長壽文章

神經系統過度活躍與壽命縮短有關

神經細胞 神經元
  • 這項研究發現,大腦過度活動與壽命縮短有關,而抑制過度活動則可以延長壽命。

  • 一項研究首次表明神經系統活動可以在長壽中發揮作用。

  • 神經興奮出現在阿茲海默症和躁鬱症等疾病。

  • 一種名為 REST 的蛋白質是其中的關鍵角色。 在動物研究中,REST 會抑制神經興奮,而阻斷 REST 會導致更早的死亡和更多的神經活動。

本文發表在哈佛醫學院新聞。

人類老化的故事中出現了一個新角色:神經興奮。 哈佛醫學院布拉瓦尼克研究所的科學家領導的研究表明,大腦的神經活動長期以來與從癡呆到癲癇等一系列疾病有關,在人類老化和壽命中發揮著重要作用。

這項研究於 10 月 16 日發表在《自然》雜誌上,基於人類大腦、小鼠和蠕蟲的研究結果,表明大腦過度活動與較短的壽命有關,而抑制這種過度活動則可以延長壽命。

這些發現提供了神經系統活動影響人類壽命的第一個證據。 儘管先前的研究表明神經系統的某些部分會影響動物的衰老,但神經活動在衰老中的作用,特別是在人類中,仍然不清楚。

「我們的研究結果中一個有趣的方面是,像神經迴路的活動狀態這樣短暫的東西可能會對生理學和壽命產生如此廣泛的影響,」該研究的資深作者、HMS 遺傳學教授、該研究的聯合主任Bruce Yankner 說。保羅格倫老化生物學中心。

神經興奮似乎沿著一系列眾所周知的影響壽命的分子事件發揮作用:胰島素和胰島素樣生長因子 (IGF) 信號通路。

這個訊號級聯中的關鍵似乎是一種名為 REST 的蛋白質,揚克納實驗室先前已證明該蛋白質可以保護衰老的大腦免受失智症和其他壓力的影響。

神經活動是指大腦中電流和傳輸的持續閃爍。 作者說,過度的活動或興奮可能以多種方式表現出來,從肌肉抽搐到情緒或思想的變化。

研究尚不清楚一個人的思想、性格或行為是否或如何影響他們的壽命。

揚克納說:“未來一個令人興奮的研究領域將是確定這些發現如何與這種高階人類大腦功能相關。”

研究人員表示,這項研究可以為涉及神經過度活躍的疾病(例如阿茲海默症和雙相情感障礙)的新療法的設計提供資訊。

這些發現提出了一種可能性,即某些藥物(例如針對休息的藥物)或某些行為(例如冥想)可以透過調節神經活動來延長壽命。

揚克納說,人類神經活動的變異可能既有遺傳原因,也有環境原因,這將為未來的治療介入開闢途徑。

Yankner 和同事透過分析數百名死亡年齡從 60 歲到 100 歲以上的人捐贈的腦組織中的基因表現模式(各種基因開啟和關閉的程度)開始了他們的研究。

這些資訊是透過三項針對老年人的獨立研究收集的。 目前研究中分析的那些人認知能力完好,這意味著他們沒有癡呆症。

揚克納說,老年和年輕研究參與者之間立即出現了顯著差異:最長壽的人(85 歲以上的人)與60 歲至80 歲之間死亡的人相比,與神經興奮相關的基因表達較低。

接下來是所有科學家都會面臨的問題:相關性還是因果關係? 這種神經興奮的差異是否僅僅與決定壽命的更重要因素一起發生,還是興奮程度直接影響壽命? 如果是這樣,怎麼辦?

團隊進行了一系列實驗,包括在模式生物秀麗隱桿線蟲中進行遺傳、細胞和分子生物學測試; 轉基因小鼠的分析; 對壽命超過一個世紀的人進行額外的腦組織分析。

這些實驗表明,改變神經興奮確實會影響壽命,並闡明了分子層面上可能發生的情況。

研究人員發現,休息不僅能調節基因,還能抑制神經興奮。 在動物模型中,阻斷 REST 或類似的方法會導致更高的神經活動和更早的死亡,而增強 REST 則會產生相反的效果。 人類百歲老人的腦細胞核的休息時間明顯多於 70 多歲或 80 多歲的人。

「看到所有這些不同的證據如何匯聚在一起,真是令人興奮,」該研究的合著者、英國皇家醫學院遺傳學教授莫妮卡·科萊科沃(Monica Colaiácovo) 說,她的實驗室參與了秀麗隱桿線蟲的研究工作。

研究人員發現,從蠕蟲到哺乳動物,REST 會抑制主要參與神經興奮的基因的表達,例如離子通道、神經傳導物質受體和突觸的結構成分。

較低的激發反過來會活化稱為叉頭轉錄因子的蛋白質家族。 這些蛋白質已被證明可以透過胰島素/IGF訊號在許多動物中介導「長壽途徑」。 科學家認為,這與熱量限制可以活化的途徑相同。

除了它在避免神經退化方面的新興作用之外,REST 在長壽中的作用的發現也為開發針對該蛋白質的藥物提供了額外的動力。

儘管需要時間和大量測試來確定此類治療是否會減少神經興奮、促進健康老化或延長壽命,但這一概念已經吸引了一些研究人員。

「能夠激活休息將減少興奮性神經活動​​並減緩人類老化的可能性是非常令人興奮的,」Colaiácovo 說。

作者強調,如果沒有大量的老年人研究隊列,這項工作就不可能完成。

 揚克納說:“我們現在有足夠多的人參加這些研究,可以將老齡化人口分為不同的遺傳亞群。” “這些資訊非常寶貴,並說明了為什麼支持人類遺傳學的未來如此重要。”

該研究發表於 自然 2019 年 10 月。



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