Η δραστηριότητα του εγκεφάλου παίζει ρόλο στη γήρανση και τη μακροζωία του ανθρώπου
Για πρώτη φορά, οι επιστήμονες έχουν δείξει ότι η εγκεφαλική δραστηριότητα επηρεάζει σημαντικά τη διάρκεια ζωής του ανθρώπου. Σε μια νέα μελέτη, δείχνουν πώς η νευρική δραστηριότητα είναι υψηλότερη σε άτομα με μικρότερη διάρκεια ζωής και χαμηλότερα σε εκείνα που ζουν μεγαλύτερη διάρκεια ζωής.
Σε πρόσφατο Φύση ερευνητές από την Ιατρική Σχολή του Χάρβαρντ στη Βοστώνη, ΜΑ, αναφέρουν πώς βρήκαν μια ξεχωριστή υπογραφή ανθρώπινης μακροζωίας στα γονίδια του εγκεφαλικού φλοιού του εγκεφάλου.
Η υπογραφή που βρήκαν είναι ένα μοτίβο της γονιδιακής έκφρασης που «χαρακτηρίζεται από υπορύθμιση γονιδίων που σχετίζονται με νευρική διέγερση και συναπτική λειτουργία», γράφουν οι συγγραφείς.
Η νευρική δραστηριότητα σχετίζεται με την ποσότητα σηματοδότησης - με τη μορφή ηλεκτρικών ρευμάτων και άλλων πομπών - που συμβαίνει στον εγκέφαλο. Η υπερβολική νευρική δραστηριότητα ή η υπερβολική διέγερση, μπορεί να παρουσιαστεί με διάφορους τρόπους, όπως μυϊκό συστροφή ή αλλαγή διάθεσης.
Για τη μελέτη, οι ερευνητές πραγματοποίησαν κυτταρικά, γενετικά και μοριακά πειράματα σε σκουλήκια. Ανέλυσαν επίσης ποντίκια με αλλοιωμένα γονίδια και εξέτασαν τον εγκεφαλικό ιστό από άτομα που ήταν άνω των 100 ετών όταν πέθαναν.
Αυτές οι δοκιμές αποκάλυψαν όχι μόνο ότι η αλλαγή της νευρικής δραστηριότητας μπορεί να επηρεάσει τη διάρκεια ζωής, αλλά έδωσε επίσης ενδείξεις για τις μοριακές διεργασίες που μπορεί να εμπλέκονται.
«Μια ενδιαφέρουσα πτυχή των ευρημάτων μας», λέει ο ανώτερος συγγραφέας μελέτης Bruce A. Yankner, καθηγητής γενετικής και νευρολογίας στην Ιατρική Σχολή του Χάρβαρντ, «είναι κάτι τόσο παροδικό όσο η κατάσταση δραστηριότητας των νευρικών κυκλωμάτων θα μπορούσε να έχει τόσο μεγάλες συνέπειες για τη φυσιολογία και διάρκεια ζωής. "
Μοριακοί παράγοντες επιβίωσης της μακροζωίας
Οι επιστήμονες γνωρίζουν εδώ και αρκετό καιρό ότι η νευρική δραστηριότητα επηρεάζει μια σειρά καταστάσεων, συμπεριλαμβανομένης της επιληψίας και της άνοιας. Ωστόσο, ενώ ορισμένες μελέτες σε ζώα έχουν δείξει επίδραση στη γήρανση, δεν ήταν σαφές μέχρι τώρα εάν αυτή η επιρροή μπορεί να επεκταθεί και στους ανθρώπους.
Η σηματοδότηση από τις ορμόνες ινσουλίνη και ινσουλινοειδής αυξητικός παράγοντας (IGF) είναι ήδη γνωστές ως μοριακοί παράγοντες επιβίωσης της μακροζωίας. Οι επιστήμονες πιστεύουν επίσης ότι αυτή είναι η ίδια οδός σηματοδότησης με την οποία λειτουργεί ο περιορισμός των θερμίδων.
Τα νέα ευρήματα αποκαλύπτουν ότι η νευρική διέγερση επηρεάζει επίσης τη μακροζωία αυτής της οδού σηματοδότησης ινσουλίνης και IGF. Το κλειδί έγκειται σε έναν παράγοντα μεταγραφής που ονομάζεται REST.
