Jonizējošā starojuma izraisīta smadzeņu šūnu novecošanās un iespējamie pamatā esošie molekulārie mehānismi, 1. daļa

Abstract:

Iedzīvotāju novecošana visā pasaulē notiek strauji, radot izaicinājumu pasaules ekonomikai un veselības aprūpes pakalpojumiem. Smadzeņu novecošana ir nozīmīgs dažādu ar vecumu saistītu neiroloģisku un neiropsiholoģisku traucējumu, tostarp Alcheimera slimības un Parkinsona slimības, veicinātājs.

Paātrinoties iedzīvotāju novecošanai, cilvēki arvien vairāk pievērš uzmanību smadzeņu novecošanās un atmiņas attiecībām. Saskaņā ar pētījumiem cilvēka smadzenes novecošanas laikā pakāpeniski zaudēs dažas funkcijas, īpaši atmiņu. Tātad, kāda ir saistība starp smadzeņu novecošanos un atmiņu?

Pirmkārt, smadzeņu novecošana nav problēma, ar kuru saskaras visi. Ar veselīgu dzīvesveidu mēs varam aizkavēt smadzeņu novecošanās procesu. Ir zinātniski pierādīts, ka vingrošana, labu ēšanas paradumu uzturēšana un regulāra kognitīvā apmācība var pozitīvi ietekmēt smadzeņu veselību un veicināt neironu proliferāciju un savienojumus.

Turklāt mēs varam arī izmēģināt dažas īpašas metodes, lai uzlabotu atmiņu. Piemēram, mēs varam stiprināt atmiņu, pārskatot vairākas reizes, izmantojot asociācijas un radot valodas izjūtu. Šīs metodes var palīdzēt mums aktivizēt ar atmiņu saistītas jomas, piemēram, hipokampu un amigdalu smadzenēs, un uzlabot mūsu atmiņas efektivitāti.

Papildus varam arī atbilstoši izmantot tehniskos līdzekļus atmiņas trenēšanai. Dažādas atmiņas spēles, lietotnes un rīki var palīdzēt uzlabot atmiņu un koncentrēšanos, piemēram, Flipd, BrainHQ, Elevate u.c. Šīs lietotnes un rīki izmanto jaunākos kognitīvās zinātnes pētījumus, lai izveidotu personalizētas atmiņas apmācības programmas, kas pielāgotas mūsu vajadzībām un interesēm.

Kopumā novecojošo smadzeņu ietekmei uz atmiņu mums nav jābaida. Kamēr mēs pieturamies pie veselīga dzīvesveida, pievēršamies kognitīvajiem treniņiem un izmēģinām dažādas atmiņas uzlabošanas metodes, mēs varam efektīvi aizkavēt smadzeņu novecošanās procesu, uzlabot atmiņu un koncentrēšanās spējas, kā arī baudīt veselīgāku un pilnvērtīgāku dzīvi. Var redzēt, ka mums ir jāuzlabo atmiņa, un Cistanche deserticola var ievērojami uzlabot atmiņu, jo Cistanche deserticola ir tradicionāls ķīniešu ārstniecības materiāls, kam ir daudz unikālu efektu, no kuriem viens ir atmiņas uzlabošana. Cistanche deserticola iedarbīgumu nodrošina vairākas tajā esošās aktīvās sastāvdaļas, tostarp miecskābe, polisaharīdi, flavonoīdu glikozīdi utt. Šīs sastāvdaļas var veicināt smadzeņu veselību, izmantojot dažādus ceļus.

Noklikšķiniet uz zināt 10 veidus, kā uzlabot atmiņu

Vairāki ārēji faktori, piemēram, jonizējošā starojuma iedarbība, var paātrināt novecošanos. Vairākos pētījumos ar cilvēkiem un dzīvniekiem ir ziņots, ka jonizējošā starojuma iedarbībai var būt dažāda ietekme uz orgānu novecošanos un tā var pagarināt vai saīsināt dzīves ilgumu atkarībā no starojuma devas vai devas jaudas.

Šajā rakstā aplūkota starojuma ietekme uz dažāda veida smadzeņu šūnu, tostarp neironu, mikrogliju, astrocītu un smadzeņu endotēlija šūnu, novecošanos. Turklāt tiek apspriesti attiecīgie molekulārie mehānismi. Kopumā šajā pārskatā ir uzsvērts, kā starojuma izraisīta novecošanās dažādos šūnu veidos var izraisīt smadzeņu novecošanos, kas var izraisīt dažādu neiroloģisku un neiropsiholoģisku traucējumu attīstību.

