L'attività cerebrale ha un ruolo nell'invecchiamento umano e nella longevità
Per la prima volta, gli scienziati hanno dimostrato che l'attività cerebrale ha un'influenza significativa sulla durata della vita umana. In un nuovo studio, dimostrano come l'attività neurale sia maggiore negli individui con una durata di vita più breve e minore in coloro che vivono vite più lunghe.
In un recente Natura documento, i ricercatori della Harvard Medical School di Boston, MA, riferiscono di come hanno trovato una firma distintiva della longevità umana nei geni della corteccia cerebrale del cervello.
La firma che hanno trovato è un modello di espressione genica che "è caratterizzato dalla sottoregolazione dei geni legati all'eccitazione neurale e alla funzione sinaptica", scrivono gli autori.
L'attività neurale ha a che fare con la quantità di segnali - sotto forma di correnti elettriche e altri trasmettitori - che stanno arrivando al cervello. Troppa attività neurale o eccitazione eccessiva possono presentarsi in vari modi, come uno spasmo muscolare o un cambiamento di umore.
Per lo studio, i ricercatori hanno eseguito esperimenti cellulari, genetici e molecolari sui vermi. Hanno anche analizzato topi con geni alterati ed esaminato il tessuto cerebrale di persone che avevano più di 100 anni quando sono morte.
Questi test hanno rivelato non solo che l'alterazione dell'attività neurale può influenzare la durata della vita, ma hanno anche fornito indizi sui processi molecolari che potrebbero essere coinvolti.
"Un aspetto intrigante delle nostre scoperte", afferma l'autore senior dello studio Bruce A. Yankner, professore di genetica e neurologia presso la Harvard Medical School, "è che qualcosa di transitorio come lo stato di attività dei circuiti neurali potrebbe avere conseguenze di così vasta portata per la fisiologia e durata della vita. "
Influenzatori molecolari della longevità
Gli scienziati sanno da tempo che l'attività neurale colpisce una serie di condizioni, tra cui l'epilessia e la demenza. Tuttavia, mentre alcuni studi sugli animali hanno indicato un effetto sull'invecchiamento, fino ad ora non era chiaro se questa influenza potesse estendersi anche agli esseri umani.
La segnalazione da parte degli ormoni dell'insulina e del fattore di crescita simile all'insulina (IGF) sono già ben noti come influenti molecolari della longevità. Gli scienziati ritengono inoltre che questa sia la stessa via di segnalazione attraverso la quale agisce la restrizione calorica.
Le nuove scoperte rivelano che l'eccitazione neurale influenza anche la longevità lungo questa via di segnalazione dell'insulina e dell'IGF. La chiave sta in un fattore di trascrizione chiamato REST.
I fattori di trascrizione sono proteine che attivano e disattivano i geni, cioè controllano l'espressione genica. In questo modo, la stessa sequenza di geni può avere effetti abbastanza diversi nelle cellule, a seconda di quali sono accesi e quali sono spenti.
È in gran parte dovuto ai fattori di trascrizione e al loro controllo dell'espressione genica che le cellule degli esseri umani e di altri organismi avanzati hanno un repertorio così vasto di reazioni genetiche al loro ambiente.
In un lavoro precedente, il Prof. Yankner e il suo team avevano già dimostrato che REST aiuta a proteggere il cervello dagli effetti stressanti che danneggiano le cellule nervose, come quelle che portano alla demenza.
REST sopprime l'attività neurale
Nel nuovo studio, i ricercatori hanno scoperto che REST sopprime anche l'attività neurale in modelli animali che vanno dai vermi ai mammiferi. Il fattore di trascrizione sembra sopprimere i geni che hanno un ruolo centrale nell'eccitazione neurale.
Questi geni controllano i canali ionici, i recettori dei messaggeri chimici e i componenti che compongono le sinapsi, che sono le strutture che consentono alle cellule di scambiarsi messaggi.
Gli investigatori hanno eseguito test in cui hanno bloccato il REST - o l'equivalente fattore di trascrizione - nei vari modelli animali. Questi test hanno portato non solo a una maggiore attività neurale, ma hanno anche ridotto la durata della vita degli animali.
Al contrario, l'aumento dei livelli di REST ha avuto l'effetto opposto: ha portato a una minore attività neurale e una durata di vita più lunga.
I test sulle cellule del tessuto cerebrale umano post mortem hanno anche rivelato che gli individui la cui durata di vita aveva superato i 100 anni avevano livelli significativamente più alti di REST nei loro nuclei rispetto a quelli la cui durata di vita era stata di 20-30 anni più breve.
L'effetto della minore attività neurale, a sua volta, attiva un altro gruppo di proteine chiamate fattori di trascrizione forkhead che influenzano la longevità attraverso l'insulina e la via di segnalazione IGF in molti organismi.
Il Prof. Yankner suggerisce che potrebbero esserci fattori genetici e ambientali dietro la variazione dell'attività neurale negli esseri umani.
Lui e il suo team propongono che, se aggiunti alle precedenti scoperte sul ruolo svolto dal REST in condizioni dannose per il cervello come la demenza, i nuovi risultati dovrebbero stimolare l'interesse nello sviluppo di farmaci che prendono di mira la proteina.
Egli avverte, tuttavia, che il loro studio non ha chiarito se la personalità, il pensiero o il comportamento delle persone possono influenzare la loro durata di vita.
"Un'entusiasmante area di ricerca futura sarà determinare in che modo questi risultati si relazionano a tali funzioni del cervello umano di ordine superiore".
Prof. Bruce A. Yankner
