Ionisoivan säteilyn aiheuttama aivosolujen ikääntyminen ja mahdolliset taustalla olevat molekyylimekanismit, osa 1

Abstrakti:

Väestön ikääntyminen tapahtuu nopeasti maailmanlaajuisesti, mikä haastaa maailmantalouden ja terveydenhuoltopalvelut. Aivojen ikääntyminen on merkittävä tekijä erilaisissa ikään liittyvissä neurologisissa ja neuropsykologisissa sairauksissa, mukaan lukien Alzheimerin tauti ja Parkinsonin tauti.

Väestön ikääntymisen kiihtyessä ihmiset kiinnittävät yhä enemmän huomiota aivojen ikääntymisen ja muistin väliseen suhteeseen. Tutkimusten mukaan ihmisen aivot menettävät ikääntyessään vähitellen joitakin toimintoja, erityisesti muistia. Joten mikä on aivojen ikääntymisen ja muistin välinen suhde?

Ensinnäkin aivojen ikääntyminen ei ole kaikkien kohtaama ongelma. Voimme viivyttää aivojen ikääntymisprosessia terveellisten elämäntapojen avulla. On tieteellisesti todistettu, että liikunta, hyvien ruokailutottumusten ylläpitäminen ja säännöllinen kognitiivinen harjoittelu voivat vaikuttaa positiivisesti aivojen terveyteen ja edistää hermosolujen lisääntymistä ja yhteyksiä.

Lisäksi voimme myös kokeilla joitain erityisiä menetelmiä parantaa muistia. Voimme esimerkiksi vahvistaa muistia tarkastelemalla useita kertoja, käyttämällä assosiaatioita ja luomalla kielentuntoa. Nämä menetelmät voivat auttaa meitä aktivoimaan muistiin liittyviä alueita, kuten hippokampusta ja amygdalaa aivoissa, ja parantamaan muistin tehokkuutta.

Lisäksi voimme hyödyntää tarkoituksenmukaisesti teknisiä keinoja muistin harjoitteluun. Erilaiset muistipelit, -sovellukset ja -työkalut voivat auttaa meitä parantamaan muistia ja keskittymistä, kuten Flipd, BrainHQ, Elevate jne. Nämä sovellukset ja työkalut käyttävät viimeisintä kognitiivista tutkimusta luodakseen yksilöllisiä muistinharjoitteluohjelmia, jotka on räätälöity tarpeidemme ja kiinnostuksen kohteidemme mukaan.

Kaiken kaikkiaan ikääntyvien aivojen vaikutuksen muistiin ei tarvitse pelotella meitä. Niin kauan kuin noudatamme terveellisiä elämäntapoja, keskitymme kognitiiviseen harjoitteluun ja kokeilemme erilaisia ​​menetelmiä muistin parantamiseksi, voimme tehokkaasti viivyttää aivojen ikääntymisprosessia, parantaa muistiamme ja keskittymiskykyämme sekä nauttia terveellisemmästä ja tyydyttävämmästä elämästä. Voidaan nähdä, että meidän on parannettava muistia, ja Cistanche deserticola voi parantaa muistia merkittävästi, koska Cistanche deserticola on perinteinen kiinalainen lääkeaine, jolla on monia ainutlaatuisia vaikutuksia, joista yksi on parantaa muistia. Cistanche deserticolan teho johtuu sen sisältämistä useista aktiivisista ainesosista, mukaan lukien tanniinihappo, polysakkaridit, flavonoidiglykosidit jne. Nämä ainesosat voivat edistää aivojen terveyttä monin eri tavoin.

Napsauta Tiedä 10 tapaa parantaa muistia

Useat ulkoiset tekijät, kuten altistuminen ionisoivalle säteilylle, voivat nopeuttaa vanhenemista. Useat ihmis- ja eläintutkimukset ovat raportoineet, että ionisoivalle säteilylle altistuminen voi vaikuttaa eri tavoin elinten ikääntymiseen ja johtaa eliniän pidentämiseen tai lyhenemiseen riippuen säteilyannoksesta tai annosnopeudesta.

