Naukowcy wydłużają życie myszy, przywracając połączenie mózg-ciało

Opublikowane ponownie przez Plato

Obserwuje: 0

Łatwo jest oczerniać tkankę tłuszczową jako warstwę niechcianej wyściółki, która cicho siedzi pod skórą. Ale te komórki są zaskakująco aktywne. Oprócz tego, że są pojemnikami do przechowywania energii, wypompowują je szeroką gamę hormonów które oddziałują z wieloma narządami, kontrolując metabolizm, reakcje odpornościowe, a nawet reprodukcję.

Mogliby też regulować długowieczność z nieoczekiwanym partnerem: mózgiem.

A Nowe badania u myszy odkryło „linię telefoniczną” pomiędzy tkanką tłuszczową a grupą neuronów w podwzgórzu – obszarze w dolnej części mózgu, który kontroluje podstawowe funkcje organizmu, takie jak regulacja temperatury i oddychanie.

W młodym wieku neurony te sygnalizują tkankom tłuszczowym, aby uwolniły energię zasilającą mózg. Z wiekiem linia się załamuje. Komórki tłuszczowe nie mogą już kierować swoimi wieloma rolami, a neurony mają trudności z przekazywaniem informacji w swoich sieciach.

Korzystając z metod genetycznych i chemicznych, zespół znalazł marker tych neuronów — białko zwane Ppp1r17 (chwytliwe, wiem). Zmiana zachowania białka u starszych myszy za pomocą inżynierii genetycznej wydłużyła ich żywotność o około siedem procent. Przy średniej długości życia człowieka wynoszącej 76 lat wzrost ten przekłada się na ponad pięć lat.

Leczenie zmieniło również zdrowie myszy. Myszy uwielbiają biegać, ale z wiekiem ich wigor maleje. Reaktywacja neuronów u starszych myszy ożywiła ich motywację, przekształcając je z kanapowców w imponujących biegaczy.

„Zademonstrowaliśmy sposób na opóźnienie starzenia się i przedłużenie zdrowego życia myszy poprzez manipulację ważną częścią mózgu” powiedziany autor badania, dr Shin-ichiro Imai z Washington University.

Internet mózg-ciało

Długowieczność jest skomplikowana. Na szybkość starzenia się naszych tkanek i narządów wpływa wiele czynników, takich jak błędy genetyczne, stany zapalne, zmiany epigenetyczne i problemy metaboliczne.

Istnieje jednak pewien schemat: dziesięciolecia pracy na wielu gatunkach wykazały, że ograniczenie kalorii i zwiększenie aktywności fizycznej pozwala zachować młodość funkcji wielu narządów wraz z wiekiem. Wiele korzyści wynika z interakcji między mózgiem a ciałem.

Mózgu nie ma w naczyniu. Chociaż neurony są chronione przez bardzo selektywną barierę, która przepuszcza tylko niektóre cząsteczki, reagują na składniki krwi, które omijają tę barierę, zmieniając ich funkcje – na przykład zachowując funkcje uczenia się i pamięci na starość.

Ostatnie badania coraz częściej wskazują na wiele kanałów komunikacyjnych między mózgiem a mięśniami, szkieletem i wątrobą. Na przykład po wysiłku białka uwalniane przez organizm zmieniają funkcje mózgu, poprawiając uczenie się i pamięć u starzejących się myszy, a w niektórych przypadkach starsi ludzie. Załamanie tych kanałów komunikacji powoduje problemy zdrowotne związane ze starzeniem się oraz ogranicza długość życia i długość życia w zdrowiu (liczbę lat w zdrowiu).

Połączenie mózg-ciało działa w obie strony. Ukryty głęboko u podstawy mózgu podwzgórze reguluje niezliczone hormony, modyfikując funkcje organizmu. Za pomocą wydzielin hormonalnych obszar mózgu wysyła wskazówki do szerokiego zakresu narządów, w tym wątroby, mięśni, jelit i tkanki tłuszczowej, zmieniając ich zachowanie wraz z wiekiem.

Podwzgórze, często nazywane „centrum kontroli starzenia”, od dawna jest celem badaczy długowieczności.

