Zaskakujący nowy gracz białkowy przywraca pamięć starym myszom

Zaskakujący nowy gracz białkowy przywraca pamięć starym myszom

Znacznik czasu: 18 sierpnia 2023 10:00
A Surprising New Protein Player Restores Memory in Old Mice PlatoBlockchain Data Intelligence. Vertical Search. Ai.

W porządku ludzie, zróbmy to jeszcze raz.

Jeśli śledziłeś badania nad długowiecznością, znasz już tę historię: Młoda krew, podawane bezpośrednio w infuzji lub Wstrzyknięty w stare myszy, przywraca wiele funkcji narządów do ich młodszych wersji i wydłuża życie.

Mięśnie regenerują się. Tkanki serca odzyskują siły. Regiony mózgu, które mają kluczowe znaczenie dla uczenia się i pamięci, uruchamiają się, dzięki czemu leczone starsze zwierzęta uczą się i zapamiętują nowe środowiska szybciej i lepiej niż ich rówieśnicy w podobnym wieku.

Choć daleka od przysłowiowej „fontanny młodości”, terapia wzbudziła zainteresowanie i wyobraźnię zarówno naukowców, jak i przedsiębiorców. Badania kliniczne są w pracach na chorobę Alzheimera. Spółki handlowe oferują eksperymentalne napary tym, którzy mają ochotę – i bogactwo – przetestować je na sobie. Aby było bardzo jasne: dane dotyczące leczenia ludzi są skąpe. Entuzjazm jednak sięga rekord wszechczasów.

Pomijając szum, pozostaje podstawowe pytanie: dlaczego terapia działa na myszach? Jaki składnik zamienia krew młodego zwierzęcia w odmładzający eliksir?

W tym tygodniu zespół kierowany przez Saula Villedę z University of San Francisco odkrył zaskakującego kandydata: czynnik płytkowy 4 (PF4). Białko nie jest obce nauce ani życiu — twoje ciało prawdopodobnie wytworzyło ich mnóstwo jako dziecko, kiedy kulejąc wracałeś do domu z otartym kolanem. PF4 jest częścią układu krwionośnego, który uszczelnia pęknięte naczynia krwionośne i pomaga w krzepnięciu krwi po urazach.

Nowe badanie, opublikowane w Natura, pokazał, że niepozorne białko jest dalekie od kucyka na jedną sztuczkę. Zamiast prostego białkowego trybika w maszynie do gojenia ran organizmu, PF4 działa również jako ambasador między mózgiem a układem odpornościowym. W młodości białkowy „strażnik” łagodzi stany zapalne i pomaga w utrzymaniu funkcji poznawczych mózgu.

Niestety, poziom PF4 w organizmie gwałtownie spada wraz z wiekiem. Kropla wywołuje iskrę stanu zapalnego w „ośrodku pamięci” mózgu – hipokampie – i hamuje zdolność neuronów do komunikowania się. Sieci neuronowe nie działają. Podobnie jak pamięć: stare zwierzę ma trudności z zapamiętaniem nowych miejsc lub nauczeniem się nowych zadań.

To nie wszystkie złe wieści. W jednym teście szczepionka PF4 częściowo zresetowała układ odpornościowy organizmu, obniżając poziom białek sprzyjających stanom zapalnym i poprawiając funkcje poznawcze u starszych myszy.

„Uznałem to za bardzo zaskakujące” — powiedział Villeda Centrum osobliwości. „Zwykle myślę o płytkach krwi jako o wspieraniu graczy, ale tutaj… [są] aktywnymi czynnikami odmładzania funkcji poznawczych”.

„Możliwości terapeutyczne są bardzo ekscytujące” powiedziany badacz długowieczności David Sinclair z Uniwersytetu Harvarda, który nie brał udziału w badaniu.

Mózg, Ciało, Krew

Mózg jest chroniony przez ścianę komórkową zwaną barierą krew-mózg, która generalnie zapobiega przedostawaniu się dużych cząsteczek z krwi do tkanki mózgowej. Jednak nasze noggins nieustannie komunikują się z resztą ciała za pośrednictwem mniejszych przekaźników chemicznych we krwi.

Brzmi to dziwnie, ale krew niesie ze sobą bogactwo chemicznych informatorów, które informują mózg o stanie organizmu — głodzie, upale, stresie. Z kolei przekaźniki te regulują również aktywność sieci neuronowych, a nawet narodziny nowych neuronów w mózgu.

Ponad dekadę temu Villeda i współpracownicy odkryli, że połączenie układu krążenia młodych myszy ze starszymi myszy cofnęło zegar dla pradziadów gryzoni (szkoda dla młodych - starzeją się szybciej). Wstrzyknięcie płynnego składnika krwi, zwanego osoczem, miało podobny efekt odmładzający dla wielu narządów.

Rezultat, między innymi, skłonił wiele zespołów do polowania na „magiczny” składnik młodej krwi. Było ich kilka, każdy o nieodgadnionych nazwach. Przykłady?  GDF11. gpld1. Nie chodzi o akademicką wyprawę na ryby. Chodzi raczej o znalezienie jednego czynnika krwi — lub prawdopodobnie zestawu czynników — który kontroluje starzenie. Ukierunkowując się na te białka, moglibyśmy potencjalnie spowolnić lub odwrócić oznaki starzenia i uporać się z ciężarem chorób związanych z wiekiem.

Nieoszlifowany diament

Prawidłowy. Dlaczego więc płytki krwi?

Sprowadza się to do eksperymentalnej receptury młodej krwi.