Tāpēc ārstēšana, kuras mērķis ir radiācijas izraisīts oksidatīvs stress un neiroiekaisumi, var novērst starojuma izraisītu smadzeņu novecošanos un tās izraisītos neiroloģiskus un neiropsiholoģiskus traucējumus.

Atslēgvārdi: jonizējošais starojums; novecošana; smadzenes; oksidatīvais stress; mitohondriju disfunkcija; DNS bojājumi.

1. Ievads

Pasaules iedzīvotāju novecošanās pašlaik notiek nepieredzētā ātrumā. Ir notikusi demogrāfiska pāreja uz gados vecākiem iedzīvotājiem, un tam var būt tālejošas sekas. Iedzīvotāju novecošana tiek uzskatīta par krīzi no globālās ekonomikas un veselības aprūpes viedokļa [1].

Lielākajai daļai sugu geriatriskais dzīves posms ir saistīts ar adaptācijas un pašlīdzsvarošanās mehānismu traucējumiem, kas izraisa paaugstinātu uzņēmību pret vides vai iekšēju spiedienu, slimībām un mirstību [2].

Cilvēkiem novecošana ir saistīta ar progresējošiem kognitīviem un fiziskiem traucējumiem, kā arī ar pieaugošu slimību risku, piemēram, neirodeģeneratīvām slimībām. Ar vecumu saistīta invaliditāte un saslimstība negatīvi ietekmē cilvēka dzīves kvalitāti, galu galā palielinot mirstības risku un radot problēmas indivīda, ģimenes un kopienas līmenī [3].

Smadzeņu novecošanās, kas ietver sarežģītus šūnu un molekulārus mehānismus, kas galu galā noved pie izziņas pasliktināšanās, ir galvenais neirodeģenerācijas veicinātājs [4].

Novecošana izraisa pakāpenisku smadzeņu funkcionālo spēju pasliktināšanos, kas izraisa mācīšanās un atmiņas traucējumus, uzmanības deficītu, lēmumu pieņemšanas ātruma samazināšanos un maņu un kustību koordinācijas traucējumus [5].

Ar vecumu saistīta smadzeņu darbības pasliktināšanās notiek gandrīz paralēli citu orgānu sistēmu funkcionālai pasliktināšanās, un veiktspējas samazināšanās ievērojami paātrinās pēc 50 gadu vecuma [6].

Tomēr ar novecošanos saistītās izmaiņas šūnu integritātē un molekulārajos ceļos ir kopīgas visos audos, tostarp smadzenēs [7]. Šīs izmaiņas ietver mitohondriju disfunkciju; makromolekulu oksidatīvo bojājumu intracelulāra uzkrāšanās; enerģijas metabolisma disregulācija; traucējumi šūnu atkritumu iznīcināšanā (autofagijas-lizosomu un proteasomu funkcijas), adaptīvā stresa reakcijas signāli un DNS remonts; un iekaisumu. Turklāt novecojošās smadzenēs tiek novērota arī nenormāla neironu tīkla aktivitāte, izmainīta Ca2+ pārstrāde neironos un samazināta neiroģenēze [8,9].

Visi dzīvie organismi noveco un visu mūžu ir pakļauti jonizējošajam starojumam (IR). Vairāki pētījumi ir saistījuši IR ar paātrinātu novecošanos [10]. Kuzmic et al. izmantoja glp-1 sterilo Caenorhabditis elegans, lai novērtētu hroniskā gamma starojuma ietekmi uz dzīves ilgumu, un apstiprināja, ka IR var paātrināt novecošanos [11]. Ir zināms, ka IR iedarbība izraisa plašu fizioloģisku izmaiņu klāstu.

IR var izraisīt DNS dubultās ķēdes pārtraukumus (DSB), kas izraisa ģenētisku nestabilitāti, DNS bojājumus un oksidatīvo stresu, izraisot smadzeņu endotēlija šūnu novecošanos un šūnu nāvi [12,13]. Šūnu novecošanās, neatgriezenisks augšanas stagnācijas stāvoklis, var palīdzēt mums izprast novecošanās nozīmi vairākiem citiem bioloģiskiem procesiem, sākot no embriju attīstības līdz audu atjaunošanai un ar novecošanu saistītām slimībām [14,15].