W 2013 roku jeden zespół odkrył, że przeprogramowanie odpowiedzi immunologicznych w obszarze mózgu może pomóc zwiększyć długość życia. W tym samym roku odkrył zespół Imai aktywacja obszaru mózgu cofnął zegar u starszych myszy. Podobnie jak młodsi rówieśnicy, ćwiczyli więcej, mieli zdrowszy metabolizm i łatwiej utrzymywali temperaturę ciała w środowiskach poza ich zwykłą strefą komfortu. Spały też lepiej, a ich mózgi wysyłały dokładne wskazówki do mięśni, pozwalając im parkować w otoczeniu.

Jednak w zespole pojawiło się pytanie: dlaczego to zadziałało?

Otwarte linie

W nowym badaniu wytropiono neurony w podwzgórzu, które łączą tkankę tłuszczową z mózgiem i zapewniają długowieczność.

Najpierw skupili się na podzbiorze neuronów w podwzgórzu z puli, o której wcześniej wiadomo, że regulują proces starzenia. Komórki te mają wysoki poziom białka zwanego Ppp1r17 – w zasadzie markera odróżniającego je od wszystkich innych typów komórek w podwzgórzu – i docierają daleko przez mózg i do organizmu.

Neurony „mogą wysyłać sygnały do określonej tkanki i regulować jej funkcje” – napisał zespół. Innymi słowy, mogliby potencjalnie ustanowić połączenie mózg-ciało.

Aby przetestować tę teorię, zespół genetycznie wyeliminował Ppp1r17 z podwzgórza trzymiesięcznych myszy – mniej więcej w wieku nastolatka. W ciągu dwóch miesięcy stworzenia urosły. Zaczęli ucztować w porze snu i nie odczuwali już potrzeby biegania na kołowrotku – co było wcześniej ich ulubioną rozrywką.

Zmiany przykuły uwagę zespołu. Wiadomo, że ograniczenie kalorii i aktywność fizyczna wydłużają okres zdrowia myszy laboratoryjnych i być może także ludzi.

Dzięki analizie molekularnej zespół odkrył, że neurony z Ppp1r17 zmieniają zachowanie komórek tłuszczowych. Białko unosi się zarówno wokół jądra – struktury przypominającej orzech włoski, która otacza nasze DNA – jak i innych części komórki.

U młodych myszy znajduje się w jądrze i aktywuje autostradę nerwową regulującą tkankę tłuszczową. Kieruje komórkami tłuszczowymi, aby na przykład uwolniły zapasy energii podczas ćwiczeń i wypompowały białko, które dostarcza energię do mózgu. Z wiekiem cała pętla się rozpada. Białko dryfuje z jądra do innych części neuronu, zakłócając komunikację z komórkami tłuszczowymi.

Próbując przywrócić ten system u starzejących się myszy, zespół genetycznie zmodyfikował białko „wahadłowe”, które transportuje Ppp1r17 z powrotem do jądra. Ten trik spowalnia oznaki starzenia.

W międzyczasie odmłodzone zostały także komórki tłuszczowe myszy. Z łatwością wypompowali hormon niezbędny do utrzymania zdrowego podwzgórza. Zamiast marnować się na kanapie, myszy zdecydowały się pobiegać na swoim kółku. W porównaniu do rówieśników w podobnym wieku miały puszyste i lśniące futro, będące oznaką młodości i zdrowia.

Wyniki sugerują, że przeniesienie Ppp1r17 z powrotem do jądra utrzymuje mysz w zdrowiu nawet w starszym wieku. „Co niezwykłe” – napisał zespół – zmodyfikowane myszy żyły dłużej niż ich rodzeństwo z miotu o około siedem procent.

Korzystając z innej technologii, która specyficznie utrzymuje białko w jądrze, zespół podsumował wyniki. Te starsze myszy również biegały jak wiatr, utrzymywały tkankę tłuszczową w dobrym stanie i doświadczyły dłuższej żywotności w porównaniu do swoich rówieśników.

Badanie jest najnowszym badaniem, które mapuje drogi łączące ciało z mózgiem w dążeniu do długowieczności. Zespół dalej bada sposoby optymalizacji pętli sprzężenia zwrotnego między tłuszczem a mózgiem w miarę starzenia się.

Kredytowych Image: Sandy’ego Millara / Unsplash