Osocze, „wodna” część krwi, jest wypełniona rozpuszczalnymi białkami, takimi jak rozpuszczony cukier w syropie. Jednak zwykła metoda przygotowania osocza do wstrzyknięć tzw. „młodej krwi” pozostawia w preparacie pewną ilość płytek krwi. Te maleńkie krwinki, w kształcie talerzy obiadowych, zwykle pomagają zatrzymać krwawienie i leczyć rany. Ta eksperymentalna czkawka spowodowała, że ​​Villeda i inne laboratoria zadały pytanie: czekaj, czy płytki krwi są zaangażowane w przywracanie funkcji mózgu?

W pierwszym teście zespół porównał profile ekspresji genów u myszy, którym wstrzyknięto młode płytki krwi, z myszami w podobnym wieku, którym podano sól fizjologiczną. Tony genów związanych z odpornością pojawiły się po leczeniu, wskazując na mózg w ogniu – zapalenie nerwów – jako oznakę starzenia.

Następnie przez miesiąc wstrzykiwali młode płytki krwi starszym myszom. Szczepienia zmniejszyły zapalenie nerwów w hipokampie na wiele sposobów. Komórki odpornościowe mózgu – zwane mikroglejem – które zwykle sprzyjają stanom zapalnym w starzejącym się mózgu – wyziębiły się. Poziomy białek zapalnych spadły.

Nieoczekiwany bohater

Świetnie. Ale płytki krwi mają wiele białek. Czy jest jakiś, który się wyróżnia? A może wielu graczy łączy się, aby odwrócić spustoszony czas?

Korzystając z szeregu badań biochemicznych, zespół ostatecznie skupił się na PF4. Czynnik płytkowy wydawał się idealnym żołnierzem do walki ze starzeniem się: jego poziom jest wysoki u młodszych zwierząt, ale gwałtownie spada u starszych – zarówno w tkankach myszy, jak i mężczyzn.

Wstrzyknięcie laboratoryjnego PF4 starszym myszom podsumowało wcześniejsze wyniki przy użyciu młodych płytek krwi. Stan zapalny w hipokampie ustąpił. Mikroglej wyluzował się, a ich wewnętrzne geny prozapalne zostały ustawione na niskim poziomie.

Co zaskakujące, podobnie jak w przypadku starych myszy leczonych płytkami krwi, PF4 również przywrócił układ odpornościowy organizmu – na przykład odpornościowe limfocyty T – do bardziej młodzieńczego profilu. Zmiany były obecne tylko u starszych myszy – młode, które otrzymały te same szczepionki PF4, kontynuowały swoją wesołą drogę, bez zmian stanu zapalnego mózgu.

„Postrzegam stany zapalne zarówno w ciele, jak i mózgu jako główną przyczynę starzenia. Naprawdę wydaje się, że jest to jeden proces, który łączy starzenie się z chorobą neurodegeneracyjną i myślę, że coraz bardziej będziemy skupiać się na celowaniu w układ odpornościowy w celu ratowania funkcji poznawczych w starzeniu się i chorobie” – powiedział Villeda.

PF4 nie tylko stłumił pożar odpornościowy w starzejącym się mózgu. Dalsza analiza wykazała, że ​​wstrzyknięcia czynnika krwi pobudzają kaskadę procesów molekularnych, które pomagają neuronom łączyć się i komunikować ze sobą, co często uważa się za podstawę pamięci i funkcji poznawczych.

Następnie następuje ostateczna walidacja: starsze myszy, którym wstrzyknięto ludzki PF4, radziły sobie lepiej niż ich rówieśnicy w dwóch różnych testach pamięci i nawigacji, z których oba mocno obciążają hipokamp.

Upiorna akcja na odległość

Starzenie się jest złożone, a PF4 to tylko część układanki.

Ale być może duża część. Dena Dubal i David Coulter z Uniwersytetu Kalifornijskiego w San Francisco, również zadomowił się na PF4 jako „posłaniec” dla klotho, hormonu, który poprawia funkcje poznawcze w starzejącym się mózgu. Tymczasem Tara Walker z University of Queensland znaleziono PF4, podwyższone po ćwiczeniach, pobudza hipokamp do generowania nowych neuronów i przywracania uczenia się i pamięci u starszych myszy.

Wyniki „zaskoczyły mnie” – wyjaśnił Villeda. Wszystkie trzy grupy badawcze stwierdziły, że PF4 jest czynnikiem jednoczącym w wielu terapiach, o których wiadomo, że przeciwdziałają starzeniu – młoda krew, klotho i ćwiczenia. Wskazuje to na zbieżny mechanizm, który być może rządzi wieloma aspektami starzenia.

„Byłem naprawdę zszokowany faktem, że wiele grup zidentyfikowało ten sam czynnik odmładzający i naprawdę uważam, że ukierunkowanie na obwodowy układ odpornościowy okaże się obiecujące, gdy spróbuje poprawić funkcje poznawcze” – powiedział Villeda.

To nie znaczy, że PF4 jest dotychczasowy srebrna kula przeciw tik-takowi czasu. Starzenie się stanowi wyzwanie dla biologii każdego z nas w nieco inny sposób. PF4 – podobnie jak inne czynniki promłodzieżowe – może być tylko częścią obrazu przedłużającego zdrowie, gdy siwiejemy.

„Ostatecznie myślę, że będzie to strategia kombinatoryczna, która przyniesie najpełniejszy efekt„ odmłodzenia ”- powiedział Villeda.

Kredytowych Image: Sandy’ego Millara / Unsplash

Znak czasu:

Więcej z Centrum osobliwości