Tutkijat pidentävät hiirten elinikää palauttamalla tämän aivojen ja kehon välisen yhteyden

Julkaissut Platon

seuraajia: 0

Kehon rasvaa on helppo halveksia pelkkänä ei-toivotun pehmusteena, joka istuu hiljaa ihon alla. Mutta nämä solut ovat yllättävän aktiivisia. Sen lisäksi, että ne ovat energian varastointisäiliöitä, ne pumppaavat pois laaja valikoima hormoneja jotka ovat vuorovaikutuksessa useiden elinten kanssa aineenvaihdunnan, immuunivasteiden ja jopa lisääntymisen hallitsemiseksi.

He voisivat myös säännellä pitkäikäisyys odottamattoman kumppanin kanssa: aivot.

A uusi tutkimus hiirillä löydettiin "puhelinlinja" rasvakudosten ja ryhmän hermosolujen välillä hypotalamuksen sisällä - aivojen alaosassa oleva alue, joka ohjaa kehon perustoimintoja, kuten lämpötilan säätelyä ja hengitystä.

Nuorena nämä neuronit viestivät rasvakudoksista vapauttamaan aivoja ruokkivaa energiaa. Iän myötä linja katkeaa. Rasvasolut eivät enää pysty organisoimaan monia roolejaan, ja neuronit kamppailevat välittääkseen tietoa verkkojaan pitkin.

Geneettisten ja kemiallisten menetelmien avulla ryhmä löysi markkerin näille hermosoluille - proteiinin nimeltä Ppp1r17 (tarttuva, tiedän). Proteiinin käyttäytymisen muuttaminen iäkkäillä hiirillä geenitekniikalla pidensi niiden elinikää noin seitsemällä prosentilla. Ihmisten keskimääräinen 76 vuoden elinikä merkitsee yli viittä vuotta.

Hoito muutti myös hiirten terveyttä. Hiiret rakastavat juosta, mutta heidän elinvoimansa romahtaa iän myötä. Hermosolujen uudelleenaktivointi iäkkäissä hiirissä elvytti heidän motivaationsa ja muutti ne sohvaperunoista vaikuttaviksi lenkkeilijöiksi.

"Esittelimme tavan viivyttää ikääntymistä ja pidentää hiirten tervettä elinikää manipuloimalla tärkeää osaa aivoista." sanoi tutkimuksen kirjoittaja tohtori Shin-ichiro Imai Washingtonin yliopistosta.

Brain-Body Internet

Pitkäikäisyys on monimutkaista. Kudoksemme ja elimemme ikääntymiseen vaikuttavat useat tekijät, kuten geneettiset kirjoitusvirheet, tulehdukset, epigeneettiset muutokset ja aineenvaihduntaongelmat.

Mutta on olemassa läpiviivaus: Vuosikymmeniä työskennellyt useiden lajien parissa on havainnut, että kalorien leikkaaminen ja liikunnan lisääminen pitää useiden elinten toiminnot nuorina ikääntyessämme. Monet hyödyt tulevat aivojen ja kehon välisestä vuorovaikutuksesta.

Aivot eivät ole altaassa. Vaikka neuronit on suojattu erittäin selektiivisellä esteellä, joka päästää vain tiettyjä molekyylejä sisään, ne reagoivat veren komponentteihin, jotka ohittavat esteen muuttaakseen niiden toimintoja – esimerkiksi säilyttäen oppimis- ja muistitoiminnot vanhuudessa.

Viimeaikaiset tutkimukset ovat osoittaneet yhä useammin useita viestintäkanavia aivojen ja lihasten, luuston ja maksan välillä. Esimerkiksi harjoituksen jälkeen kehon vapauttamat proteiinit muuttavat aivojen toimintaa, mikä lisää ikääntyvien hiirten oppimista ja muistia ja joissakin tapauksissa iäkkäät ihmiset. Kun nämä viestintäkanavat hajoavat, se laukaisee ikääntymiseen liittyviä terveysongelmia ja rajoittaa elinikää ja terveydentilaa (terveiden vuosien määrää).

Aivojen ja kehon välinen yhteys toimii molempiin suuntiin. Syvälle aivojen pohjaan sijoittuva hypotalamus säätelee lukemattomia hormoneja muuttaakseen kehon toimintoja. Hormonaalisten eritteidensä avulla aivoalue lähettää ohjeita monille elimille, kuten maksaan, lihaksille, suolistolle ja rasvakudokseen, ja muuttaa niiden käyttäytymistä iän myötä.

Usein "ikääntymisen ohjauskeskukseksi" kutsuttu hypotalamus on pitkään ollut pitkäikäisyyden tutkijoiden kohde.