Tässä artikkelissa tarkastellaan säteilyn vaikutuksia erityyppisten aivosolujen ikääntymiseen, mukaan lukien hermosolut, mikroglia, astrosyytit ja aivojen endoteelisolut. Lisäksi käsitellään asiaankuuluvia molekyylimekanismeja. Kaiken kaikkiaan tämä katsaus korostaa, kuinka säteilyn aiheuttama vanheneminen eri solutyypeissä voi johtaa aivojen ikääntymiseen, mikä voi johtaa erilaisten neurologisten ja neuropsykologisten häiriöiden kehittymiseen.

Siksi säteilyn aiheuttamaan oksidatiiviseen stressiin ja hermotulehdukseen kohdistuva hoito voi estää säteilyn aiheuttamaa aivojen ikääntymistä ja sen aiheuttamia neurologisia ja neuropsykologisia häiriöitä.

Avainsanat: ionisoiva säteily; ikääntyminen; aivot; oksidatiivista stressiä; mitokondrioiden toimintahäiriö; DNA-vaurio.

1. Esittely

Maailman väestö ikääntyy tällä hetkellä ennennäkemättömällä vauhdilla. Demografinen muutos kohti ikääntyvää väestöä on tapahtunut, ja tällä voi olla kauaskantoisia seurauksia. Väestön ikääntymistä pidetään kriisinä maailmantalouden ja terveydenhuollon näkökulmasta [1].

Useimmissa lajeissa geriatriseen elämänvaiheeseen liittyy sopeutumis- ja itsetasapainotusmekanismien heikkeneminen, mikä lisää alttiutta ympäristön tai sisäiselle paineelle, sairauksille ja kuolleisuuteen [2].

Ihmisillä ikääntyminen liittyy progressiiviseen kognitiiviseen ja fyysiseen heikkenemiseen sekä sairauksien, kuten hermostoa rappeutuvien sairauksien, lisääntymiseen. Ikään liittyvä vammaisuus ja sairastuvuus vaikuttavat negatiivisesti ihmisten elämänlaatuun, mikä lisää viime kädessä kuolleisuusriskiä ja johtaa ongelmiin yksilön, perheen ja yhteisön tasolla [3].

Aivojen ikääntyminen, johon liittyy monimutkaisia ​​solu- ja molekyylimekanismeja, jotka lopulta johtavat kognitiiviseen heikkenemiseen, on tärkein hermosolujen rappeutumisen aiheuttaja [4].

Ikääntyminen aiheuttaa asteittaista aivojen toimintakyvyn heikkenemistä, mikä johtaa heikentyneeseen oppimiseen ja muistiin, huomion puutteeseen, päätöksentekonopeuden alenemiseen sekä aisti- ja motorisen koordinaation heikkenemiseen [5].

Ikään liittyvä aivotoiminnan heikkeneminen tapahtuu lähes rinnakkain muiden elinjärjestelmien toiminnan heikkenemisen kanssa, ja suorituskyvyn heikkeneminen kiihtyy merkittävästi 50 vuoden iän jälkeen [6].

Siitä huolimatta ikääntymiseen liittyvät muutokset solujen eheydessä ja molekyylipoluissa ovat yhteisiä kudoksissa, mukaan lukien aivot [7]. Näitä muutoksia ovat mitokondrioiden toimintahäiriöt; makromolekyylien oksidatiivisten vaurioiden solunsisäinen kertyminen; energia-aineenvaihdunnan häiriöt; heikkeneminen solujen jätteiden hävittämisessä (autofagia-lysosomi ja proteasomitoiminnot), adaptiiviset stressivastesignaalit ja DNA:n korjaus; ja tulehdus. Lisäksi ikääntyvissä aivoissa havaitaan myös epänormaalia hermosoluverkoston toimintaa, muuttunutta Ca2+-käsittelyä hermosoluissa ja vähentynyttä neurogeneesiä [8,9].

Kaikki elävät organismit ikääntyvät ja altistuvat ionisoivalle säteilylle (IR) koko elinikänsä. Useat tutkimukset ovat yhdistäneet IR:n nopeutuneeseen ikääntymiseen [10]. Kuzmic ym. käyttivät glp-1 steriiliä Caenorhabditis elegansia arvioidakseen kroonisen gammasäteilyn vaikutusta elinikään ja vahvistivat, että infrapuna voi nopeuttaa ikääntymistä [11]. Infrapunasäteilylle altistumisen tiedetään aiheuttavan monenlaisia ​​fysiologisia muutoksia.

