Nature重磅发现:神经活动影响人类寿命!

北京时间10月17日,发表在《Nature》上的一篇新研究中,来自美国哈佛医学院的科学家发现,长期以来与从痴呆症到癫痫等疾病有关的大脑神经活动,在人类衰老和寿命方面也发挥着作用。
这项基于人脑、小鼠和蠕虫的研究,表明大脑中的过度活动与缩短寿命有关,而抑制这种过度活动会延长寿命。
这一发现提供了神经系统活动影响人类寿命的第一个证据。尽管先前的研究表明神经系统的某些部分会影响动物的衰老,但神经活动在衰老中的作用,特别是在人类中的作用仍然是个谜。
研究通讯作者、哈佛医学院遗传学教授Bruce Yankner说:“我们发现,像神经回路活动状态这样短暂的东西会对生理学和寿命产生如此深远的影响,这着实耐人寻味。”他也是Paul F.Glenn衰老生物学中心的主任。
Bruce Yankner
神经兴奋似乎沿着一系列众所周知影响寿命的分子事件起作用——胰岛素和胰岛素样生长因子(IGF)信号传导途径。
这一信号级联中的关键似乎是一种名为REST的蛋白质,此前Yankner实验室显示该蛋白质可以保护衰老的大脑免受痴呆和其他压力的影响。
图片来源:Nature
神经活动指的是大脑中电流和信息传输的持续闪烁。研究人员说,过度活动或兴奋可能通过多种方式表现出来,从肌肉抽搐到情绪或思想的改变。
从这项研究中还不清楚一个人的思想、性格或行为是否或如何影响其寿命。
Yankner说:“一个令人兴奋的未来研究领域将是确定这些发现如何与人类高阶大脑功能联系起来。”
研究人员说,这项研究可以为涉及神经过度活动的疾病(如阿尔兹海默症和躁郁症)的新疗法的设计提供参考。这些发现增加了某些药物(如靶向REST的药物)或某些行为(冥想)可以通过调节神经活动来延长寿命的可能性。
Yankner说,人类神经活动的变化可能有遗传和环境两方面的因素,这将为未来的治疗干预开辟道路。
条条大路通REST
Yankner及其同事通过分析三项针对老年人的独立研究收集到的信息,研究了数百名60至100多岁死亡人捐赠的脑组织中的基因表达模式。被分析的人在认知上是完整的,这意味着他们没有痴呆症。
Yankner说,年龄较大和较年轻的研究参与者之间出现了一个显著的差异:寿命最长的人,即85岁以上的人,和那些死于60至80岁之间的人相比,与神经兴奋相关的基因表达水平较低。
接下来是所有科学家面临的问题:相关性还是因果关系?这种神经兴奋的差异是与决定寿命的更重要的因素同时发生,还是兴奋水平直接影响寿命?
为此,该团队进行了一系列实验,包括模式生物秀丽隐杆线虫的遗传、细胞和分子生物学测试,对基因修饰小鼠进行分析,以及活过百岁以上的人进行额外的脑组织分析。
这些实验揭示了改变神经兴奋确实会影响寿命,并阐明了在分子水平上可能发生的事情。
所有迹象都指向蛋白质REST!
研究人员发现,已知调节基因的REST也抑制神经兴奋。在动物模型中阻断REST或其等效物会导致更高的神经活动和更早的死亡,而增强REST则相反。与七八十岁就去世的人相比,百岁老人在其脑细胞核中拥有更多的REST。

过度的神经活动。视频来源:Yankner实验室
研究合著者、哈佛医学院遗传学教授Monica ColaiáCovo说:“看到所有这些不同证据的融合真令人兴奋。”
研究人员发现,从蠕虫到哺乳动物,REST都能抑制与神经兴奋有关的基因表达,例如离子通道、神经递质受体和突触的结构成分。
较低的兴奋反过来又激活了一组被称为叉头转录因子(FOXO)的蛋白质家族。这些蛋白质已显示在许多动物中通过胰岛素/IGF信号转导“长寿途径”。科学家认为,热量限制可以激活该途径。
除了在延缓神经退行性变方面的新作用外,REST在长寿中作用的发现还为开发靶向该蛋白质的药物提供了更多动力。
虽然这需要时间和许多测试来确定这样的治疗是否会减少神经兴奋,促进健康衰老或延长寿命,但这个概念已经吸引了一批研究人员。
Colaiácovo说:“ 激活REST会减少人类的兴奋性神经活动并延缓衰老的可能性非常令人兴奋。”
作者强调,如果没有大量的老龄化研究人群,这项工作是不可能完成的。
Yankner说:“我们现在有足够多的人参与这些研究,以便将老龄化人群划分为遗传亚组。这些信息是无价的,也说明了为什么支持人类遗传学的未来如此重要。”

文章转自中国生物技术网