Hjerneaktivitet har rolle i menneskers aldring og lang levetid
For første gang har forskere vist at hjerneaktivitet har en betydelig innflytelse på menneskets levetid. I en ny studie demonstrerer de hvordan nevral aktivitet er høyere hos personer med kortere levetid og lavere hos de som lever lengre liv.
I en nylig Natur papir, forskere fra Harvard Medical School i Boston, MA, rapporterer hvordan de fant en tydelig signatur av menneskelig levetid i genene i hjernens hjernebark.
Signaturen som de fant er et mønster for genuttrykk som "er preget av nedregulering av gener relatert til nevral eksitasjon og synaptisk funksjon," skriver forfatterne.
Nevral aktivitet har å gjøre med mengden signalering - i form av elektriske strømmer og andre sendere - som går på hjernen. For mye nevral aktivitet, eller overdreven eksitasjon, kan presentere seg på forskjellige måter, for eksempel en muskelrykk eller en stemningsendring.
For studien utførte forskerne cellulære, genetiske og molekylære eksperimenter i ormer. De analyserte også mus med endrede gener og undersøkte hjernevev fra mennesker som var mer enn 100 år gamle da de døde.
Disse testene avslørte ikke bare at endring av nevral aktivitet kan påvirke levetiden, men de ga også ledetråder til de molekylære prosessene som kan være involvert.
"Et spennende aspekt av våre funn," sier seniorstudieforfatter Bruce A. Yankner, professor i genetikk og nevrologi ved Harvard Medical School, "at noe så forbigående som aktivitetstilstanden til nevrale kretsløp kan ha så omfattende konsekvenser for fysiologien. og levetid. ”
Molekylære påvirkere av lang levetid
Forskere har visst i noen tid at nevral aktivitet påvirker en rekke forhold, inkludert epilepsi og demens. Mens noen dyreforsøk har pekt på en effekt på aldring, var det imidlertid ikke klart før nå om denne påvirkningen også kunne omfatte mennesker.
Signalisering med hormonene insulin og insulinlignende vekstfaktor (IGF) er allerede kjent som molekylære påvirkere av lang levetid. Forskere mener også at dette er den samme signalveien som kaloribegrensning fungerer gjennom.
De nye funnene avslører at nevral eksitasjon også påvirker levetiden nedover denne insulin- og IGF-signalveien. Nøkkelen ligger med en transkripsjonsfaktor kalt REST.
Transkripsjonsfaktorer er proteiner som slår gener på og av, det vil si at de styrer genuttrykk. På denne måten kan den samme sekvensen av gener ha ganske forskjellige effekter i celler, avhengig av hvilke som er på og hvilke som er av.
Det er i stor grad på grunn av transkripsjonsfaktorer og deres kontroll av genuttrykk at cellene til mennesker og andre avanserte organismer har et så stort repertoar av genetiske reaksjoner på miljøet.
I tidligere arbeider hadde Prof. Yankner og teamet hans allerede vist at REST hjelper til med å beskytte hjernen mot stressende effekter som skader nerveceller, slik som de som fører til demens.
REST undertrykker nevral aktivitet
I den nye studien fant forskerne at REST også undertrykker nevral aktivitet i dyremodeller som spenner fra ormer til pattedyr. Transkripsjonsfaktoren ser ut til å undertrykke gener som har en sentral rolle i nevral eksitasjon.
Disse genene kontrollerer ionekanaler, reseptorer for kjemiske budbringere og komponenter som utgjør synapser, som er strukturene som lar celler overføre meldinger til hverandre.
Etterforskerne kjørte tester der de blokkerte REST - eller tilsvarende transkripsjonsfaktor - i de forskjellige dyremodellene. Disse testene resulterte ikke bare i høyere nevral aktivitet, men forkortet også dyrenes levetid.
I motsetning til dette hadde boostende nivåer av REST motsatt effekt - det førte til lavere nevral aktivitet og lengre levetid.
Tester av celler fra menneskelig hjernevev postmortem avslørte også at individer hvis levetid hadde overskredet 100 år hadde signifikant høyere nivåer av REST i kjernene sammenlignet med de som hadde levetiden 20-30 år kortere.
Effekten av lavere nevral aktivitet, i sin tur, slår på en annen gruppe proteiner som kalles forkhead transkripsjonsfaktorer som påvirker levetiden gjennom insulin- og IGF-signalveien i mange organismer.
Prof. Yankner antyder at det kan være genetiske og miljømessige faktorer bak variasjonen i nevral aktivitet hos mennesker.
Han og teamet hans foreslår at når de legges til tidligere funn om den delen som REST spiller i hjerneskadelige forhold som demens, bør de nye resultatene stimulere til å utvikle medisiner som er rettet mot proteinet.
Han advarer imidlertid om at studien deres ikke avklarte om folks personlighet, tenkning eller oppførsel kan påvirke deres levetid.
"Et spennende fremtidig forskningsområde vil være å bestemme hvordan disse funnene forholder seg til slike menneskelige hjernefunksjoner av høyere orden."
Prof. Bruce A. Yankner