Οι παράγοντες μεταγραφής είναι πρωτεΐνες που ενεργοποιούν και απενεργοποιούν τα γονίδια, δηλαδή ελέγχουν την έκφραση των γονιδίων. Με αυτόν τον τρόπο, η ίδια ακολουθία γονιδίων μπορεί να έχει πολύ διαφορετικά αποτελέσματα στα κύτταρα, ανάλογα με το ποια είναι ενεργοποιημένα και ποια είναι εκτός λειτουργίας.
Αυτό οφείλεται σε μεγάλο βαθμό στους παράγοντες μεταγραφής και στον έλεγχο της γονιδιακής έκφρασης ότι τα κύτταρα ανθρώπων και άλλων προηγμένων οργανισμών έχουν τόσο μεγάλο ρεπερτόριο γενετικών αντιδράσεων στο περιβάλλον τους.
Σε προηγούμενη εργασία, ο καθηγητής Yankner και η ομάδα του είχαν ήδη δείξει ότι το REST βοηθά στην προστασία του εγκεφάλου από αγχωτικά αποτελέσματα που βλάπτουν τα νευρικά κύτταρα, όπως αυτά που οδηγούν σε άνοια.
Το REST καταστέλλει τη νευρική δραστηριότητα
Στη νέα μελέτη, οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι το REST καταστέλλει επίσης τη νευρική δραστηριότητα σε ζωικά μοντέλα που κυμαίνονται από σκουλήκια έως θηλαστικά. Ο παράγοντας μεταγραφής φαίνεται να καταστέλλει γονίδια που έχουν κεντρικό ρόλο στη νευρική διέγερση.
Αυτά τα γονίδια ελέγχουν κανάλια ιόντων, υποδοχείς χημικών αγγελιοφόρων και συστατικά που συνθέτουν συνάψεις, οι οποίες είναι οι δομές που επιτρέπουν στα κύτταρα να μεταδίδουν μηνύματα το ένα στο άλλο.
Οι ερευνητές διεξήγαγαν δοκιμές στις οποίες μπλόκαραν το REST - ή τον ισοδύναμο παράγοντα μεταγραφής - στα διάφορα ζωικά μοντέλα. Αυτές οι δοκιμές οδήγησαν όχι μόνο σε υψηλότερη νευρική δραστηριότητα αλλά επίσης συντόμευσαν τη διάρκεια ζωής των ζώων.
Αντίθετα, η αύξηση των επιπέδων REST είχε το αντίθετο αποτέλεσμα - οδήγησε σε χαμηλότερη νευρική δραστηριότητα και μεγαλύτερη διάρκεια ζωής.
Δοκιμές κυττάρων από μεταθανάτιο ανθρώπινο εγκεφαλικό ιστό αποκάλυψαν επίσης ότι τα άτομα των οποίων η διάρκεια ζωής είχε ξεπεράσει τα 100 χρόνια είχαν σημαντικά υψηλότερα επίπεδα REST στους πυρήνες τους σε σύγκριση με εκείνα των οποίων η διάρκεια ζωής ήταν 20-30 χρόνια μικρότερη.
Η επίδραση της χαμηλότερης νευρικής δραστηριότητας, με τη σειρά της, ενεργοποιεί μια άλλη ομάδα πρωτεϊνών που ονομάζονται παράγοντες μεταγραφής forkhead που επηρεάζουν τη μακροζωία μέσω της οδού σηματοδότησης ινσουλίνης και IGF σε πολλούς οργανισμούς.
Ο καθηγητής Yankner προτείνει ότι μπορεί να υπάρχουν γενετικοί και περιβαλλοντικοί παράγοντες πίσω από τη διακύμανση της νευρικής δραστηριότητας στους ανθρώπους.
Αυτός και η ομάδα του προτείνουν ότι, όταν προστεθούν σε προηγούμενα ευρήματα σχετικά με το ρόλο που παίζει το REST σε καταστροφικές καταστάσεις εγκεφάλου όπως η άνοια, τα νέα αποτελέσματα θα πρέπει να ωθήσουν το ενδιαφέρον για την ανάπτυξη φαρμάκων που στοχεύουν την πρωτεΐνη.
Προειδοποιεί, ωστόσο, ότι η μελέτη τους δεν διευκρίνισε εάν η προσωπικότητα, η σκέψη ή η συμπεριφορά των ανθρώπων μπορούν να επηρεάσουν τη διάρκεια ζωής τους.
«Ένας συναρπαστικός μελλοντικός τομέας έρευνας θα είναι να καθοριστεί πώς αυτά τα ευρήματα σχετίζονται με τέτοιες υψηλότερης τάξης λειτουργίες του ανθρώπινου εγκεφάλου.»
Καθ. Bruce A. Yankner
