Nghiên cứu gần đây trên chuột cho thấy khi động vật già đi, những thay đổi quan trọng nhất xảy ra ở chất trắng, mô chịu trách nhiệm truyền thông điệp khắp não.

Nhiều người trong chúng ta khi đến tuổi trung niên nhận thấy trí nhớ và khả năng nhận thức suy giảm. Tuy nhiên, những thay đổi phân tử chính xác trong não chịu trách nhiệm về điều này vẫn chưa được các nhà khoa học hiểu đầy đủ.

Tuy nhiên, một nghiên cứu gần đây trên chuột cho thấy những thay đổi quan trọng nhất có xu hướng xảy ra ở chất trắng của não, một loại mô của hệ thần kinh không thể thiếu để truyền tín hiệu qua não. Nghiên cứu cũng kiểm tra hai phương pháp điều trị – hạn chế calo và tiêm huyết tương Từ những con chuột non – ảnh hưởng đến một số khu vực của não, huyết tương dường như làm chậm quá trình suy giảm liên quan đến tuổi tác.

Những phát hiện này cung cấp cái nhìn sâu sắc về sự suy giảm nhận thức của quá trình lão hóa bình thường, cũng như cách mà quá trình lão hóa góp phần gây ra các tình trạng thoái hóa thần kinh như Bệnh Alzheimer Bệnh Parkinson và bệnh đa xơ cứng.

Trong nhiều bệnh thoái hóa thần kinh, một số vùng não dễ bị tổn thương hơn, nhưng các nhà khoa học không biết chính xác tại sao.

Tony Weiss-Coray, Tiến sĩ, giáo sư thần kinh học và khoa học thần kinh, người đứng đầu nghiên cứu kiểm tra biểu hiện gen ở các vùng khác nhau của não chuột, cho biết: “Tôi thấy nghiên cứu này là một cách để giải thích điểm yếu khu vực có phần bí ẩn này. khi bạn trưởng thành.

Wyss-Coray, DH Chen II, Giáo sư Y học Stanford và là giám đốc của Sáng kiến ​​dẻo não Phil và Penny Knight tại Viện khoa học thần kinh Wu Tsai của Stanford, là tác giả chính của bài báo mô tả nghiên cứu. Oliver Hahn, trước đây là nghiên cứu sinh sau tiến sĩ tại phòng thí nghiệm Wyss-Coray và hiện là điều tra viên chính tại Calico Life Science, là tác giả chính của bài báo. Bài báo được đăng gần đây trên tạp chí tế bào.

Các gen khác nhau được tìm thấy ở các vùng khác nhau

Nhóm nghiên cứu đã lấy mẫu từ 15 vùng ở mỗi bán cầu não của 59 con chuột cái và chuột đực trong độ tuổi từ 3 đến 27 tháng. Họ đã xác định và xếp hạng các gen hàng đầu được biểu hiện bởi các tế bào ở mỗi vùng não. Họ đã xác định được 82 gen được tìm thấy thường xuyên và khác nhau về nồng độ ở 10 vùng trở lên.

Nhóm nghiên cứu đã sử dụng các gen này để phát triển thang điểm lão hóa chung, đánh giá hoạt động của các gen ở các vùng khác nhau của não thay đổi như thế nào theo tuổi tác.

Các nhà nghiên cứu phát hiện ra rằng chất trắng, nằm sâu trong não và chứa các sợi thần kinh được bảo vệ bởi myelin trắng, cho thấy những thay đổi sớm nhất và rõ rệt nhất trong biểu hiện gen ở chuột 12 và 18 tháng tuổi. Theo Wyss-Coray, những con chuột này già, tính theo tuổi chuột, như một người ở độ tuổi năm mươi.

Weiss-Coray cho biết: “Chúng tôi không thể nói chắc chắn rằng biểu hiện gen trong chất trắng ảnh hưởng đến trí nhớ và nhận thức như thế nào. Điều đó sẽ đòi hỏi nhiều thao tác di truyền và sinh học thần kinh hơn”. cùng nhau. .”

Nghiên cứu trước đây đã chỉ ra rằng lão hóa phá vỡ mô hình biểu hiện gen ổn định trong não, kích hoạt các gen điều chỉnh phản ứng viêm và miễn dịch, đồng thời tắt các gen chịu trách nhiệm tổng hợp protein và collagen. Viêm và phản ứng miễn dịch ảnh hưởng đến tính toàn vẹn của vỏ myelin, là lớp cách điện xung quanh các dây thần kinh chịu trách nhiệm truyền tín hiệu qua não.

Hahn cho biết: “Chất trắng là một khu vực bị bỏ quên trong nghiên cứu lão hóa, vốn thường tập trung vào các vùng dày đặc tế bào thần kinh như vỏ não hoặc hồi hải mã. “Thực tế là chất trắng xuất hiện trong dữ liệu của chúng tôi như một khu vực đặc biệt dễ bị lão hóa mở ra những giả thuyết mới và thú vị.”

thử nghiệm can thiệp

Các biện pháp can thiệp để làm chậm quá trình đột biến gen dẫn đến tình trạng suy thoái ở những vùng cụ thể của não bộ có thể hữu ích trong việc giải quyết các bệnh thoái hóa thần kinh cũng như tình trạng suy thoái nói chung liên quan đến lão hóa.

