven. Maar zonder dat het dodelijk is, kan hitte al veel schade aanrichten, vooral aan de lichamen van relatief oude mensen. Om dit te bepalen, analyseerden onderzoekers van de Leonard Davis School of Gerontology aan de University of Southern California (Verenigde Staten) bloedmonsters van 3.686 Amerikanen van 56 jaar en ouder.

De tentoonstelling maakt deel uit van een landelijk project dat de gezondheidstoestand van de deelnemers monitort. Maar waar Eunyoung Choi en Jennifer Ailshire, onderzoekers aan de Universiteit van Californië, in geïnteresseerd waren, was één heel specifiek iets: DNA-methylering. Het is een fundamenteel biochemisch proces in het organisme waarbij chemische markeringen aan het DNA worden toegevoegd die functioneren als genschakelaars. Een paar jaar geleden werd ontdekt dat de werking ervan variabel is en dat de variabiliteit afhankelijk is van een aantal factoren, waarvan het verstrijken van de tijd er een van is. Tegenwoordig is de mate van DNA-methylering een van de belangrijkste biomarkers voor het bepalen van de biologische leeftijd, die niet altijd overeenkomt met de chronologische leeftijd. Met deze informatie zijn verschillende epigenetische klokken ontwikkeld, die onderzoekers gebruiken om veroudering te meten.

“DNA-methylering is een proces dat de genexpressie reguleert, dat wil zeggen dat het genen activeert of deactiveert zonder de genetische code zelf te veranderen”, legt Choi uit, eerste auteur van de Science Advances -studie. "Er is aangetoond dat omgevingsstressoren zoals hitte, luchtvervuiling en psychologische stress de DNA-methyleringspatronen beïnvloeden", voegt ze toe. Wat de temperaturen betreft, zijn we tot nu toe vooral op de hoogte geweest van experimenten met verschillende laboratoriumorganismen, van rondwormen als C. elegans tot klassieke muizen. "In het geval van hitte kan langdurige blootstelling fysiologische stressreacties veroorzaken, zoals ontstekingen en oxidatieve stress, wat op zijn beurt kan leiden tot veranderingen in de DNA-methylering", voegt de onderzoeker toe.

Nadat de onderzoekers de methyleringspatronen in het bloed van de ouderen in het monster hadden bestudeerd met behulp van drie verschillende epigenetische klokken, plaatsten ze elke deelnemer op een kaart van de Verenigde Staten die was voorzien van temperatuur- en vochtigheidsgegevens uit verschillende tijdsperioden, van een paar weken vóór elke serie bloedafnames tot enkele maanden.

"Ons onderzoek heeft uitgewezen dat ouderen die in gebieden met extreem warme dagen wonen, een snellere biologische veroudering vertonen dan ouderen die in koelere gebieden wonen", aldus Choi in een e-mail. Als u naar de kaart (hieronder) kijkt, ziet u meteen dat de meeste provincies waar hoge temperaturen voorkomen, zich in het zuidoosten van de Verenigde Staten bevinden. Daar liggen Florida, het zuidelijke stroomgebied van de Mississippi, een groot deel van Texas en de grens met Mexico. Juist in deze gebieden zijn de ouderen geconcentreerd, omdat hun biologische leeftijd steeds sneller stijgt. Deze epigenetische versnelling van de veroudering wordt in verband gebracht met een verhoogd risico op chronische ziekten, zoals hart- en vaatziekten, diabetes en sterfte. De onderzoeker zelf wijst er echter op dat “dit een observationele studie is, wat betekent dat we geen definitieve causaliteit kunnen vaststellen.” Toch concludeert Choi: “de associatie die we observeerden suggereert dat langdurige blootstelling aan extreme hitte kan bijdragen aan versnelde veroudering op moleculair niveau.”

Dr. Alexandra Schneider, hoofd van de onderzoeksgroep milieurisico's bij het Helmholtz Centre in München, Duitsland, was niet betrokken bij het werk van Choi en Ailshire, maar leidde haar eigen onderzoek, dat in 2023 werd gepubliceerd . Het was de eerste keer dat ze een verband vonden tussen blootstelling aan hitte op de middellange termijn en een versnelde epigenetische leeftijd. Ze analyseerden de DNA-methylering van 3.500 inwoners van de stad Augsburg en haar district door opeenvolgende bloedmonsters te nemen en deze te correleren met de temperatuur vier tot acht weken voorafgaand aan de monstername. Zoals de Amerikaanse onderzoekers later opmerkten, ontdekte het Duitse team dat hoe hoger de temperatuur, hoe sneller de veroudering plaatsvindt.