Vuonna 2013 eräs ryhmä havaitsi, että immuunivasteiden uudelleenohjelmointi aivoalueella voisi olla mahdollista lisää elinikää. Samana vuonna Imain tiimi löysi aivoalueen aktivoiminen käänsi kelloa taaksepäin vanhoilla hiirillä. Nuorempien ikätoveriensa tavoin he harjoittivat enemmän, heillä oli terveempi aineenvaihdunta ja he pitivät ruumiinlämpönsä helpommin tavanomaisen mukavuusalueensa ulkopuolella. He myös nukkuivat paremmin, ja heidän aivonsa lähettivät uskollisia ohjeita lihaksilleen antaen heidän parkouria ympärillään.

Silti kysymys jyrsi tiimiä: Miksi se toimi?

Avoimet rivit

Uusi tutkimus etsii hypotalamuksen neuroneja, jotka yhdistävät rasvakudokset aivoihin ja pitkäikäisyyteen.

He nollasivat ensin hypotalamuksen hermosolujen osajoukon poolista, jonka tiedettiin aiemmin säätelevän ikääntymistä. Näissä soluissa on korkea Ppp1r17-nimisen proteiinin taso – pohjimmiltaan merkkiaine, joka erottaa ne kaikista muista hypotalamuksen solutyypeistä – ja ne ulottuvat kauas aivoihin ja kehoon.

Neuronit "voivat antaa signaalin tietylle kudokselle ja säädellä sen toimintaa", tutkija kirjoittaa. Toisin sanoen ne voisivat mahdollisesti muodostaa aivojen ja kehon yhteyden.

Testatakseen teoriaa ryhmä eliminoi geneettisesti Ppp1r17:n kolmen kuukauden ikäisten hiirten hypotalamuksesta – suunnilleen teini-ikäisten hiirten iässä. Kahdessa kuukaudessa eläimet räjähtivät kooltaan. He aloittivat ateriaa unen aikana, eivätkä enää tunteneet halua juosta juoksupyörällään – mikä oli aikaisempi suosikkiharrastus.

Muutokset kiinnittivät joukkueen huomion. Kalorien vähentämisen ja liikunnan tiedetään lisäävän terveyttä laboratoriohiirillä ja ehkä ihmisillä.

Molekyylianalyysin avulla tiimi havaitsi, että Ppp1r17-hermosolut muuttivat rasvasolujen käyttäytymistä. Proteiini kelluu sekä ytimen – saksanpähkinämäisen rakenteen, joka kapseloi DNA:mme – ja muiden solun osien ympärillä.

Nuorilla hiirillä se istuu ytimen sisällä ja aktivoi hermoväylän, joka säätelee rasvakudoksia. Se ohjaa rasvasoluja vapauttamaan energiavarastoja esimerkiksi harjoituksen aikana ja pumppaamaan ulos aivoissa energiaa tuottavaa proteiinia. Iän myötä koko silmukka hajoaa. Proteiini ajelehtii ytimestä hermosolun muihin osiin ja estää yhteydenpitoa rasvasolujen kanssa.

Yrittääkseen palauttaa järjestelmän ikääntyville hiirille, tiimi muutti geneettisesti "sukkula"-proteiinia kuljettaakseen Ppp1r17:n takaisin ytimeen. Tämä temppu hidasti ikääntymisen merkkejä.

Samaan aikaan hiirien rasvasolut myös nuortuivat. He pumppasivat helposti ulos hormonin, joka on kriittinen hypotalamuksen pitämiseksi terveenä. Sen sijaan, että hiiret viipyisivät sohvalla, he valitsivat juoksun pyörällään. Verrattuna samanikäisiin ikätovereihin heillä oli pörröinen ja kiiltävä turkki, joka oli merkki nuoruudesta ja terveydestä.

Tulokset viittaavat siihen, että Ppp1r17:n siirtäminen takaisin ytimeen pitää hiiren terveenä vanhempanakin. Ja "huomattavaa", työryhmä kirjoitti, että suunnitellut hiiret elivät noin seitsemän prosenttia pidempään kuin pentuekumppaninsa.

Käyttäen toista teknologiaa, joka piti proteiinin erityisesti ytimessä, tiimi teki yhteenvedon tuloksista. Nämä iäkkäät hiiret juoksivat myös kuin tuuli, pitivät rasvakudoksensa toimintakunnossa ja kokivat pidemmän eliniän ikätoveriinsa verrattuna.

Tutkimus on uusin, joka kartoittaa kehon ja aivojen välisiä valtateitä pitkän iän saavuttamiseksi. Tiimi tutkii edelleen tapoja optimoida rasvan ja aivojen välinen palautesilmukka vanhetessamme.

Kuva pistetilanne: Sandy Millar / Unsplash