Hersenactiviteit speelt een rol bij het ouder worden en een lang leven van mensen
Wetenschappers hebben voor het eerst aangetoond dat hersenactiviteit een significante invloed heeft op de levensduur van de mens. In een nieuwe studie laten ze zien hoe neurale activiteit hoger is bij mensen met een kortere levensduur en lager bij mensen die langer leven.
In een recent Natuur papier, rapporteren onderzoekers van de Harvard Medical School in Boston, MA, hoe ze een duidelijke handtekening van de menselijke levensduur vonden in de genen van de hersenschors van de hersenen.
De handtekening die ze vonden is een patroon van genexpressie dat "wordt gekenmerkt door neerwaartse regulatie van genen gerelateerd aan neurale excitatie en synaptische functie", schrijven de auteurs.
Neurale activiteit heeft te maken met de hoeveelheid signalering - in de vorm van elektrische stromen en andere zenders - die door de hersenen gaat. Te veel neurale activiteit of overmatige opwinding kan zich op verschillende manieren voordoen, zoals een spiertrekkingen of een stemmingsverandering.
Voor de studie voerden de onderzoekers cellulaire, genetische en moleculaire experimenten uit met wormen. Ze analyseerden ook muizen met veranderde genen en onderzochten hersenweefsel van mensen die meer dan 100 jaar oud waren toen ze stierven.
Deze tests toonden niet alleen aan dat het veranderen van neurale activiteit de levensduur kan beïnvloeden, maar ze gaven ook aanwijzingen over de moleculaire processen die hierbij betrokken kunnen zijn.
"Een intrigerend aspect van onze bevindingen", zegt senior studie auteur Bruce A. Yankner, een professor in genetica en neurologie aan de Harvard Medical School, "is dat zoiets vergankelijk als de activiteitstoestand van neurale circuits zulke verreikende gevolgen kan hebben voor de fysiologie. en levensduur. "
Moleculaire beïnvloeders van een lang leven
Wetenschappers weten al enige tijd dat neurale activiteit een reeks aandoeningen beïnvloedt, waaronder epilepsie en dementie. Hoewel sommige dierstudies hebben gewezen op een effect op veroudering, was het tot nu toe niet duidelijk of deze invloed zich ook zou kunnen uitstrekken tot mensen.
Signalering door de hormonen insuline en insuline-achtige groeifactor (IGF) staan al bekend als moleculaire beïnvloeders van een lang leven. Wetenschappers geloven ook dat dit dezelfde signaalroute is waar caloriebeperking doorheen werkt.
De nieuwe bevindingen onthullen dat neurale excitatie ook de levensduur beïnvloedt langs deze insuline- en IGF-signaleringsroute. De sleutel ligt bij een transcriptiefactor genaamd REST.
Transcriptiefactoren zijn eiwitten die genen in- en uitschakelen, dat wil zeggen dat ze de genexpressie regelen. Op deze manier kan dezelfde reeks genen heel verschillende effecten hebben in cellen, afhankelijk van welke aan en welke uit zijn.
Het is grotendeels te danken aan transcriptiefactoren en hun controle over genexpressie dat de cellen van mensen en andere geavanceerde organismen zo'n enorm repertoire aan genetische reacties op hun omgeving hebben.
In eerder werk hadden prof. Yankner en zijn team al aangetoond dat REST de hersenen helpt beschermen tegen stressvolle effecten die zenuwcellen beschadigen, zoals die welke tot dementie leiden.
REST onderdrukt neurale activiteit
In de nieuwe studie ontdekten de onderzoekers dat REST ook neurale activiteit onderdrukt in diermodellen, variërend van wormen tot zoogdieren. De transcriptiefactor lijkt genen te onderdrukken die een centrale rol spelen bij neurale excitatie.
Deze genen regelen ionenkanalen, receptoren van chemische boodschappers en componenten waaruit synapsen bestaan, de structuren waarmee cellen berichten aan elkaar kunnen doorgeven.
De onderzoekers voerden tests uit waarbij ze REST - of de equivalente transcriptiefactor - blokkeerden in de verschillende diermodellen. Deze tests resulteerden niet alleen in een hogere neurale activiteit, maar verkortten ook de levensduur van de dieren.
Het verhogen van de REST-niveaus had daarentegen het tegenovergestelde effect: het leidde tot lagere neurale activiteit en een langere levensduur.
Tests van cellen van postmortaal menselijk hersenweefsel onthulden ook dat personen met een levensduur van meer dan 100 jaar significant hogere niveaus van REST in hun kernen hadden vergeleken met degenen met een levensduur van 20-30 jaar korter.
Het effect van een lagere neurale activiteit schakelt op zijn beurt een andere groep eiwitten in, genaamd vorkkoptranscriptiefactoren, die de levensduur beïnvloeden via de insuline- en IGF-signaalroute in veel organismen.
Prof. Yankner suggereert dat er genetische en omgevingsfactoren kunnen zijn achter de variatie in neurale activiteit bij mensen.
Hij en zijn team stellen voor dat, wanneer ze worden toegevoegd aan eerdere bevindingen over de rol die REST speelt bij hersenbeschadigende aandoeningen zoals dementie, de nieuwe resultaten de interesse zouden moeten aanwakkeren om geneesmiddelen te ontwikkelen die gericht zijn op het eiwit.
Hij waarschuwt echter dat hun studie niet duidelijk maakte of de persoonlijkheid, het denken of het gedrag van mensen hun levensduur kunnen beïnvloeden.
"Een opwindend toekomstig onderzoeksgebied zal zijn om te bepalen hoe deze bevindingen zich verhouden tot dergelijke hogere-orde menselijke hersenfuncties."
Prof. Bruce A. Yankner