“De methoden die in het nieuwe onderzoek zijn gebruikt, lijken mij allemaal geldig. “Ze gebruiken epigenetische klokken van de eerste, tweede en derde generatie om ze te vergelijken”, zegt Schneider in een e-mail over het werk van Choi en Ailshire. “Ik ben niet verrast door de resultaten, omdat we vergelijkbare effecten vonden in ons onderzoek”, voegt de Duitser toe, die concludeert: “Over het geheel genomen geven de resultaten aan dat epigenetische versnelling van veroudering een proces is dat de vaak waargenomen verbanden tussen hoge temperaturen en sterfte of leeftijdsgebonden ziekten versterkt.”

Onderzoekers van de Nationale Universiteit van Taiwan publiceerden in april 2024, naast het werk van de Duitsers en de Amerikanen, wat zij beschouwen als het eerste werk over het verband tussen temperatuur en DNA-methylering bij de Han-etnische groep (de Chinezen zelf), die ongeveer 20% van de wereldbevolking uitmaakt. In zijn geval bestond de steekproef uit iets meer dan 2.000 personen. Opnieuw vonden ze, net als in het vorige en volgende werk, een verband tussen hitte en versnelde biologische veroudering. In dit geval beperkte de steekproef zich echter niet tot ouderen, maar omvatte de steekproef deelnemers tussen de 20 en 70 jaar oud. Dit zou erop wijzen dat de schadelijke effecten van hitte zich niet tot ouderen beperken.

Dr. Manel Esteller, onderzoeker van kanker-epigenetica bij de Josep Carreras Foundation, wijst erop dat de chronologische leeftijd, zoals bepaald door de geboortedatum, niet noodzakelijkerwijs hoeft samen te vallen met de biologische leeftijd, “zoals blijkt uit de veroudering van rokers.” Wat de hitte betreft, herinnert hij zich dat er geen aanwijzingen zijn of ze eerder zullen sterven, “maar ze zijn ouder geworden.” Vervolgens legt hij uit dat wat ontdekt wordt, de effecten zijn van extreme temperaturen, hittepieken. Twee van de onderzoeken, het Duitse en het Taiwanese, werden uitgevoerd onder bevolkingsgroepen die gewend zijn aan milde temperaturen. "Als je in een warme zone woont, zijn er aanpassingen nodig", zegt de wetenschapper.

Het gaat er hierbij om in hoeverre het lichaam zich kan aanpassen aan de stijgende temperatuur. Uit onderzoek onder de Spaanse bevolking is gebleken dat de bevolking zich relatief goed aanpast aan hitte. Dit zou verklaren waarom er tijdens warme zomers minder mensen sterven dan in voorgaande decennia. Maar ouder worden is iets anders. Zoals Choi, de eerste auteur van de studie met Amerikaanse ouderen, uitlegt: “Hoewel we de mogelijkheid niet kunnen uitsluiten dat er een zekere mate van aanpassing kan optreden bij populaties die voortdurend worden blootgesteld aan hoge temperaturen, betekent dit niet noodzakelijkerwijs dat ze immuun zijn voor de biologische kosten van chronische en extreme blootstelling aan hitte.”

Net als Esteller herinnert zijn collega Dr. José Ignacio Martín-Subero, hoofd van de biomedische epigenomicagroep IDIBAPS in het Hospital Clínic in Barcelona, ​​​​zich eraan dat "blootstelling aan extreme hitte niet per se betekent dat je minder zult leven, maar dat je kwetsbaarder bent." Wat opvalt aan dit werk is dat het, samen met de vorige, warmte toevoegt aan de “catalogus van omgevingsfactoren die, net als tabak, ons ouder maken. En door deze catalogus te kennen, maar ook die van de factoren die ons verjongen, kunnen we beslissingen nemen over hoe we willen leven.”