Zrozumienie normalnego starzenia się mózgu

Wydłużenie średniej długości życia wraz ze spadkiem zastępowalności pokoleń powoduje szybkie starzenie się społeczeństw zachodnich. Na przykład w Niemczech przewiduje się, że już w 2035 r. 47 procent populacji będzie miało więcej niż 50 lat. Wynikające z tego wyzwania społeczne są wielorakie, w tym zmiany wzorców konsumpcji, wzorców pracy i emerytur, kwestie opieki zdrowotnej oraz rozpowszechnienie choroby przewlekłe i niepełnosprawności.

Kliknij, aby cistanche herba na chorobę Alzheimera

Wśród tych ostatnich najważniejsze znaczenie ma zdrowie psychiczne. Rzeczywiście, już „zdrowemu” lub „normalnemu” starzeniu towarzyszy zależny od wieku spadek funkcji poznawczych. Ponadto wielu starszych dorosłych doświadcza zaburzeń psychicznych, w tym między innymi depresji, lęku lub demencji. Dlatego dogłębne zrozumienie zmian fizjologicznych zachodzących podczas starzenia się mózgu ma kluczowe znaczenie.

To wydanie Pflügers Archiv — European Journal of Physiology zawiera serię artykułów przeglądowych i prac oryginalnych skupiających się na różnych kluczowych aspektach (pato)fizjologicznego starzenia się mózgu, w tym na zmianach w dostarczaniu energii [8], zależnej od wieku akumulacji reaktywnego tlenu/azotu gatunków /karbonylowych [8, 14], starzenie się układu naczyniowego mózgu, w tym kluczowych komórek glejowych [2, 17], a także związany z wiekiem spadek okablowania mózgowego [6, 13, 16, 17] i funkcji sieciowych [4, 6].

Ponadto koncentrujemy się na dwóch układach sensorycznych (słuchu i węchu), które są podatne na znaczne pogorszenie związane z wiekiem. Ta ostatnia jest dobrze znana z przewidywania (wąch) lub promowania (słuch) upośledzenia umysłowego [12, 15]. Fizjologiczne starzenie wiąże się z kilkoma wyzwaniami dla homeostazy mózgu, w tym z nasileniem stresu oksydacyjnego, upośledzoną bioenergetyką, zwiększonym poziomem substancji prozapalnych, niskim stopniem aktywacji immunologicznej, zmodyfikowanymi właściwościami funkcjonalnymi głównych komórek odpornościowych drenażu, zmianami w układzie glimfatycznym (odpowiedzialny za zbieranie odpadów przez całe życie), starzenie się naczyń, sztywność tętnic itp. [2, 5, 8–10, 14, 17]. Ponadto hipersynchronia sieci neuronowych jest również kluczową cechą starzenia się mózgu [1, 6, 7, 11, 15].

Nakłada to na układ naczyniowy wymagania, które mają odpowiadać wzrostowi aktywności metabolicznej mózgu wraz ze wzrostem przepływu krwi w mózgu, zapewniając w ten sposób odpowiednie miejscowe natlenienie i dostarczanie składników odżywczych dla zwiększonej aktywności neuronów [2]. Jednocześnie starzejący się mózg odznacza się niezwykłą odpornością i zdolnościami adaptacyjnymi, co pozwala mu radzić sobie z wyżej wymienionymi problemami. Rzeczywiście, już jedno z pierwszych badań epidemiologicznych, które zostało opublikowane w Cambridge w 1889 roku i obejmowało 900 najstarszych osób (80+ lat, 74 stulatków), wykazało, że mózg jest zachowany znacznie lepiej niż wiele innych systemów fizjologicznych i reprezentuje jeden z najciekawszych „w pejzażu stulecia” [17].

W tym numerze dokonujemy przeglądu mechanizmów komórkowych i molekularnych leżących u podstaw kluczowych adaptacji fizjologicznych, umożliwiających starzejącemu się mózgowi złagodzenie związanego z wiekiem pogorszenia czynnościowego i strukturalnego. Wspominamy również, że zmiany stylu życia (tj. zaangażowanie intelektualne, ćwiczenia fizyczne, zdrowa dieta i reżim kaloryczny) pomagają zwiększyć rezerwę poznawczą.