Trong quá trình nghiên cứu, nhóm nghiên cứu đã khám phá hai biện pháp can thiệp – hạn chế calo và tiêm huyết tương cho chuột non – để đánh giá xem liệu chúng có bảo vệ chống lại sự thay đổi biểu hiện gen theo vùng cụ thể hay không. Mỗi can thiệp bắt đầu khi những con chuột được 19 tháng tuổi và kéo dài bốn tuần.

Các nhà nghiên cứu phát hiện ra rằng can thiệp chế độ ăn uống đã kích hoạt việc bật các gen liên quan đến nhịp sinh học, trong khi can thiệp plasma kích hoạt các gen liên quan đến sự biệt hóa tế bào gốc và sự trưởng thành của tế bào thần kinh dẫn đến sự đảo ngược có chọn lọc biểu hiện gen liên quan đến tuổi tác.

“Các biện pháp can thiệp dường như hoạt động trên các khu vực rất khác nhau của não và [induce] “Hiệu ứng khác nhau đáng kinh ngạc,” Hahn nói. “Điều này cho thấy rằng có nhiều khu vực và con đường trong não có khả năng cải thiện hiệu suất nhận thức khi về già.”

Nhóm nghiên cứu cũng kiểm tra những thay đổi liên quan đến tuổi tác trong gen liên quan đến ba bệnh thoái hóa thần kinh – bệnh Alzheimer, bệnh Parkinson và bệnh đa xơ cứng – thường ảnh hưởng đến các khu vực cụ thể của não. Sự phân bố biểu hiện của từng gen đã thay đổi ở động vật già hơn và xảy ra ở các vùng não thường không liên quan đến một trường hợp thoái hóa thần kinh cụ thể. Phát hiện này có thể cung cấp cái nhìn sâu sắc về số lượng lớn bệnh nhân mắc các bệnh thoái hóa thần kinh mà không có mối liên hệ di truyền đã được thiết lập.

Nghiên cứu cũng có thể cung cấp những cơ hội mới để khám phá các liệu pháp và can thiệp bằng cách sử dụng dữ liệu biểu hiện gen để tập trung vào các quần thể tế bào dễ bị lão hóa. Các nghiên cứu trong tương lai có thể khám phá cách biểu hiện gen dẫn đến những thay đổi chức năng trong hoạt động và cấu trúc tế bào thần kinh. Wyss-Coray và các đồng nghiệp của ông tại Sáng kiến ​​​​Hiệp sĩ về khả năng phục hồi não nhằm mục đích mở rộng nghiên cứu này bằng cách xây dựng các bản đồ di truyền tương tự của sự lão hóa trong não người.

Wyss-Coray cho biết: “Những thay đổi di truyền cá nhân được quan sát thấy ở chuột có thể không chuyển trực tiếp sang con người. “Nhưng chúng tôi nghĩ rằng khả năng dễ bị lão hóa của chất trắng cũng có thể như vậy.”

Tham khảo: “Atlas of the Aging Mouse Brain Reveals White Matter as Weak Foci” Tác giả Oliver Hahn, Olden J. Foltz, Mikaya Atkins, Blaine Kedir, Patricia Moran-Losada, Ian H. Goldner, Kristi Monson, Fabian Kern, Robert Palovics, Nanan Lu, Hui Zhang, Ashent Kohr, Jacob Hull, John R Huguenard, Sebastien Groenke, Benoit Lehallier, Linda Partridge, Andreas Keller và Tony Wyss-Coray Ngày 16 tháng 8 năm 2023, Có tại đây. tế bào.
DOI: 10.1016/j.cell.2023.07.027

các nhà nghiên cứu trong đại học new york Langone Health, Đại học Saarland, Trung tâm Nghiên cứu Nhiễm trùng Helmholtz, Viện Sinh học Lão hóa Max Planck, Alkahest và Đại học College London đã đóng góp cho nghiên cứu.

Nghiên cứu này đã nhận được tài trợ từ Sáng kiến ​​dẻo não Phil và Penny Knight, Hội đồng nghiên cứu châu Âu, Hiệp hội Max Planck, Quỹ Schaller-Nikolich, Viện khoa học thần kinh Wu Tsai và Quỹ Bertarelli, Quỹ Simons, Quỹ chữa bệnh Alzheimer, và Viện Lão hóa Quốc gia. dải Ngân Hà Quỹ Nghiên cứu, Sáng kiến ​​Allen về Sức khỏe Não bộ và Suy giảm Nhận thức của Hiệp hội Tim mạch Hoa Kỳ, và Quỹ Nghiên cứu Bệnh Parkinson của Michael J. Fox.