Forskere forlenger levetiden til mus ved å gjenopprette denne forbindelsen mellom hjerne og kropp

Publisert av Platon

Følgere: 0

Det er lett å baktale kroppsfett som bare et lag med uønsket polstring som sitter stille under huden. Men disse cellene er overraskende aktive. Utover å være lagerbeholdere for energi, pumper de ut et bredt spekter av hormoner som samhandler med flere organer for å kontrollere metabolisme, immunresponser og til og med reproduksjon.

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

A ny studie hos mus fant en "telefonlinje" mellom fettvev og en gruppe nevroner inne i hypothalamus - en region nederst i hjernen som kontrollerer grunnleggende kroppsfunksjoner som temperaturregulering og pust.

Når de er unge, signaliserer disse nevronene fettvev for å frigjøre energi som gir energi til hjernen. Med alderen brytes linjen sammen. Fettceller kan ikke lenger orkestrere sine mange roller, og nevroner sliter med å sende informasjon langs nettverkene deres.

Ved hjelp av genetiske og kjemiske metoder fant teamet en markør for disse nevronene - et protein kalt Ppp1r17 (fenkende, jeg vet). Å endre proteinets oppførsel hos gamle mus med genteknologi forlenget levetiden deres med omtrent syv prosent. For en gjennomsnittlig levetid på 76 år hos mennesker, kan økningen oversettes til over fem år.

Behandlingen endret også musenes helse. Mus elsker å løpe, men kraften deres synker med alderen. Å reaktivere nevronene i eldre mus gjenopplivet motivasjonen deres, og forvandlet dem fra sofapoteter til imponerende joggere.

"Vi demonstrerte en måte å forsinke aldring og forlenge sunn levetid hos mus ved å manipulere en viktig del av hjernen," sa studieforfatter Dr. Shin-ichiro Imai ved Washington University.

Hjerne-Kroppen Internett

Lang levetid er komplisert. Flere faktorer påvirker hvor raskt vevene og organene våre eldes, for eksempel genetiske skrivefeil, betennelse, epigenetiske endringer og metabolske problemer.

Men det er en gjennomgående linje: Tiår med arbeid i flere arter har funnet ut at å kutte kalorier og øke treningen holder flere organfunksjoner unge når vi blir eldre. Mange av fordelene kommer fra interaksjoner mellom hjernen og kroppen.

Hjernen eksisterer ikke i et kar. Selv om de er beskyttet av en veldig selektiv barriere som bare slipper inn visse molekyler, reagerer nevroner på blodkomponenter som omgår barrieren for å endre funksjonene deres - for eksempel å beholde lærings- og hukommelsesfunksjoner i alderdommen.

Nyere studier har i økende grad påvist flere kommunikasjonskanaler mellom hjernen og muskler, skjelett og lever. Etter trening, for eksempel, endrer proteiner som frigjøres av kroppen hjernefunksjoner, øker læring og hukommelse hos aldrende mus og, i noen tilfeller, eldre mennesker. Når disse kommunikasjonskanalene bryter sammen, utløser det helseproblemer knyttet til aldring og begrenser levetid og helsespenn (antall friske år).

Hjerne-kropp-forbindelsen fungerer begge veier. Hypothalamus ligger dypt inne i bunnen av hjernen og regulerer utallige hormoner for å modifisere kroppsfunksjoner. Med sine hormonelle sekreter sender hjerneregionen retninger til et bredt spekter av organer, inkludert lever, muskler, tarmer og fettvev, og endrer oppførselen deres med alderen.

Ofte kalt "kontrollsenteret for aldring", har hypothalamus lenge vært et mål for langtidsforskere.

Tilbake i 2013 fant ett team at omprogrammering av immunresponser i hjerneregionen kunne øke levetiden. Samme år fant Imais team aktiverer hjerneområdet skrudde tilbake klokken hos eldre mus. I likhet med yngre jevnaldrende trente de mer, hadde et sunnere stoffskifte og opprettholdt kroppstemperaturen lettere i miljøer utenfor deres vanlige komfortsone. De sov også bedre, og hjernen sendte trofaste veibeskrivelser til musklene deres, slik at de fikk parkour rundt omgivelsene.

Likevel gnagde et spørsmål på teamet: Hvorfor fungerte det?

Åpne linjer

Den nye studien jaktet på nevroner i hypothalamus som kobler fettvev til hjernen og lang levetid.

De søkte først på en undergruppe av nevroner i hypothalamus fra et basseng som tidligere var kjent for å regulere aldring. Disse cellene har et høyt nivå av et protein kalt Ppp1r17 – i utgangspunktet en markør som skiller dem fra alle andre celletyper i hypothalamus – og når langt over hjernen og inn i kroppen.

Nevronene "kan signalisere til et spesifikt vev og regulere dets funksjon," skrev teamet. Med andre ord kan de potensielt etablere en hjerne-kropp-forbindelse.

For å teste teorien eliminerte teamet genetisk Ppp1r17 i hypothalamus hos tre måneder gamle mus - omtrent på alder av en tenåring. I løpet av to måneder eksploderte krypene i størrelse. De begynte å feste i søvne og følte ikke lenger trangen til å løpe i løpehjulet sitt – en tidligere favorittsyssel.

Endringene fanget lagets øyne. Å redusere kalorier og trening er kjent for å øke helsespennet hos laboratoriemus og kanskje hos mennesker.

Med molekylær analyse fant teamet at nevroner med Ppp1r17 endret hvordan fettceller oppfører seg. Proteinet flyter rundt både kjernen – den valnøttlignende strukturen som innkapsler DNAet vårt – og andre deler av cellen.

Hos unge mus sitter den inne i kjernen og aktiverer en nervemotorvei som regulerer fettvev. Den leder fettcellene til å frigjøre energilagre under trening, for eksempel, og til å pumpe ut et protein som gir energi i hjernen. Med alderen brytes hele løkken sammen. Proteinet driver fra kjernen inn i andre deler av nevronet, og knekapper kommunikasjon med fettceller.

I et forsøk på å gjenopprette systemet i aldrende mus, endret teamet genetisk et "shuttle"-protein for å transportere Ppp1r17 tilbake til kjernen. Dette trikset bremset aldringstegnene.

I mellomtiden ble musenes fettceller også forynget. De pumpet lett ut et hormon som var avgjørende for å holde hypothalamus sunn. I stedet for å vansmakte på sofaen, valgte musene å løpe på hjulet. Sammenlignet med jevnaldrende jevnaldrende hadde de luftig og skinnende pels, et tegn på ungdom og helse.

Resultatene tyder på at flytting av Ppp1r17 tilbake til kjernen holder en mus frisk selv i høy alder. Og "bemerkelsesverdig nok," skrev teamet, levde de konstruerte musene lenger enn kullkameratene sine med omtrent syv prosent.

Ved å bruke en annen teknologi som spesifikt holdt proteinet inne i kjernen, rekapitulerte teamet resultatene. Disse eldre musene løp også som vinden, holdt fettvevet sitt i orden og opplevde økt levetid sammenlignet med jevnaldrende.

Studien er den siste som har kartlagt motorveier mellom kropp og hjerne i jakten på lang levetid. Teamet utforsker ytterligere måter å optimalisere tilbakemeldingssløyfen for fett-til-hjerne etter hvert som vi blir eldre.

Bilde Credit: Sandy Millar / Unsplash