علمی، پژوهشی و فناوری

با مسدود کردن تجمع ضایعات مغزی باعث افزایش طول عمر می شود

به گزارش پایگاه خبری علم و فناوری : جلوگیری از تجمع F-اکتین در مگس‌های میوه پیر با تغییر ژن‌های خاص، بازیافت سلولی را افزایش داد، تجمع زباله را کاهش داد و طول عمر سالم آن‌ها را تا حدود 30 درصد افزایش داد.

انسان‌ها تنها کسانی نیستند که با افزایش سن فراموشکارتر می‌شوند، مگس‌های میوه نیز آن را تجربه می‌کنند. مگس‌های میوه با طول عمر تنها دو ماه به عنوان یک الگوی ارزشمند برای مطالعه زوال شناختی مرتبط با پیری عمل می‌کنند.

یک مطالعه جدید منتشر شده در Nature Communications نشان می‌دهد که وقتی یک پروتئین ساختاری سلولی رایج به نام اکتین رشته‌ای یا F-اکتین در مغز ایجاد می‌شود، فرآیند کلیدی را مهار می‌کند که اجزای غیر ضروری یا ناکارآمد را از سلول‌ها از جمله DNA ، لیپیدها، پروتئین‌ها حذف می‌کند. و اندامک ها تجمع مواد زائد در نتیجه عملکردهای عصبی را کاهش می دهد و به زوال شناختی کمک می کند. محققان با دستکاری چند ژن خاص در سلول‌های عصبی مگس‌های میوه، از تجمع F-اکتین جلوگیری کردند، بازیافت سلولی را حفظ کردند و طول عمر مگس‌های میوه را تا حدود 30 درصد افزایش دادند.

اکتین، خانواده ای از پروتئین ها که به شکل دهی سلول ها کمک می کند، در سراسر بدن به وفور یافت می شود. F-اکتین رشته هایی را تشکیل می دهد که برای حفظ ساختار سلولی و بسیاری از عملکردهای دیگر ضروری هستند. محققان به سرپرستی ادوارد (تد) اشمید، محقق سابق فوق دکترا در آزمایشگاه دیوید واکر، متوجه تجمع F-اکتین در مغز مگس‌های میوه سالخورده شدند و به این فکر کردند که آیا این امر به پیری مغز و از دست دادن سلامت کلی ارگانیسم کمک می‌کند یا خیر.

اولین سرنخ آنها از یک همبستگی: مگس هایی که از رژیم غذایی محدود استفاده می کردند هم عمر طولانی تری داشتند و هم تجمع F-اکتین کمتری در مغزشان داشتند. سرنخ دوم آنها: هنگامی که تحت درمان با دارویی شناخته شده برای افزایش طول عمر، به نام راپامایسین، F-اکتین کمتری در مغز مگس های مسن وجود داشت.

بررسی علیت از طریق اصلاح ژنتیکی

واکر، نویسنده ارشد و استاد زیست شناسی و فیزیولوژی یکپارچه UCLA می گوید: «اما این یک همبستگی است، نه یک اثبات مستقیم که اف-اکتین برای پیری مغز مضر است. "برای رسیدن به علیت، به ژنتیک روی آوردیم."

از آنجایی که ژنوم مگس میوه به طور کامل نقشه برداری شده و درک شده است، این گروه توانست ژن های پیری مگس میوه را که نقش مهمی در تجمع رشته های اکتین ایفا می کنند، هدف قرار دهند. این ژن شامل ژنی به نام Fhos است که عضوی از خانواده پروتئین‌هایی است که رشته‌های اکتین را دراز می‌کنند و سازماندهی می‌کنند.

اشمید، محقق اکنون در موسسه علوم زیستی آرکانزاس و استادیار دانشگاه ایالتی آرکانزاس، می گوید: «وقتی بیان Fhos را در نورون های پیر کاهش دادیم ، از تجمع F-اکتین در مغز جلوگیری کردیم. این واقعاً به ما امکان داد تا مطالعه خود را گسترش دهیم، زیرا اکنون، ما یک راه مستقیم برای هدف قرار دادن تجمع F-اکتین در مغز و مطالعه چگونگی تأثیر آن بر روند پیری داشتیم.

حتی اگر مداخله ژنتیکی فقط برای نورون ها هدف قرار گرفت، سلامت کلی مگس ها را بهبود بخشید. آنها 25 تا 30 درصد بیشتر عمر کردند، در حالی که نشانه هایی از بهبود عملکرد مغز و همچنین نشانگرهای بهبود سلامت در سایر سیستم های اندام را نشان دادند. جلوگیری از تجمع F-اکتین از عملکرد شناختی محافظت می کند، که نشان می دهد این تجمع باعث کاهش شناختی در سنین بالا می شود.

واکر می‌گوید: «مگس‌ها با افزایش سن فراموش‌کارتر می‌شوند و توانایی آن‌ها در یادگیری و یادآوری در میانسالی کاهش می‌یابد، درست مانند افراد. "اگر از تجمع F-اکتین جلوگیری کنیم، به مگس‌ها کمک می‌کند بزرگ‌تر را یاد بگیرند و به یاد بیاورند - که به ما می‌گوید تجمع آن خوش‌خیم نیست."

تداخل F-Actin با اتوفاژی سلولی

تحقیقات بیشتر نشان داد که F-اکتین با "سیستم دفع زباله سلولی" بدن تداخل دارد. پروتئین‌های آسیب‌دیده یا اضافی و سایر اجزای داخل سلول در فرآیندی به نام «اتوفاژی» تجزیه می‌شوند. تحقیقات مربوط به سالمندی نشان داده است که مسیرهای اتوفاژی با افزایش سن کمتر فعال می شوند، اما هیچ کس دقیقا دلیل آن را نمی دانست.

مطالعه جدید نشان می دهد که جلوگیری از تجمع F-اکتین منجر به اتوفاژی بسیار فعال تر در مغز مگس های میوه سالخورده می شود. نویسندگان دریافتند که اگر F-اکتین را حذف کنند اما اتوفاژی را نیز غیرفعال کنند، پیری را کند نمی کند: به نظر می رسد مکانیسم اولیه ای که توسط آن F-اکتین پیری مغز را تحریک می کند، مختل کردن اتوفاژی باشد. محققان همچنین نشان دادند که اختلال F-اکتین در مغزهای مسن می تواند اتوفاژی مغز را به سطوح جوانی بازگرداند و برخی از نشانگرهای سلولی پیری مغز را معکوس کند.

این یافته ها ممکن است خبر خوبی برای مگس های میوه سالخورده با کاهش F-اکتین در مغزشان باشد. اما هنوز در انسان ثابت نشده است، و مداخلات در حال توسعه برای جلوگیری از تجمع F-اکتین ممکن است چالش برانگیزتر باشد. با این حال، این کشف، محققان را به سمت یک مسیر پربار جدید برای پیری سالم تر در افراد هدایت می کند.

واکر می‌گوید: «بیشتر ما در زمینه سالمندی بر روی حرکت فراتر از طول عمر به سمت چیزی که ما آن را طول عمر می‌نامیم تمرکز کرده‌ایم. ما می خواهیم به مردم کمک کنیم تا از سلامتی خوب و کیفیت زندگی بالایی برخوردار شوند و در عین حال طول عمر را افزایش دهیم. مطالعه ما عملکرد شناختی و روده، سطح فعالیت و طول عمر کلی مگس‌های میوه را بهبود بخشید - و امیدی را برای آنچه ممکن است در انسان‌ها به دست آوریم، ارائه می‌دهد.