Hotspot hipotalamus: mengungkapkan rahasia otak untuk penuaan

Studi penuaan otak terbesar menunjukkan kemungkinan hubungan antara diet, peradangan, dan kesehatan otak.

Para ilmuwan di Allen Institute telah menemukan jenis sel otak tertentu pada tikus yang mengalami perubahan signifikan seiring bertambahnya usia. Mereka juga mengidentifikasi “hotspot” yang berbeda di mana banyak dari perubahan ini terkonsentrasi. Diterbitkan hari ini (1 Januari) di Alamtemuan ini dapat mengarah pada pengembangan terapi yang bertujuan memperlambat atau mengelola proses penuaan otak.

Penemuan kunci dalam sel otak yang menua

• Sel Sensitif: Para ilmuwan menemukan lusinan jenis sel spesifik, sebagian besar sel glial, yang dikenal sebagai sel pendukung otak, yang menjalani ekspresi gen yang signifikan berubah seiring bertambahnya usia. Mereka yang sangat terpengaruh termasuk mikroglia dan makrofag terkait perbatasan, oligodendrosit, tanycytes, dan sel ependymal.
• Peradangan dan Perlindungan Neuron: Pada otak penuaan, gen yang terkait dengan peradangan meningkat dalam aktivitas sementara yang terkait dengan struktur dan fungsi neuron menurun.
• Hot Spot Penuaan: Para ilmuwan menemukan titik panas spesifik yang menggabungkan penurunan fungsi neuron dan peningkatan peradangan pada hipotalamus. Perubahan ekspresi gen yang paling signifikan ditemukan dalam jenis sel dekat ventrikel ketiga hipotalamustermasuk Tanycytes, sel ependymal, dan neuron yang dikenal karena perannya dalam asupan makanan, homeostasis energi, metabolisme, dan bagaimana tubuh kita menggunakan nutrisi. Ini menunjuk pada kemungkinan hubungan antara diet, faktor gaya hidup, penuaan otak, dan perubahan yang dapat mempengaruhi kerentanan kita terhadap gangguan otak yang berkaitan dengan usia.

Implikasi dan arah masa depan dalam penelitian penuaan

“Hipotesis kami adalah bahwa jenis sel itu semakin efisien dalam mengintegrasikan sinyal dari lingkungan kita atau dari hal -hal yang kita konsumsi,” kata Kelly Jin, Ph.D., seorang ilmuwan di Allen Institute for Brain Science dan penulis utama dari Studi. “Dan kehilangan efisiensi itu entah bagaimana berkontribusi pada apa yang kita ketahui sebagai penuaan di seluruh tubuh kita. Saya pikir itu sangat luar biasa, dan saya pikir luar biasa bahwa kami dapat menemukan perubahan yang sangat spesifik dengan metode yang kami gunakan. “

Untuk melakukan penelitian, didanai oleh Institut Kesehatan Nasional (NIH), para peneliti menggunakan sel tunggal mutakhir RNA Alat pengurutan dan pemetaan otak canggih dikembangkan melalui NIH's The Brain Initiative® untuk memetakan lebih dari 1,2 juta sel otak dari tikus muda (dua bulan) dan berusia (18 bulan) di 16 wilayah otak yang luas. Tikus yang sudah tua adalah apa yang oleh para ilmuwan dianggap setara dengan manusia paruh baya yang terlambat. Otak tikus memiliki banyak kesamaan dengan otak manusia dalam hal struktur, fungsi, gen, dan jenis sel.

“Penuaan adalah faktor risiko terpenting untuk Alzheimer penyakit dan banyak gangguan otak yang menghancurkan lainnya. Hasil ini memberikan peta yang sangat rinci yang sel -sel otaknya paling terpengaruh oleh penuaan, ”kata Richard J. Hodes, MD, direktur National Institute on Aging. “Peta baru ini dapat secara fundamental mengubah cara para ilmuwan berpikir tentang bagaimana penuaan mempengaruhi otak dan juga memberikan panduan untuk mengembangkan perawatan baru untuk penyakit otak terkait penuaan.”