Chociaż starzenie się jako takie nie jest uważane za chorobę, jest głównym czynnikiem ryzyka chorób naczyniowo-mózgowych (np. udar) i neurodegeneracyjnych (np. różne rodzaje demencji), które wiążą się z wysoką chorobowością i śmiertelnością [2, 3, 15]. . Utrata słuchu może również prowadzić do izolacji społecznej, depresji i pogorszenia funkcji poznawczych [12]. Współwystępowanie zaburzeń poznawczych i sensorycznych nie jest rzadkością [1, 12].

Choroby Alzheimera (AD) i Parkinsona (PD) razem stanowią najczęstsze formy demencji. Co ciekawe, obu patologiom towarzyszą wczesne zaburzenia snu i zaburzenia węchu [15]. Co więcej, związane z wiekiem zmiany wielu podstawowych mechanizmów fizjologicznych, o których mowa w tym tomie (np. starzenie się astrogleju [17], zmiany w metabolizmie energetycznym [8], jak również właściwości naczyniowe i hemodynamiczne [2]), prawdopodobnie również wpływają na sen i sen procesy /wake [4].

Co ważne, wydaje się, że mózg starzeje się w sposób zależny od płci, przy czym płeć jest jednym z predyktorów podatności na kilka zaburzeń związanych z wiekiem. Na przykład AD występuje częściej (1,6–3:1) u kobiet w porównaniu z mężczyznami, podczas gdy PD występuje częściej (3,5:1) u mężczyzn niż u kobiet [3].

Kilka artykułów na ten temat dotyczy w szczególności starzenia się mózgu związanego z płcią i jego wpływu na systemy sensoryczne [12, 15], funkcjonalną łączność sieci mózgowych w stanie spoczynku [6] oraz jakość snu [4]. Wreszcie, wiele artykułów poświęconych tej szczególnej kwestii porównuje starzenie się architektury i funkcji mózgu (w tym przetwarzania sensorycznego, zdolności poznawczych i snu) między ludźmi a powszechnie używanymi zwierzętami laboratoryjnymi (szczury i myszy) [4, 8, 12–15, 17] .

Wspólne mechanizmy zidentyfikowane w tych badaniach umożliwią analizę w wysokiej rozdzielczości kluczowych zaangażowanych szlaków komórkowych/molekularnych, a także przyszły rozwój środków terapeutycznych wspierających długowieczność poznawczą, a nawet odwracających upośledzenie funkcji poznawczych spowodowane wiekiem.

mechanizm działania cistanche przeciw chorobie Alzheimera

Cistanche to zioło powszechnie stosowane w tradycyjnej medycynie chińskiej. Niektóre badania sugerują, że ma potencjalne korzyści w leczeniu choroby Alzheimera, chociaż dokładny mechanizm działania jest nadal badany.

Jednym z możliwych sposobów, w jaki cistanche może pomóc w chorobie Alzheimera, jest zmniejszenie stanu zapalnego w mózgu. Uważa się, że stan zapalny jest głównym czynnikiem przyczyniającym się do rozwoju i progresji choroby Alzheimera, a niektóre badania wykazały, że ekstrakty z cistanche mogą pomóc w zmniejszeniu markerów stanu zapalnego u zwierząt laboratoryjnych.

Innym potencjalnym mechanizmem działania jest zdolność do promowania wzrostu nowych komórek mózgowych. Choroba Alzheimera jest związana z utratą komórek mózgowych, a niektóre badania sugerują, że cistanche może pomóc stymulować wzrost nowych neuronów, co może pomóc spowolnić postęp choroby.

Wreszcie cistanche może mieć również właściwości przeciwutleniające, które mogą pomóc w ochronie komórek mózgowych przed uszkodzeniami powodowanymi przez wolne rodniki. Jest to ważne, ponieważ uważa się, że wolne rodniki odgrywają rolę w rozwoju choroby Alzheimera.

Wspominaćencje

1 Asavapanumas N, Brawek B, Martus P, Garaschuk O (2019) Rola wewnątrzkomórkowych zapasów Ca2 plus w upośledzeniu przetwarzania wzrokowego w mysim modelu choroby Alzheimera. Neurobiol Dis 121:315-326. https://doi.org/10.1016/j.nbd.2018.10.015

2. Beishon L, Clough RH, Kadicheeni M, Chithiramohan T, Panerai RB, Haunton VJ, Minhas JS, Robinson TG (2021) Naczyniowe i hemodynamiczne problemy starzenia się mózgu. Łuk Pfugera. https://doi. org/10.1007/s00424-020-02508-9 3. Brawek B, Skok M, Garaschuk O (2021) Zmiana funkcjonalnych sygnatur mikrogleju wzdłuż osi starzenia się mózgu. Int J Mol Sci 22:1091. https://doi.org/10.3390/ijms22031091

