Aktywność mózgu ma wpływ na starzenie się i długowieczność człowieka
Po raz pierwszy naukowcy wykazali, że aktywność mózgu ma znaczący wpływ na długość życia człowieka. W nowym badaniu wykazali, że aktywność neuronalna jest wyższa u osób o krótszej długości życia i niższa u tych, którzy żyją dłużej.
W niedawnym Natura artykuł, naukowcy z Harvard Medical School w Bostonie, Massachusetts, donoszą, jak znaleźli wyraźny znak długowieczności człowieka w genach kory mózgowej mózgu.
Podpis, który znaleźli, to wzór ekspresji genów, który „charakteryzuje się regulacją w dół genów związanych z pobudzeniem nerwowym i funkcją synaptyczną” - piszą autorzy.
Aktywność neuronowa jest związana z ilością sygnałów - w postaci prądów elektrycznych i innych przekaźników - przesyłanych do mózgu. Zbyt duża aktywność neuronalna lub nadmierne pobudzenie mogą objawiać się na różne sposoby, na przykład jako drżenie mięśni lub zmiana nastroju.
Na potrzeby badania naukowcy przeprowadzili eksperymenty komórkowe, genetyczne i molekularne na robakach. Przeanalizowali również myszy ze zmienionymi genami i zbadali tkankę mózgową ludzi, którzy w chwili śmierci mieli ponad 100 lat.
Testy te ujawniły nie tylko, że zmiana aktywności neuronalnej może wpływać na długość życia, ale także dostarczyły wskazówek na temat procesów molekularnych, które mogą być zaangażowane.
„Intrygującym aspektem naszych odkryć” - mówi starszy autor badania Bruce A. Yankner, profesor genetyki i neurologii w Harvard Medical School - jest to, że coś tak przemijającego, jak stan aktywności obwodów nerwowych, może mieć tak daleko idące konsekwencje dla fizjologii i długość życia ”.
Molekularne czynniki wpływające na długowieczność
Naukowcy od jakiegoś czasu wiedzą, że aktywność neuronalna wpływa na szereg schorzeń, w tym padaczkę i demencję. Jednak chociaż niektóre badania na zwierzętach wskazywały na wpływ na starzenie się, do tej pory nie było jasne, czy wpływ ten może również dotyczyć ludzi.
Sygnalizacja przez hormony insulinę i insulinopodobny czynnik wzrostu (IGF) są już dobrze znane jako molekularne czynniki wpływające na długowieczność. Naukowcy uważają również, że jest to ten sam szlak sygnałowy, przez który działa ograniczenie kalorii.
Nowe odkrycia pokazują, że pobudzenie neuronalne wpływa również na długowieczność na szlaku sygnałowym insuliny i IGF. Kluczem jest czynnik transkrypcyjny zwany REST.
Czynniki transkrypcyjne to białka, które włączają i wyłączają geny, to znaczy kontrolują ekspresję genów. W ten sposób ta sama sekwencja genów może mieć całkiem różne skutki w komórkach, w zależności od tego, które z nich są włączone, a które wyłączone.
To w dużej mierze dzięki czynnikom transkrypcyjnym i kontrolowaniu przez nie ekspresji genów komórki ludzi i innych zaawansowanych organizmów mają tak ogromny repertuar reakcji genetycznych na swoje środowisko.
W poprzedniej pracy prof. Yankner i jego zespół wykazali już, że REST pomaga chronić mózg przed stresującymi skutkami, które uszkadzają komórki nerwowe, na przykład te, które prowadzą do demencji.
REST tłumi aktywność neuronową
W nowym badaniu naukowcy odkryli, że REST hamuje również aktywność neuronalną w modelach zwierzęcych, od robaków po ssaki. Wydaje się, że czynnik transkrypcyjny tłumi geny, które odgrywają kluczową rolę w pobudzaniu neuronów.
Geny te kontrolują kanały jonowe, receptory przekaźników chemicznych i składniki tworzące synapsy, które są strukturami umożliwiającymi komórkom przekazywanie informacji do siebie nawzajem.
Badacze przeprowadzili testy, w których zablokowali REST - lub równoważny czynnik transkrypcyjny - w różnych modelach zwierzęcych. Testy te skutkowały nie tylko wyższą aktywnością neuronalną, ale także skróciły żywotność zwierząt.
Natomiast zwiększenie poziomu REST miało odwrotny skutek - doprowadziło do niższej aktywności neuronalnej i dłuższej żywotności.
Testy komórek z tkanki mózgowej człowieka pośmiertnego wykazały również, że osoby, których długość życia przekroczyła 100 lat, miały znacznie wyższy poziom REST w swoich jądrach w porównaniu z osobami, których żywotność była o 20–30 lat krótsza.
Z kolei efekt niższej aktywności neuronalnej włącza inną grupę białek zwaną czynnikami transkrypcyjnymi widełek, które wpływają na długowieczność poprzez szlak sygnałowy insuliny i IGF w wielu organizmach.
Prof. Yankner sugeruje, że za zmiennością aktywności neuronalnej u ludzi mogą odpowiadać czynniki genetyczne i środowiskowe.
On i jego zespół sugerują, że po dodaniu do poprzednich odkryć dotyczących roli, jaką REST odgrywa w stanach uszkadzających mózg, takich jak demencja, nowe wyniki powinny wzbudzić zainteresowanie opracowaniem leków ukierunkowanych na białko.
Ostrzega jednak, że ich badanie nie wyjaśniło, czy osobowość, myślenie lub zachowanie ludzi mogą wpływać na długość ich życia.
„Ekscytującym przyszłym obszarem badań będzie ustalenie, w jaki sposób te odkrycia odnoszą się do funkcji ludzkiego mózgu wyższego rzędu”.
Prof. Bruce A. Yankner
