Forskere forlænger levetiden hos mus ved at genoprette denne hjerne-krop-forbindelse

Genudgivet af Platon

Abonnenter: 0

Det er nemt at bagvaske kropsfedt som blot et lag af uønsket polstring, der sidder stille under huden. Men disse celler er overraskende aktive. Udover at være opbevaringsbeholdere til energi, pumper de ud en bred vifte af hormoner der interagerer med flere organer for at kontrollere metabolisme, immunresponser og endda reproduktion.

De kunne også regulere levetid med en uventet partner: hjernen.

A ny undersøgelse hos mus fandt man en "telefonlinje" mellem fedtvæv og en gruppe neuroner inde i hypothalamus - en region i bunden af hjernen, der styrer grundlæggende kropsfunktioner såsom temperaturregulering og vejrtrækning.

Når de er unge, signalerer disse neuroner fedtvæv for at frigive energi, der brænder hjernen. Med alderen bryder linjen ned. Fedtceller kan ikke længere orkestrere deres mange roller, og neuroner kæmper for at videregive information langs deres netværk.

Ved hjælp af genetiske og kemiske metoder fandt holdet en markør for disse neuroner - et protein kaldet Ppp1r17 (fængende, jeg ved det). Ændring af proteinets adfærd hos gamle mus med genteknologi forlængede deres levetid med cirka syv procent. For en gennemsnitlig levetid på 76 år hos mennesker svarer stigningen til over fem år.

Behandlingen ændrede også musenes helbred. Mus elsker at løbe, men deres styrke falder med alderen. Genaktivering af neuronerne i ældre mus genoplivede deres motivation og forvandlede dem fra sofakartofler til imponerende joggere.

"Vi demonstrerede en måde at forsinke aldring og forlænge sunde levetider hos mus ved at manipulere en vigtig del af hjernen," sagde undersøgelsesforfatter Dr. Shin-ichiro Imai ved Washington University.

Hjerne-Krop Internettet

Lang levetid er kompliceret. Flere faktorer påvirker, hvor hurtigt vores væv og organer ældes, såsom genetiske slåfejl, betændelse, epigenetiske ændringer og metaboliske problemer.

Men der er en gennemgående linje: Årtiers arbejde i flere arter har fundet ud af, at skære i kalorier og øge motion holder flere organfunktioner unge, når vi bliver ældre. Mange af fordelene kommer fra interaktioner mellem hjerne og krop.

Hjernen eksisterer ikke i et kar. Selvom de er beskyttet af en meget selektiv barriere, der kun lader visse molekyler komme ind, reagerer neuroner på blodkomponenter, som omgår barrieren for at ændre deres funktioner - for eksempel ved at bevare indlærings- og hukommelsesfunktioner i alderdommen.

Nylige undersøgelser har i stigende grad udpeget flere kommunikationskanaler mellem hjernen og muskler, skelet og lever. Efter træning ændrer proteiner frigivet af kroppen for eksempel hjernefunktioner, hvilket øger indlæring og hukommelse hos aldrende mus og i nogle tilfælde, ældre mennesker. Når disse kommunikationskanaler går i stykker, udløser det sundhedsproblemer forbundet med aldring og begrænser levetiden og sundheden (antallet af sunde år).

Forbindelsen mellem hjerne og krop fungerer begge veje. Gemt dybt i bunden af hjernen regulerer hypothalamus utallige hormoner for at ændre kropsfunktioner. Med sine hormonelle sekretioner sender hjerneregionen retninger til en lang række organer, herunder lever, muskler, tarme og fedtvæv, og ændrer deres adfærd med alderen.

Hypothalamus, som ofte kaldes "kontrolcentret for aldring", har længe været et mål for langtidsforskere.

Tilbage i 2013 fandt et hold ud af, at omprogrammering af immunresponser i hjerneregionen kunne øge levetiden. Samme år fandt Imais hold aktivering af hjerneområdet skruet tiden tilbage i ældre mus. Ligesom yngre jævnaldrende dyrkede de mere motion, havde et sundere stofskifte og vedligeholdt lettere deres kropstemperaturer i miljøer uden for deres sædvanlige komfortzone. De sov også bedre, og deres hjerner sendte trofaste anvisninger til deres muskler, så de fik parkour rundt i deres omgivelser.

Alligevel nagede et spørgsmål i holdet: Hvorfor virkede det?

Åbne linjer

Den nye undersøgelse jagtede neuroner i hypothalamus, der forbinder fedtvæv til hjernen og lang levetid.

De nulstillede først på en undergruppe af neuroner i hypothalamus fra en pulje, der tidligere var kendt for at regulere aldring. Disse celler har et højt niveau af et protein kaldet Ppp1r17 - dybest set en markør, der differentierer dem fra alle andre celletyper i hypothalamus - og når langt over hjernen og ind i kroppen.

Neuronerne "kan signalere til et specifikt væv og regulere dets funktion," skrev holdet. Med andre ord kunne de potentielt etablere en hjerne-krop-forbindelse.

For at teste teorien eliminerede holdet genetisk Ppp1r17 i hypothalamus hos tre måneder gamle mus - omkring en teenagers alder. Inden for to måneder sprængte væsnet op i størrelse. De begyndte at feste i søvne og følte ikke længere trangen til at løbe i deres løbehjul - en tidligere yndlingsbeskæftigelse.

Ændringerne fangede holdets øjne. Reduktion af kalorier og motion er kendt for at øge sundheden hos laboratoriemus og måske hos mennesker.

Med molekylær analyse fandt holdet, at neuroner med Ppp1r17 ændrede, hvordan fedtceller opfører sig. Proteinet flyder rundt om både kernen – den valnødlignende struktur, der indkapsler vores DNA – og andre dele af cellen.

Hos unge mus sidder den inde i kernen og aktiverer en nervemotorvej, der regulerer fedtvæv. Det leder fedtcellerne til at frigive energilagre under træning, for eksempel, og til at pumpe et protein ud, der giver energi i hjernen. Med alderen bryder hele løkken sammen. Proteinet driver fra kernen ind i andre dele af neuronet, hvilket knæhætter kommunikationen med fedtceller.

I et forsøg på at genoprette systemet i aldrende mus, ændrede holdet genetisk et "shuttle"-protein for at transportere Ppp1r17 tilbage til kernen. Dette trick bremsede tegn på aldring.

I mellemtiden blev musenes fedtceller også forynget. De pumpede let ud et hormon, der var afgørende for at holde hypothalamus sund. I stedet for at sygne hen på sofaen, valgte musene at løbe på hjulet. Sammenlignet med jævnaldrende jævnaldrende havde de en blød og skinnende pels, et tegn på ungdom og sundhed.

Resultaterne tyder på, at flytning af Ppp1r17 tilbage i kernen holder en mus sund selv i høj alder. Og "bemærkelsesværdigt," skrev holdet, levede de konstruerede mus længere end deres kuldkammerater med omkring syv procent.

Ved at bruge en anden teknologi, der specifikt holdt proteinet inde i kernen, rekapitulerede holdet resultaterne. Disse ældre mus løb også som vinden, holdt deres fedtvæv i funktionsdygtig stand og oplevede en længere levetid sammenlignet med deres jævnaldrende.

Undersøgelsen er den seneste til at kortlægge motorveje mellem krop og hjerne i jagten på lang levetid. Holdet udforsker yderligere måder at optimere fedt-til-hjerne-feedback-sløjfen, når vi bliver ældre.

Billede Credit: Sandy Millar / Unsplash