Ученые продлевают жизнь мышам, восстанавливая связь между мозгом и телом

Переиздано Платоном

Читают: 0

Легко очернить жировые отложения, называя их просто слоем нежелательной подкладки, тихо сидящей под кожей. Но эти клетки удивительно активны. Они не только являются контейнерами для хранения энергии, но и откачивают широкий спектр гормонов которые взаимодействуют с несколькими органами, контролируя обмен веществ, иммунные реакции и даже репродукцию.

Они также могли бы регулировать долговечность с неожиданным партнером: мозгом.

A Новое исследование у мышей обнаружили «телефонную линию» между жировыми тканями и группой нейронов внутри гипоталамуса — области в нижней части мозга, которая контролирует основные функции организма, такие как регулирование температуры и дыхание.

В молодом возрасте эти нейроны сигнализируют жировым тканям о выделении энергии, питающей мозг. С возрастом эта линия нарушается. Жировые клетки больше не могут управлять своими многочисленными ролями, а нейронам сложно передавать информацию по своим сетям.

Используя генетические и химические методы, команда нашла маркер этих нейронов — белок под названием Ppp1r17 (запоминающийся, я знаю). Изменение поведения белка у старых мышей с помощью генной инженерии продлило их жизнь примерно на семь процентов. При средней продолжительности жизни человека в 76 лет это увеличение составляет более пяти лет.

Лечение также повлияло на здоровье мышей. Мыши любят бегать, но с возрастом их энергичность падает. Реактивация нейронов у пожилых мышей возродила их мотивацию, превратив их из домоседов в впечатляющих бегунов.

«Мы продемонстрировали способ замедлить старение и продлить продолжительность здоровой жизни мышей, манипулируя важной частью мозга», — сказал автор исследования доктор Син-Ичиро Имаи из Вашингтонского университета.

Интернет «мозг-тело»

Долголетие – это сложно. На то, как быстро стареют наши ткани и органы, влияет множество факторов, таких как генетические ошибки, воспаления, эпигенетические изменения и проблемы с обменом веществ.

Но есть и общий вывод: десятилетия исследований различных видов показали, что сокращение калорий и увеличение физических упражнений сохраняют функции многих органов молодыми по мере старения. Многие из преимуществ обусловлены взаимодействием между мозгом и телом.

Мозг не существует в чане. Несмотря на то, что нейроны защищены очень избирательным барьером, который пропускает только определенные молекулы, они реагируют на компоненты крови, которые обходят этот барьер, изменяя свои функции — например, сохраняя функции обучения и памяти в пожилом возрасте.

Недавние исследования все чаще выявляют многочисленные каналы связи между мозгом и мышцами, скелетом и печенью. Например, после тренировки белки, выделяемые организмом, изменяют функции мозга, улучшая обучение и память у стареющих мышей, а в некоторых случаях пожилые люди. Когда эти каналы связи выходят из строя, это вызывает проблемы со здоровьем, связанные со старением, а также ограничивает продолжительность жизни и здоровье (количество здоровых лет).

Связь мозга и тела работает в обе стороны. Расположенный глубоко в основании мозга гипоталамус регулирует множество гормонов, изменяя функции организма. Благодаря своим гормональным выделениям область мозга посылает указания широкому кругу органов, включая печень, мышцы, кишечник и жировую ткань, меняя их поведение с возрастом.

Гипоталамус, который часто называют «центром управления старением», уже давно стал целью исследователей долголетия.

Еще в 2013 году одна команда обнаружила, что перепрограммирование иммунных реакций в области мозга может увеличить продолжительность жизни. В том же году команда Имаи обнаружила активация области мозга повернул время вспять у пожилых мышей. Как и более молодые сверстники, они больше занимались спортом, имели более здоровый обмен веществ и легче поддерживали температуру тела в условиях, выходящих за пределы их обычной зоны комфорта. Они также лучше спали, а их мозг посылал точные указания мышцам, позволяя им паркуриться в окружающей среде.

Однако команду терзал вопрос: почему это сработало?

Открытые линии

Новое исследование выявило нейроны в гипоталамусе, которые связывают жировые ткани с мозгом и долголетием.

Сначала они сосредоточились на подмножестве нейронов гипоталамуса из пула, который, как ранее было известно, регулирует старение. Эти клетки имеют высокий уровень белка под названием Ppp1r17 — по сути, маркера, отличающего их от всех других типов клеток в гипоталамусе — и проникают далеко через мозг и в тело.

Нейроны «могут передавать сигналы определенной ткани и регулировать ее функцию», — написала команда. Другими словами, они потенциально могут установить связь между мозгом и телом.

Чтобы проверить теорию, команда генетически исключила Ppp1r17 из гипоталамуса трехмесячных мышей — примерно возраста подростка. За два месяца твари увеличились в размерах. Они начали пировать во время сна и больше не чувствовали желания бегать в беговом колесе — прежнее любимое занятие.

Изменения привлекли внимание команды. Известно, что сокращение калорий и физические упражнения увеличивают продолжительность жизни лабораторных мышей и, возможно, людей.

С помощью молекулярного анализа команда обнаружила, что нейроны с Ppp1r17 меняют поведение жировых клеток. Белок плавает как вокруг ядра (структуры, напоминающей грецкий орех, которая инкапсулирует нашу ДНК), так и вокруг других частей клетки.

У молодых мышей он находится внутри ядра и активирует нервные пути, регулирующие жировые ткани. Например, он заставляет жировые клетки высвобождать запасы энергии во время физических упражнений и выкачивать белок, который обеспечивает мозг энергией. С возрастом вся цепочка разрушается. Белок дрейфует из ядра в другие части нейрона, нарушая связь с жировыми клетками.

Пытаясь восстановить эту систему у стареющих мышей, команда генетически изменила «челночный» белок для транспортировки Ppp1r17 обратно в ядро. Этот трюк замедлил признаки старения.

Между тем, жировые клетки мышей также были омоложены. Они с готовностью выделили гормон, необходимый для поддержания здоровья гипоталамуса. Вместо того чтобы томиться на диване, мыши предпочли пробежаться на колесе. По сравнению со сверстниками того же возраста у них была пушистая и блестящая шерсть — признак молодости и здоровья.

Результаты показывают, что перемещение Ppp1r17 обратно в ядро сохраняет здоровье мыши даже в пожилом возрасте. И «удивительно», написала команда, что искусственно созданные мыши жили дольше, чем их однопометники, примерно на семь процентов.

Используя другую технологию, которая специально удерживала белок внутри ядра, команда подытожила результаты. Эти пожилые мыши также бегали как ветер, поддерживали свои жировые ткани в рабочем состоянии и имели увеличенную продолжительность жизни по сравнению со своими сверстниками.

Это исследование является последним, которое наметило пути между телом и мозгом в поисках долголетия. Команда продолжает изучать способы оптимизации обратной связи между жиром и мозгом по мере того, как мы становимся старше.

Изображение Фото: Сэнди Миллар / Unsplash