Hjerneaktivitet spiller en rolle i menneskers aldring og levetid
For første gang har forskere vist, at hjerneaktivitet har en betydelig indflydelse på menneskets levetid. I en ny undersøgelse demonstrerer de, hvordan neurale aktiviteter er højere hos personer med kortere levetid og lavere hos dem, der lever længere.
I en nylig Natur papir, forskere fra Harvard Medical School i Boston, MA, rapporterer, hvordan de fandt en tydelig underskrift af menneskelig levetid i generne i hjernens hjernebark.
Underskriften, som de fandt, er et mønster for genekspression, der "er karakteriseret ved nedregulering af gener relateret til neurale excitation og synaptisk funktion," skriver forfatterne.
Neurel aktivitet har at gøre med mængden af signalering - i form af elektriske strømme og andre sendere - der foregår i hjernen. For meget neural aktivitet eller overdreven excitation kan forekomme på forskellige måder, såsom en muskeltrækning eller et humørsvingning.
Til undersøgelsen udførte forskerne cellulære, genetiske og molekylære eksperimenter i orme. De analyserede også mus med ændrede gener og undersøgte hjernevæv fra mennesker, der var mere end 100 år gamle, da de døde.
Disse tests afslørede ikke kun, at ændring af neurale aktiviteter kan påvirke levetiden, men de gav også spor om de molekylære processer, der kan være involveret.
”Et spændende aspekt af vores fund,” siger seniorforfatter Bruce A. Yankner, professor i genetik og neurologi ved Harvard Medical School, “er, at noget så forbigående som aktivitetstilstanden i neurale kredsløb kan have så vidt forskellige konsekvenser for fysiologi og levetid. ”
Molekylære påvirkere af lang levetid
Forskere har i nogen tid vidst, at neurale aktiviteter påvirker en række tilstande, herunder epilepsi og demens. Mens nogle dyreforsøg har peget på en effekt på aldring, var det imidlertid ikke klart indtil nu, om denne indflydelse også kunne omfatte mennesker.
Signalering med hormonerne insulin og insulinlignende vækstfaktor (IGF) er allerede velkendte som molekylære påvirkere af lang levetid. Forskere mener også, at dette er den samme signalvej, som kaloribegrænsning fungerer igennem.
De nye fund afslører, at neural excitation også påvirker levetiden ned ad denne insulin- og IGF-signalvej. Nøglen ligger i en transkriptionsfaktor kaldet REST.
Transkriptionsfaktorer er proteiner, der tænder og slukker gener, dvs. de styrer genekspression. På denne måde kan den samme sekvens af gener have helt forskellige virkninger i celler afhængigt af hvilke der er tændt og hvilke der er slukket.
Det skyldes i høj grad transkriptionsfaktorer og deres kontrol med genekspression, at celler fra mennesker og andre avancerede organismer har et så stort repertoire af genetiske reaktioner på deres miljø.
I tidligere arbejde havde Prof. Yankner og hans team allerede vist, at REST hjælper med at beskytte hjernen mod stressende virkninger, der skader nerveceller, såsom dem, der fører til demens.
REST undertrykker neurale aktiviteter
I den nye undersøgelse fandt forskerne, at REST også undertrykker neural aktivitet i dyremodeller, der spænder fra orme til pattedyr. Transkriptionsfaktoren ser ud til at undertrykke gener, der har en central rolle i neurale excitation.
Disse gener styrer ionkanaler, receptorer for kemiske budbringere og komponenter, der udgør synapser, som er de strukturer, der gør det muligt for celler at overføre meddelelser til hinanden.
Efterforskerne kørte tests, hvor de blokerede REST - eller den tilsvarende transkriptionsfaktor - i de forskellige dyremodeller. Disse test resulterede ikke kun i højere neurale aktivitet, men forkortede også dyrenes levetid.
I modsætning hertil havde boostende niveauer af REST den modsatte effekt - det førte til lavere neurale aktivitet og længere levetid.
Test af celler fra humant hjernevæv postmortem afslørede også, at personer, hvis levetid havde overskredet 100 år, havde signifikant højere niveauer af REST i deres kerner sammenlignet med dem, hvis levetid havde været 20-30 år kortere.
Effekten af lavere neurale aktivitet skifter igen til en anden gruppe proteiner kaldet forkhead transkriptionsfaktorer, der påvirker levetiden gennem insulin- og IGF-signalvejen i mange organismer.
Prof. Yankner antyder, at der kunne være genetiske og miljømæssige faktorer bag variationen i neurale aktiviteter hos mennesker.
Han og hans team foreslår, at når de tilføjes til tidligere fund om den rolle, som REST spiller i hjerneskadelige forhold som demens, bør de nye resultater anspore til interesse for at udvikle lægemidler, der er målrettet mod proteinet.
Han advarer dog om, at deres undersøgelse ikke præciserede, om folks personlighed, tænkning eller opførsel kan påvirke deres levetid.
”Et spændende fremtidigt forskningsområde vil være at bestemme, hvordan disse fund relaterer sig til sådanne menneskelige hjernefunktioner af højere orden.”
Prof. Bruce A. Yankner