Lielu devu iedarbība var izraisīt akūtu staru slimību, savukārt ilgstoša zemu devu starojuma iedarbība bieži izraisa hroniskus traucējumus, piemēram, neirodeģeneratīvas slimības. Lai gan lielas devas/devas ātruma IR kaitīgā ietekme uz cilvēku veselību ir labi pierādīta, zemas devas/devas ātruma iedarbības ietekme bieži tiek ignorēta, neskatoties uz tās visuresošo raksturu.

IR izmantošana medicīniskajā diagnostikā un vēža ārstēšanā ir ievērojami palielinājusies. Līdz ar to slimnīcu kodolatkritumi veido aptuveni 14% no pasaules kopējās ikgadējās radiācijas iedarbības [16].

Vairāki pētījumi ir parādījuši, ka ilgstoša zemu devu IR iedarbība kateterizācijas laboratorijās palielina sirds un asinsvadu slimību risku, norādot, ka tas izraisa pastiprinātu asinsvadu novecošanos un agrīnu aterosklerozi [17].

Vairāk nekā 50% vēža slimnieku tiks ārstēti ar staru terapiju. Radioterapija nogalinās audzēja audus, vienlaikus bojājot arī apkārtējos normālos audus, izraisot radiācijas toksicitāti. [18]. Radioterapija pakļauj gan audzēja audus, gan apkārtējo veselīgu IR, izraisot DNS bojājumus, kas izraisa DNS bojājumu reakciju (DDR). Šajā reakcijā jonizējošais starojums apturēs šūnu ciklu un izraisīs šūnu bojājumus, un pēc tam šīs bojātās šūnas automātiski atjaunosies. Ja DNS ir pilnībā salabots, šīs šūnas var atgūties tāpat kā iepriekš.

Tomēr, ja iekšējie un ārējie faktori ietekmē DNS labošanas spēju, notiks novecošanās (ti, pastāvīgs šūnu cikla apstāšanās) vai šūnu nāve (piemēram, apoptoze vai mitotiska katastrofa). [19,20]. Turklāt, tā kā IR bieži ir nepieciešama augstas izšķirtspējas attēlu iegūšanai neiroattēlveidošanas laikā, ir jāpārbauda zemas devas/devas ātruma IR ietekme uz neirodeģeneratīvām slimībām [21].

Radiācijas apstarošana, jo īpaši dabiskā starojuma iedarbība, notiek cilvēka ikdienas dzīvē. Daži radioaktīvie elementi zemes garozā, piemēram, urāns (238U), kālijs (40K), torijs (232T) un to radioaktīvie sabrukšanas produkti, piemēram, radons (222Rn) un rādijs (226Ra), darbojas kā dabiski radiācijas iedarbības avoti [22] ].

Tiek uzskatīts, ka apgabali ar augstu fona starojuma līmeni ir ideāli piemēroti, lai izpētītu hroniskas zemu devu starojuma iedarbības ietekmi uz cilvēkiem [23]. Daži pētījumi par augstu dabisko fona starojumu ir veikti Brazīlijā, Ķīnā, Indijā un Irānā [24–26]. Liela starojuma deva var izraisīt vēzi.

Turklāt ir vērts atzīmēt, ka augstais dabiskais fona starojums, kas novērots Jandzjanā, Ķīnā, palielina arī dažu ar vēzi nesaistītu slimību, piemēram, tuberkulozes, gremošanas slimību un cerebrovaskulāru slimību, sastopamību. [27]. Augstu dabisko fona starojumu vidē var uzskatīt par dabas piesārņojuma veidu. Tas var sasniegt cilvēka ķermeni gan caur iekšējiem, gan ārējiem avotiem, un tas var sabojāt cilvēka DNS.

Turklāt dabiskais fona starojums ekosistēmā nonāk arī cilvēka darbības rezultātā, ietekmējot to personu veselību un dzīves kvalitāti, kas dzīvo apgabalos ar augstu dabiskā fona starojuma līmeni. Ilgtermiņa pētījums par 1986. gada Černobilas katastrofu atklāja, ka palielinās plaša mēroga katastrofas biežums. slimību klāsts pakļautajām personām visos novērtētajos piesārņotajos reģionos.

