Gehirnaktivität spielt eine Rolle für das Altern und die Langlebigkeit des Menschen
Zum ersten Mal haben Wissenschaftler gezeigt, dass die Gehirnaktivität einen signifikanten Einfluss auf die Lebensspanne des Menschen hat. In einer neuen Studie zeigen sie, wie die neuronale Aktivität bei Personen mit kürzeren Lebensdauern höher und bei Personen mit längeren Lebensdauern niedriger ist.
In einem neueren Natur In diesem Artikel berichten Forscher der Harvard Medical School in Boston, MA, wie sie in den Genen der Hirnrinde des Gehirns eine deutliche Signatur der menschlichen Langlebigkeit gefunden haben.
Die Signatur, die sie fanden, ist ein Muster der Genexpression, das "durch eine Herunterregulierung von Genen gekennzeichnet ist, die mit neuronaler Erregung und synaptischer Funktion zusammenhängen", schreiben die Autoren.
Neuronale Aktivität hängt mit der Menge an Signalen zusammen - in Form von elektrischen Strömen und anderen Sendern -, die auf das Gehirn übertragen werden. Zu viel neuronale Aktivität oder übermäßige Erregung können auf verschiedene Weise auftreten, z. B. durch Muskelzuckungen oder Stimmungsschwankungen.
Für die Studie führten die Forscher zelluläre, genetische und molekulare Experimente an Würmern durch. Sie analysierten auch Mäuse mit veränderten Genen und untersuchten das Gehirngewebe von Menschen, die zum Zeitpunkt ihres Todes mehr als 100 Jahre alt waren.
Diese Tests ergaben nicht nur, dass eine Veränderung der neuronalen Aktivität die Lebensdauer beeinflussen kann, sondern sie gaben auch Hinweise auf die möglicherweise beteiligten molekularen Prozesse.
"Ein faszinierender Aspekt unserer Ergebnisse", sagt der leitende Studienautor Bruce A. Yankner, Professor für Genetik und Neurologie an der Harvard Medical School, "ist, dass etwas so Vergängliches wie der Aktivitätszustand neuronaler Schaltkreise so weitreichende Konsequenzen für die Physiologie haben könnte." und Lebensdauer. "
Molekulare Einflussfaktoren für die Langlebigkeit
Wissenschaftler wissen seit einiger Zeit, dass neuronale Aktivität eine Reihe von Erkrankungen beeinflusst, darunter Epilepsie und Demenz. Während einige Tierstudien auf eine Auswirkung auf das Altern hingewiesen haben, war bisher nicht klar, ob sich dieser Einfluss auch auf den Menschen erstrecken könnte.
Die Signalübertragung durch die Hormone Insulin und Insulin-like Growth Factor (IGF) ist bereits als molekularer Einflussfaktor für die Langlebigkeit bekannt. Wissenschaftler glauben auch, dass dies der gleiche Signalweg ist, den die Kalorienreduktion durchläuft.
Die neuen Erkenntnisse zeigen, dass die neuronale Erregung auch die Langlebigkeit dieses Insulin- und IGF-Signalwegs beeinflusst. Der Schlüssel liegt in einem Transkriptionsfaktor namens REST.
Transkriptionsfaktoren sind Proteine, die Gene ein- und ausschalten, dh die Genexpression steuern. Auf diese Weise kann dieselbe Sequenz von Genen in Zellen ganz unterschiedliche Auswirkungen haben, je nachdem, welche aktiviert und welche deaktiviert sind.
Es ist hauptsächlich auf Transkriptionsfaktoren und deren Kontrolle der Genexpression zurückzuführen, dass die Zellen von Menschen und anderen fortgeschrittenen Organismen ein so großes Repertoire an genetischen Reaktionen auf ihre Umwelt aufweisen.
In früheren Arbeiten hatten Prof. Yankner und sein Team bereits gezeigt, dass REST dazu beiträgt, das Gehirn vor stressigen Auswirkungen zu schützen, die Nervenzellen schädigen, beispielsweise solche, die zu Demenz führen.
REST unterdrückt die neuronale Aktivität
In der neuen Studie fanden die Forscher heraus, dass REST auch die neuronale Aktivität in Tiermodellen unterdrückt, die von Würmern bis zu Säugetieren reichen. Der Transkriptionsfaktor scheint Gene zu unterdrücken, die eine zentrale Rolle bei der neuronalen Erregung spielen.
Diese Gene steuern Ionenkanäle, Rezeptoren chemischer Botenstoffe und Komponenten, aus denen Synapsen bestehen. Dies sind die Strukturen, mit denen Zellen Nachrichten aneinander weitergeben können.
Die Forscher führten Tests durch, bei denen sie REST - oder den äquivalenten Transkriptionsfaktor - in den verschiedenen Tiermodellen blockierten. Diese Tests führten nicht nur zu einer höheren neuronalen Aktivität, sondern verkürzten auch die Lebensdauer der Tiere.
Im Gegensatz dazu hatte die Erhöhung des REST-Spiegels den gegenteiligen Effekt - es führte zu einer geringeren neuronalen Aktivität und einer längeren Lebensdauer.
Tests von Zellen aus postmortalem menschlichem Gehirngewebe ergaben auch, dass Personen mit einer Lebensdauer von mehr als 100 Jahren signifikant höhere REST-Werte in ihren Kernen aufwiesen als Personen mit einer um 20 bis 30 Jahre kürzeren Lebensdauer.
Die Wirkung einer geringeren neuronalen Aktivität wiederum schaltet eine andere Gruppe von Proteinen ein, die als Gabelkopf-Transkriptionsfaktoren bezeichnet werden und die Langlebigkeit über den Insulin- und IGF-Signalweg in vielen Organismen beeinflussen.
Prof. Yankner schlägt vor, dass genetische und umweltbedingte Faktoren für die Variation der neuronalen Aktivität beim Menschen verantwortlich sein könnten.
Er und sein Team schlagen vor, dass die neuen Ergebnisse, wenn sie zu früheren Erkenntnissen über die Rolle von REST bei gehirnschädigenden Erkrankungen wie Demenz hinzugefügt werden, das Interesse an der Entwicklung von Arzneimitteln wecken sollten, die auf das Protein abzielen.
Er warnt jedoch davor, dass in ihrer Studie nicht geklärt wurde, ob die Persönlichkeit, das Denken oder das Verhalten von Menschen ihre Lebensspanne beeinflussen können.
"Ein spannendes zukünftiges Forschungsgebiet wird darin bestehen, festzustellen, in welcher Beziehung diese Ergebnisse zu solchen Funktionen des menschlichen Gehirns höherer Ordnung stehen."
Prof. Bruce A. Yankner