Potensi untuk pendekatan terapi baru

Memahami hot spot ini di hipotalamus menjadikannya titik fokus untuk studi di masa depan. Seiring dengan mengetahui sel mana yang ditargetkan secara khusus, ini dapat menyebabkan perkembangan terapi terkait usia, membantu menjaga fungsi dan mencegah penyakit neurodegeneratif.

“Kami ingin mengembangkan alat yang dapat menargetkan jenis sel itu,” kata Hongkui Zeng, Ph.D., Wakil Presiden Eksekutif dan Direktur Institut Allen untuk Ilmu Otak. “Jika kita meningkatkan fungsi sel -sel itu, akankah kita dapat menunda proses penuaan?”

Menghubungkan diet dengan umur panjang otak

Temuan terbaru juga selaras dengan studi sebelumnya yang menghubungkan penuaan dengan perubahan metabolisme serta penelitian yang menunjukkan bahwa puasa intermiten, diet seimbang, atau pembatasan kalori dapat mempengaruhi atau mungkin meningkatkan rentang hidup.

“Ini bukan sesuatu yang kami uji secara langsung dalam penelitian ini,” kata Jin. “Tetapi bagi saya, ini menunjuk pada pemain potensial yang terlibat dalam proses, yang saya pikir merupakan masalah besar karena ini adalah populasi neuron yang sangat spesifik dan langka yang mengekspresikan gen yang sangat spesifik yang dapat dikembangkan oleh orang untuk menargetkan dan belajar lebih lanjut . “

Penelitian Penuaan Otak di masa depan

Studi ini meletakkan dasar bagi strategi baru dalam diet dan pendekatan terapeutik yang bertujuan menjaga kesehatan otak hingga usia tua, bersama dengan lebih banyak penelitian tentang kompleksitas penuaan canggih di otak. Ketika para ilmuwan lebih lanjut mengeksplorasi koneksi ini, penelitian dapat membuka intervensi diet atau obat yang lebih spesifik untuk memerangi atau memperlambat penuaan pada tingkat sel.

“Hal penting tentang penelitian kami adalah kami menemukan pemain kunci – pemain kunci yang sebenarnya – dan substrat biologis untuk proses ini,” kata Zeng. “Menyatukan potongan -potongan teka -teki ini, Anda harus menemukan pemain yang tepat. Ini adalah contoh yang indah tentang mengapa Anda perlu mempelajari otak dan tubuh pada tingkat spesifik jenis sel semacam ini. Kalau tidak, perubahan yang terjadi pada jenis sel tertentu dapat dirata -rata dan tidak terdeteksi jika Anda mencampur berbagai jenis sel bersama -sama. ”

Referensi: “Tanda Tangan Transkriptomik Spesifik Sel-Sel Seluruh Sel dari Penuaan Sehat pada Tikus” oleh Kelly Jin, Zizhen Yao, Cindy TJ Van Velthoven, Eitan S. Kaplan, Katie Glattfelder, Samuel T. Barlow, Gabriella Boyer, Daniel Carey, Tamara Casper, Anish Bhaswanth Chakka, Rushil Chakrabarty, Michael Clark, Max Departee, Marie Desierto, Amanda Gary, Jessica Gloe, Jeff Goldy, Nathan Guilford, Junitta Guzman, Daniel Hirschstein, Chankkyu Lee, Elizabeth Liang, Tranghan Ronellenfitch, Augustin Ruiz, Josh Sevigny, Nadiya Shapovalova, Lyudmila Shulga, Josef Sulc, Amy Torkelson, Herman Tung, Boaz Levi, Susan M. Sunkin, Nick Dee, Luke Esposito, Kimberly A. Smith, Bosan Tasic dan Hong, 32, Kimberly A. Smith, Bosik Tasic Tasic dan Hank, Kimberly A. 2024, Alam.
Doi: 10.1038/s41586-024-08350-8

Studi ini didanai oleh NIH Grants R01AG066027 dan U19MH114830. Konten semata -mata adalah tanggung jawab penulis dan tidak selalu mewakili pandangan resmi dari National Institutes of Health.