Продолжительность жизни мышей увеличивается при активации определенных клеток мозга

Новое исследование Медицинской школы Вашингтонского университета в Сент-Луисе выявило у мышей критический путь связи, соединяющий мозг и жировую ткань тела в петле обратной связи, которая, по-видимому, играет центральную роль в производстве энергии во всем организме. Исследования показывают, что постепенное ухудшение этой петли обратной связи способствует увеличению проблем со здоровьем, типичных для естественного старения.

Исследование, опубликованное 8 января в журнале Cell Metabolism, имеет значение для разработки будущих вмешательств, которые могли бы поддерживать петлю обратной связи дольше и замедлять последствия старения.

Исследователи определили определенный набор нейронов в гипоталамусе мозга, которые, будучи активными, посылают сигналы жировой ткани организма для высвобождения энергии. Используя генетические и молекулярные методы, исследователи изучали мышей, которые были запрограммированы на постоянное открытие этого пути связи после достижения определенного возраста. Ученые обнаружили, что эти мыши были более физически активны, демонстрировали признаки замедленного старения и жили дольше, чем мыши, у которых тот же самый путь коммуникации постепенно замедлялся как часть нормального старения.

«Мы продемонстрировали способ замедлить старение и продлить продолжительность здоровой жизни мышей, манипулируя важной частью мозга», — сказал старший автор Син-Ичиро Имаи, доктор медицинских наук, заслуженный профессор экологической медицины имени Теодора и Берты Брайан. на факультете биологии развития Вашингтонского университета. «Проявление этого эффекта у млекопитающих является важным вкладом в эту область; предыдущие работы, демонстрирующие увеличение продолжительности жизни таким способом, проводились на менее сложных организмах, таких как черви и плодовые мухи».

Эти специфические нейроны в части мозга, называемой дорсомедиальным гипоталамусом, производят важный белок — Ppp1r17. Когда этот белок присутствует в ядре, нейроны активны и стимулируют симпатическую нервную систему, которая управляет реакцией организма на борьбу или бегство.

Реакция «бей или беги» хорошо известна тем, что оказывает широкое воздействие на весь организм, включая увеличение частоты сердечных сокращений и замедление пищеварения. В рамках этой реакции исследователи обнаружили, что нейроны гипоталамуса запускают цепочку событий, которая запускает нейроны, управляющие белой жировой тканью (типом жировой ткани), хранящейся под кожей и в области живота. Активированная жировая ткань высвобождает в кровоток жирные кислоты, которые можно использовать для поддержания физической активности. Активированная жировая ткань также высвобождает другой важный белок — фермент eNAMPT, который возвращается в гипоталамус и позволяет мозгу производить топливо для своих функций.

Эта петля обратной связи имеет решающее значение для подпитки тела и мозга, но со временем она замедляется. С возрастом исследователи обнаружили, что белок Ppp1r17 имеет тенденцию покидать ядра нейронов, и когда это происходит, нейроны гипоталамуса посылают более слабые сигналы. При меньшем использовании проводка нервной системы в белой жировой ткани постепенно сокращается, и то, что когда-то было плотной сетью взаимосвязанных нервов, становится разреженным. Жировые ткани больше не получают столько сигналов о высвобождении жирных кислот и eNAMPT, что приводит к накоплению жира, увеличению веса и уменьшению количества энергии для питания мозга и других тканей.

Исследователи, в том числе первый автор Кёхей Токизанэ, доктор философии, научный сотрудник и бывший научный сотрудник лаборатории Имаи, обнаружили, что, когда они использовали генетические методы на старых мышах, чтобы сохранить Ppp1r17 в ядрах нейронов гипоталамуса, мыши были более физически активны — с повышенной подвижностью колес — и жили дольше, чем контрольные мыши. Они также использовали метод прямой активации этих специфических нейронов в гипоталамусе старых мышей и наблюдали аналогичные эффекты против старения.

В среднем максимальная продолжительность жизни типичной лабораторной мыши составляет от 900 до 1000 дней, или около 2,5 лет. В этом исследовании все контрольные мыши, которые обычно старели, умерли в возрасте 1000 дней. Те, кому были проведены вмешательства для поддержания обратной связи между мозгом и жировой тканью, жили на 60–70 дней дольше, чем контрольные мыши. Это приводит к увеличению продолжительности жизни примерно на 7%. У людей увеличение продолжительности жизни на 7% означает, что продолжительность жизни увеличится примерно на пять лет. Мыши, получавшие такое вмешательство, также были более активными и выглядели моложе – с более густой и блестящей шерстью – в более позднем возрасте, что предполагает больше времени и лучшее здоровье.

Имаи и его команда продолжают исследовать способы поддержания обратной связи между гипоталамусом и жировой тканью. Один из способов, который они изучают, включает добавление мышам eNAMPT, фермента, вырабатываемого жировой тканью, который возвращается в мозг и питает гипоталамус, среди других тканей. При попадании жировой ткани в кровоток фермент упаковывается внутри отсеков, называемых внеклеточными везикулами, которые можно собрать и выделить из крови.

«Мы можем представить себе возможную антивозрастную терапию, которая будет включать в себя доставку eNAMPT различными способами», — сказал Имаи. «Мы уже показали, что введение eNAMPT во внеклеточные везикулы повышает уровень клеточной энергии в гипоталамусе и продлевает продолжительность жизни у мышей. Мы с нетерпением ждем продолжения нашей работы по исследованию способов поддержания этой центральной петли обратной связи между мозгом и жировыми тканями организма различными способами. что, как мы надеемся, продлит здоровье и продлит жизнь».