4. Campos-Beltran D, Marshall L (2021) Zmiany w zapisie EEG podczas snu wraz z wiekiem u ludzi i gryzoni. Łuk Pfugera. https://doi.org/10. 1007/s00424-021-02545-y

5. Garaschuk O, Semchyshyn HM, Lushchak VI (2018) Zdrowe starzenie się mózgu: wzajemne oddziaływanie między gatunkami reaktywnymi, stanem zapalnym i zaopatrzeniem w energię. Starzejący się Res Rev 43:26-45. https://doi.org/10. 1016/j.arr.2018.02.003

6. Jockwitz C, Caspers S (2021) Sieci stanu spoczynku w trakcie starzenia się-zróżnicowane spostrzeżenia z badań obejmujących całe życie vs. wśród osób starszych. Łuk Pfugera. https://doi.org/10.1007/s00424-021-02520-7

7. Lerdkrai C, Asavapanumas N, Brawek B, Kovalchuk Y, Mojtahedi N, Olmedillas Del Moral M, Garaschuk O (2018) Intracellular Ca(2 plus) przechowuje kontrolę nadpobudliwości neuronalnej in vivo w mysim modelu choroby Alzheimera. Proc Natl Acad Sci USA 115:E1279-E1288. https://doi.org/10.1073/pnas.1714409115

8. Lushchak VI (2021) Zależność między bioenergetyką a stresem oksydacyjnym przy normalnym starzeniu się mózgu. Starzenie się jest wynikiem rosnącego braku równowagi w dostarczaniu energii przez stres oksydacyjny. Łuk Pfugera. https://doi.org/10.1007/s00424-021-02531-4

9. Olmedillas Del Moral M, Asavapanumas N, Uzcategui NL, Garaschuk O (2019) Zdrowe starzenie się mózgu modyfikuje sygnalizację wapniową mikrogleju in vivo. Int J Mol Sci 20:589. https://doi.org/10.3390/ijms20030589

10. Olmedillas Del Moral M, Frohlich N, Figarella K, Mojtahedi N, Garaschuk O (2020) Wpływ ograniczenia kalorii na właściwości funkcjonalne starzejącego się mikrogleju in vivo. Front Immunol 11:750.https://doi.org/10.3389/fmmu.2020.00750

11. Palop JJ, Mucke L (2016) Nieprawidłowości sieciowe i dysfunkcja interneuronów w chorobie Alzheimera. Nat Rev Neurosci 17:777–792.https://doi.org/10.1038/nrn.2016.141

12. Peixoto Pinheiro B, Vona B, Lowenheim H, Ruttiger L, Knipper M, Adel Y (2020) Ubytek słuchu związany z wiekiem dotyczący kanałów jonów potasu w ślimaku i ścieżce słuchowej. Łuk Pfugera. https://doi.org/10.1007/s00424-020-02496-w

13. Rivera AD, Chacon-De-La-Rocha I, Pieropan F, Papanikolau M, Azim K, Butt AM (2021) Keeping the starzejący się mózg okablowany: rola sygnalizacji purynowej w regulacji metabolizmu komórkowego w progenitorach oligodendrocytów. Łuk Pfugera. https://doi.org/10.1007/ s00424-021-02544-z 14. Semchyshyn H (2021) Czy stres karbonylowy/AGE/RAGE jest cechą charakterystyczną starzenia się mózgu? Łuk Pfugera. https://doi.org/10.1007/s00424-021-02529-y

15. Tzeng WY, Figarella K, Garaschuk O (2021) Upośledzenie węchu u mężczyzn i myszy związane ze starzeniem i patologią wywołaną amyloidem. Łuk Pflugera. https://doi.org/10.1007/s00424-021-02527-0

16. Vecchio F, Miraglia F, Rodella C, Alu F, Miniussi C, Rossini PM, Pellicciari MC (2020) tDCS wpływa na właściwości sieci mózgowej podczas starzenia fizjologicznego. Łuk Pfugera. https://doi.org/10. 1007/s00424-020-02428-8

17. Verkhratsky A, Augusto-Oliveira M, Pivoriunas A, Popov A, Brazhe A, Semyanov A (2020) Astenia astrogleju i utrata funkcji, a nie reaktywność, przyczyniają się do starzenia się mózgu. Łuk Pfugera. https://doi.org/10.1007/s00424-020-02465-3