Smadzeņu aktivitātei ir nozīme cilvēka novecošanā un ilgmūžībā
Pirmo reizi zinātnieki ir pierādījuši, ka smadzeņu aktivitāte būtiski ietekmē cilvēka dzīves ilgumu. Jaunā pētījumā viņi parāda, cik liela ir neironu aktivitāte indivīdiem ar īsāku dzīves ilgumu un zemāka tiem, kuri dzīvo ilgāk.
Nesenā Daba raksts, pētnieki no Hārvardas Medicīnas skolas Bostonā, MA, ziņo, kā viņi atrada atšķirīgu cilvēka ilgmūžības parakstu smadzeņu smadzeņu garozas gēnos.
Paraksts, ko viņi atrada, ir gēnu ekspresijas modelis, kam "raksturīga gēnu samazināšana, kas saistīti ar nervu ierosmi un sinaptisko funkciju", raksta autori.
Neironu darbība ir saistīta ar signālu daudzumu - elektrisko strāvu un citu raidītāju veidā -, kas notiek smadzenēs. Pārāk daudz nervu darbības vai pārmērīga ierosme var izpausties dažādos veidos, piemēram, muskuļu raustīšanās vai garastāvokļa maiņa.
Pētījumam pētnieki veica šūnu, ģenētiskos un molekulāros eksperimentus ar tārpiem. Viņi arī analizēja peles ar mainītiem gēniem un pārbaudīja smadzeņu audus no cilvēkiem, kuri pēc nāves bija vecāki par 100 gadiem.
Šie testi atklāja ne tikai to, ka neironu aktivitātes maiņa var ietekmēt dzīves ilgumu, bet arī sniedza norādes par iespējamiem molekulārajiem procesiem.
"Mūsu atklājumu intriģējošs aspekts," saka vecākais pētījuma autors Brūss A. Jenkners, Harvardas Medicīnas skolas ģenētikas un neiroloģijas profesors, "ir tāds, ka kaut kas tik īslaicīgs kā neironu ķēžu darbības stāvoklis var radīt tik plašas sekas fizioloģijai un dzīves ilgums. ”
Ilgmūžības molekulārie ietekmētāji
Zinātnieki jau kādu laiku zina, ka neironu aktivitāte ietekmē virkni apstākļu, tostarp epilepsiju un demenci. Tomēr, lai gan daži pētījumi ar dzīvniekiem ir parādījuši ietekmi uz novecošanos, līdz šim nebija skaidrs, vai šī ietekme varētu attiekties arī uz cilvēkiem.
Insulīna hormoni un insulīnam līdzīgais augšanas faktors (IGF) jau ir labi pazīstami kā ilgmūžības molekulārie ietekmētāji. Zinātnieki arī uzskata, ka tas ir tas pats signalizācijas ceļš, kurā darbojas kaloriju ierobežošana.
Jaunie atklājumi atklāj, ka nervu uzbudinājums ietekmē arī šī insulīna un IGF signāla ceļa ilgmūžību. Galvenais ir transkripcijas faktors, ko sauc par REST.
Transkripcijas faktori ir olbaltumvielas, kas ieslēdz un izslēdz gēnus, tas ir, tie kontrolē gēnu ekspresiju. Tādā veidā vienai un tai pašai gēnu secībai šūnās var būt diezgan atšķirīga ietekme, atkarībā no tā, kuras ir ieslēgtas un kuras izslēgtas.
Lielākoties transkripcijas faktoru un to gēnu ekspresijas kontroles dēļ cilvēku un citu progresējošu organismu šūnām ir tik milzīgs ģenētisko reakciju uz viņu vidi repertuārs.
Iepriekšējā darbā prof. Yankner un viņa komanda jau bija parādījuši, ka REST palīdz aizsargāt smadzenes no stresa sekām, kas bojā nervu šūnas, piemēram, no tām, kas izraisa demenci.
REST nomāc nervu darbību
Jaunajā pētījumā pētnieki atklāja, ka REST nomāc arī nervu darbību dzīvnieku modeļos, sākot no tārpiem līdz zīdītājiem. Šķiet, ka transkripcijas faktors nomāc gēnus, kuriem ir galvenā loma nervu ierosmē.
Šie gēni kontrolē jonu kanālus, ķīmisko kurjeru receptorus un komponentus, kas veido sinapses, kas ir struktūras, kas ļauj šūnām nodot ziņojumus viena otrai.
Pētnieki veica testus, kuros dažādos dzīvnieku modeļos bloķēja REST - vai līdzvērtīgu atšifrējuma koeficientu. Šie testi izraisīja ne tikai lielāku nervu darbību, bet arī saīsināja dzīvnieku dzīves ilgumu.
Turpretī REST līmeņa paaugstināšanai bija pretējs efekts - tas noveda pie zemākas neironu aktivitātes un ilgāka mūža.
Šūnu testi no cilvēka pēcnāves smadzeņu audiem arī atklāja, ka indivīdiem, kuru dzīves ilgums pārsniedza 100 gadus, kodolos bija ievērojami augstāks REST līmenis salīdzinājumā ar tiem, kuru dzīves ilgums bija par 20–30 gadiem īsāks.
Zemākas neironu aktivitātes ietekmē savukārt tiek pārslēgta cita olbaltumvielu grupa, ko sauc par dakšu transkripcijas faktoriem, kas ietekmē ilgmūžību caur daudzu organismu insulīna un IGF signālu ceļu.
Prof. Yankner ierosina, ka cilvēku neirālās aktivitātes variācijas var būt ģenētiski un vides faktori.
Viņš un viņa komanda ierosina, ka, pievienojot iepriekšējos atklājumus par daļu, ko REST spēlē smadzeņu bojājumos, piemēram, demenci, jaunajiem rezultātiem vajadzētu rosināt interesi par tādu zāļu izstrādi, kas vērstas uz olbaltumvielām.
Viņš tomēr brīdina, ka viņu pētījumā nav noskaidrots, vai cilvēku personība, domāšana vai uzvedība var ietekmēt viņu dzīves ilgumu.
"Aizraujoša turpmākā pētījumu joma būs noteikt, kā šie atklājumi ir saistīti ar šādām augstāka līmeņa cilvēka smadzeņu funkcijām."
Prof Bruce A. Yankner