Jo īpaši daudzām personām tika novērotas izmaiņas centrālajā nervu sistēmā (CNS), kas izraisīja apstarošanas izraisītu neirokognitīvo disfunkciju [28]. Turklāt pārdzīvojušajiem Čornobilas likvidatoriem bija iekaisuma pazīmes, kas varētu būt saistītas ar priekšlaicīgu novecošanos [29]. Radiācijas izraisīti imūnsistēmas traucējumi ir nozīmīgi fizioloģisko izmaiņu veicinātāji, kas notiek neilgi pēc starojuma iedarbības un ir saistīti ar aizkavētu starojuma iedarbību, piemēram, audzēju attīstību un agrīnu novecošanos [30].

Hroniska zemu devu IR iedarbība var paātrināt asinsvadu, tostarp smadzeņu asinsvadu, novecošanos. Ir pierādīts, ka tas korelē ar ar vecumu saistītu encefalopātiju cilvēkiem, kas vecāki par 40 gadiem, kā arī ar sistēmisku aterosklerozi [31,32].

No 306 strādniekiem, kas tika pakļauti Černobilas kodolavārijā, kas tika pārbaudīti iepriekšējā pētījumā, attiecīgi 81% un 77% vīriešu un sieviešu novēroja paātrinātas novecošanas pazīmes.

Turklāt cilvēki, kas jaunāki par 45 gadiem, bija jutīgāki pret radiācijas izraisītu paātrinātu novecošanos [33]. Cilvēkiem jutība pret starojumu samazinās līdz ar vecumu, līdz indivīds kļūst nobriedis. Tomēr šī jutība palielinās vecumdienās.

Eksperimentālie dati no dzīvniekiem arī apstiprina teoriju, ka IR izraisa novecošanos. Brizzee novēroja, ka, pieaugot vecumam, rēzus pērtiķu un albīnu žurku smadzeņu garozā notiek dažas izmaiņas [34].

Peļu smadzeņu transkriptomisko profilu analīze atklāja, ka molekulārās reakcijas, kas novērotas stundas pēc visa ķermeņa zemas devas apstarošanas (100 mGy), bija līdzīgas tām, kas saistītas ar priekšlaicīgu kognitīvās funkcijas samazināšanos, Alcheimera slimību un dažādiem neiropsihiskiem traucējumiem [35, 36]. Mikrogliju transkriptomiskie profili, kas iegūti vienu dienu un vienu mēnesi pēc apstarošanas, arī bija līdzīgi tiem, kas novēroti novecošanas laikā, norādot uz starojuma novecošanos veicinošo ietekmi [37].

In vitro lielas devas (2–8 Gy) primāro cerebrovaskulāro endotēlija šūnu apstarošana žurkām veicina sekrēcijas fenotipu, kas saistīts ar novecošanos, kam raksturīga pro-iekaisuma citokīnu un kemokīnu, tostarp IL-6, IL{{5}, regulēšana. } un MCP-1 [38].

Ir ziņots, ka IR palielina šūnu novecošanos, un ar novecošanos saistītā -galaktozidāze (SA- -Gal) un novecošanās specifiskie gēni (p16, p12 un Bcl-2) ir ļoti izteikti apstarotajās kaulu smadzenēs. atvasinātie makrofāgi [39]. Šie atklājumi apstiprina in vivo pierādījumus, kas norāda uz iespējamo starojuma novecošanos izraisošo ietekmi uz smadzeņu asinsvadu endotēlija šūnām.

Kopumā ir skaidrs, ka IR iedarbības bioloģiskā ietekme, kas neaprobežojas ar oksidatīvo stresu, hromosomu bojājumiem, apoptozi, cilmes šūnu mazspēju un iekaisumu, veicina paātrinātu novecošanos [40]. Turklāt IR iedarbības devums neļaundabīgu stāvokļu, piemēram, neirodeģeneratīvu slimību, attīstībā kļūst arī acīmredzams epidemioloģiskajos pētījumos [21], un daudzi veselības stāvokļi ir saistīti ar dažāda veida zemas devas/devas ātruma starojuma iedarbību (1. .

Šajā pārskatā mēs pievērsīsimies IR ietekmei uz smadzeņu novecošanos, tostarp dažādu CNS šūnu tipu (mikrogliju, astrocītu, smadzeņu endotēlija šūnu un neironu) novecošanos. Turklāt tiks apspriesti attiecīgie molekulārie mehānismi un ierosināti turpmākie pētījumu virzieni, kuru mērķis ir noskaidrot radiācijas izraisītās smadzeņu novecošanās patieso ietekmi.

For more information:1950477648nn@gmail.com