Dalam pertama, para ilmuwan menunjukkan peran aktivitas saraf dalam umur panjang manusia – Sains Terkini


Aktivitas saraf otak – yang lama terlibat dalam gangguan mulai dari demensia hingga epilepsi – juga berperan dalam penuaan manusia dan rentang hidup, menurut penelitian yang dipimpin oleh para ilmuwan di Institut Blavatnik di Harvard Medical School.

Studi ini, diterbitkan 16 Oktober di Alam, didasarkan pada temuan dari otak manusia, tikus dan cacing dan menunjukkan bahwa aktivitas berlebihan di otak terkait dengan masa hidup yang lebih pendek, sementara menekan aktivitas yang berlebihan seperti itu memperpanjang hidup.

Temuan ini menawarkan bukti pertama bahwa aktivitas sistem saraf memengaruhi umur panjang manusia. Meskipun penelitian sebelumnya telah menyarankan bahwa bagian-bagian dari sistem saraf mempengaruhi penuaan pada hewan, peran aktivitas saraf dalam penuaan, terutama pada manusia, tetap keruh.

"Aspek yang menarik dari temuan kami adalah bahwa sesuatu yang sementara seperti keadaan aktivitas sirkuit saraf dapat memiliki konsekuensi yang begitu luas untuk fisiologi dan rentang hidup," kata penulis senior studi Bruce Yankner, profesor genetika di HMS dan co-director of Pusat Paul F. Glenn untuk Biologi Penuaan.

Eksitasi saraf tampaknya bertindak di sepanjang rantai peristiwa molekuler yang terkenal mempengaruhi umur panjang: jalur pensinyalan faktor pertumbuhan insulin dan insulin like like factor (IGF).

Kunci dalam kaskade pensinyalan ini tampaknya adalah protein yang disebut REST, yang sebelumnya diperlihatkan oleh Yankner Lab untuk melindungi otak yang menua dari demensia dan tekanan lainnya.

Aktivitas saraf mengacu pada kedipan konstan arus listrik dan transmisi di otak. Aktivitas berlebihan, atau eksitasi, dapat bermanifestasi dalam berbagai cara, mulai dari sentakan otot hingga perubahan suasana hati atau pikiran, kata para penulis.

Belum jelas dari penelitian apakah atau bagaimana pikiran, kepribadian atau perilaku seseorang mempengaruhi umur panjang mereka.

"Bidang penelitian yang menarik di masa depan adalah untuk menentukan bagaimana temuan ini berhubungan dengan fungsi otak manusia tingkat tinggi," kata Yankner.

Studi ini dapat menginformasikan desain terapi baru untuk kondisi yang melibatkan aktivitas saraf berlebihan, seperti penyakit Alzheimer dan gangguan bipolar, kata para peneliti.

Temuan meningkatkan kemungkinan bahwa obat-obatan tertentu, seperti obat yang menargetkan REST, atau perilaku tertentu, seperti meditasi, dapat memperpanjang umur dengan memodulasi aktivitas saraf.

Variasi manusia dalam aktivitas saraf mungkin memiliki penyebab genetik dan lingkungan, yang akan membuka jalan masa depan untuk intervensi terapeutik, kata Yankner.

Semua jalan menuju REST

Yankner dan rekannya memulai penyelidikan mereka dengan menganalisis pola ekspresi gen – sejauh mana berbagai gen dihidupkan dan dimatikan – dalam jaringan otak yang disumbangkan dari ratusan orang yang meninggal pada usia mulai dari 60 hingga lebih dari 100.

Informasi telah dikumpulkan melalui tiga studi penelitian terpisah dari orang dewasa yang lebih tua. Mereka yang dianalisis dalam penelitian ini secara kognitif utuh, yang berarti mereka tidak memiliki demensia.

Segera, perbedaan yang mencolok muncul antara peserta penelitian yang lebih tua dan yang lebih muda, kata Yankner: Orang yang berumur paling panjang – mereka yang berusia di atas 85 – memiliki ekspresi gen yang lebih rendah terkait dengan eksitasi saraf dibandingkan dengan mereka yang meninggal antara usia 60 dan 80 tahun.

Berikutnya muncul pertanyaan yang dihadapi semua ilmuwan: korelasi atau sebab-akibat? Apakah perbedaan dalam eksitasi saraf ini hanya terjadi bersamaan dengan faktor-faktor yang lebih penting yang menentukan rentang hidup, atau apakah tingkat eksitasi secara langsung mempengaruhi umur panjang? Jika ya, bagaimana caranya?

Tim tersebut melakukan serangkaian percobaan, termasuk tes biologi genetika, sel, dan molekuler pada organisme model Caenorhabditis elegans; analisis tikus yang diubah secara genetik; dan analisis jaringan otak tambahan dari orang yang hidup lebih dari satu abad.

Eksperimen ini mengungkapkan bahwa mengubah eksitasi saraf memang memengaruhi rentang hidup – dan menerangi apa yang mungkin terjadi pada tingkat molekuler.

Semua tanda menunjuk ke REST protein.

REST, yang diketahui mengatur gen, juga menekan eksitasi saraf, para peneliti menemukan. Memblokir REST atau yang setara dalam model hewan menyebabkan aktivitas saraf yang lebih tinggi dan kematian sebelumnya, sementara meningkatkan REST melakukan sebaliknya. Dan centenarian manusia secara signifikan memiliki REST lebih banyak dalam nuklei sel otak mereka daripada orang yang meninggal pada usia 70-an atau 80-an.

"Sangat menarik untuk melihat bagaimana semua garis bukti yang berbeda ini bertemu," kata rekan penulis studi Monica Colaiácovo, profesor genetika di HMS, yang labnya berkolaborasi pada C. elegans kerja.

Para peneliti menemukan bahwa dari cacing ke mamalia, REST menekan ekspresi gen yang terpusat dalam eksitasi saraf, seperti saluran ion, reseptor neurotransmitter, dan komponen struktural sinapsis.

Eksitasi yang lebih rendah pada gilirannya mengaktifkan keluarga protein yang dikenal sebagai faktor transkripsi forkhead. Protein ini telah terbukti memediasi "jalur umur panjang" melalui pensinyalan insulin / IGF pada banyak hewan. Itu adalah jalur yang sama yang diyakini para ilmuwan dapat diaktifkan oleh pembatasan kalori.

Selain perannya yang muncul dalam mencegah neurodegenerasi, penemuan peran REST dalam umur panjang memberikan motivasi tambahan untuk mengembangkan obat yang menargetkan protein.

Meskipun akan membutuhkan waktu dan banyak tes untuk menentukan apakah perawatan tersebut mengurangi eksitasi saraf, mempromosikan penuaan yang sehat atau memperpanjang umur, konsep ini telah memikat beberapa peneliti.

"Kemungkinan bahwa mengaktifkan REST akan mengurangi aktivitas saraf rangsang dan memperlambat penuaan pada manusia sangat menarik," kata Colaiácovo.

Para penulis menekankan bahwa pekerjaan itu tidak akan mungkin terjadi tanpa kelompok penelitian besar orang lanjut usia.

"Kami sekarang memiliki cukup banyak orang yang terdaftar dalam penelitian ini untuk membagi populasi yang menua menjadi subkelompok genetik," kata Yankner. "Informasi ini sangat berharga dan menunjukkan mengapa sangat penting untuk mendukung masa depan genetika manusia."

Pendanaan dan kepengarangan

Rekan postdoctoral Joseph Zullo dan Derek Drake dari Yankner Lab adalah penulis pendamping. Rekan penulis tambahan HMS adalah Liviu Aron, Patrick O'Hern, Noah Davidsohn, Sameer Dhamne, Alexander Rotenberg dan Gereja George, Profesor Genetika Robert Winthrop. Davidsohn dan Gereja juga berafiliasi dengan Institut Wyss untuk Teknik Biologis yang Terinspirasi di Universitas Harvard.

Rekan penulis lainnya berafiliasi dengan Fakultas Kedokteran Universitas McGovern Texas, Pusat Kanker MD Anderson University Texas dan Rush University Medical Center.

Pekerjaan ini didukung oleh Penghargaan Perintis Direktur NIH (DP1OD006849) dan National Institutes of Health memberikan R01AG046174, R01AG26651, R01GM072551, P30AG10161, R01AG15819, R01AG17917, R01AG36836, U01AG46152, juga sebagai EY0243309309309306308 sebagai well dan Yayasan Keluarga Ludwig.

Pengungkapan yang relevan

Church adalah salah satu pendiri dan penasihat senior untuk GC Therapeutics, Inc., yang menggunakan faktor transkripsi untuk terapi.

You may also like...

Leave a Reply

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.