IR voi johtaa DNA:n kaksoissäikeen katkeamiseen (DSB:t), jotka aiheuttavat geneettisen epävakauden DNA-vaurioita ja oksidatiivista stressiä, mikä johtaa aivojen endoteelisolujen vanhenemiseen ja solukuolemaan [12,13]. Solujen vanheneminen, palautumaton kasvun pysähtyminen, voi auttaa meitä ymmärtämään ikääntymisen merkitystä useille muille biologisille prosesseille alkionkehityksestä kudosten korjaamiseen ja ikääntymiseen liittyviin sairauksiin [14,15].

Suuriannoksinen altistuminen voi aiheuttaa akuuttia säteilysairautta, kun taas pitkäaikainen altistuminen pieniannoksiselle säteilylle johtaa usein kroonisiin sairauksiin, kuten neurodegeneratiivisiin sairauksiin. Vaikka suuren annoksen/annosnopeuden infrapunasäteilyn haitalliset vaikutukset ihmisten terveyteen ovat vakiintuneet, alhainen annos/annosnopeus altistumisen vaikutus jätetään usein huomiotta huolimatta sen yleisestä luonteesta.

IR:n käyttö lääketieteellisessä diagnoosissa ja syövänhoidossa on lisääntynyt merkittävästi. Näin ollen sairaaloiden ydinjätteen osuus maailman vuotuisesta kokonaissäteilyaltistuksesta on noin 14 prosenttia [16].

Useat tutkimukset ovat osoittaneet, että pitkäaikainen altistuminen pieniannoksiselle infrapunasäteilylle katetrointilaboratorioissa lisää sydän- ja verisuonisairauksien riskiä, ​​mikä viittaa siihen, että se lisää verisuonten ikääntymistä ja varhaista ateroskleroosia [17].

Yli 50 % syöpäpotilaista hoidetaan sädehoidolla. Sädehoito tappaa kasvainkudoksen ja vahingoittaa samalla ympäröiviä normaaleja kudoksia, mikä johtaa säteilymyrkyllisyyteen. [18]. Sädehoito paljastaa sekä kasvainkudoksen että ympäröivän terveen infrapunasäteilyn aiheuttaen DNA-vaurioita, jotka laukaisevat DNA-vauriovasteen (DDR). Tässä reaktiossa ionisoiva säteily saa solusyklin pysähtymään ja aiheuttaa soluvaurioita, ja sitten nämä vaurioituneet solut korjaantuvat automaattisesti. Jos DNA on täysin korjattu, nämä solut voivat toipua kuten ennenkin.

Kuitenkin, kun sisäiset ja ulkoiset tekijät vaikuttavat DNA:n korjauskykyyn, tapahtuu vanhenemista (eli pysyvä solusyklin pysähtyminen) tai solukuolemaa (kuten apoptoosi tai mitoottinen katastrofi). [19,20]. Lisäksi, koska infrapunaa tarvitaan usein korkearesoluutioisten kuvien saamiseksi hermokuvauksen aikana, on tutkittava pienen annoksen/annosnopeuden IR:n vaikutusta hermostoa rappeutuviin sairauksiin [21].

Säteilyaltistus, erityisesti luonnollinen säteilyaltistus, esiintyy ihmisen jokapäiväisessä elämässä. Jotkut maankuoren radioaktiiviset alkuaineet, kuten uraani (238U), kalium (40K), torium (232T) ja niiden radioaktiiviset hajoamistuotteet, kuten radon (222Rn) ja radium (226Ra), toimivat luonnollisina säteilyaltistuksen lähteinä [22 ].

Alueita, joilla on korkea taustasäteilytaso, pidetään ihanteellisina ihmisten kroonisen pieniannoksisen säteilyaltistuksen pitkäaikaisvaikutusten tutkimiseen [23]. Joitakin tutkimuksia korkeasta luonnontaustasäteilystä on tehty Brasiliassa, Kiinassa, Intiassa ja Iranissa [24–26]. Suuriannoksinen säteilyaltistus voi aiheuttaa syöpää.

Lisäksi on syytä huomata, että Kiinan Yangjiangissa havaittu korkea luonnollinen taustasäteily lisää myös joidenkin ei-syöpäsairauksien, kuten tuberkuloosin, ruoansulatuskanavan sairauksien ja aivoverisuonisairauksien, ilmaantuvuutta. [27]. Korkeaa luonnon taustasäteilyä ympäristössä voidaan pitää eräänlaisena luonnonsaasteena. Se voi päästä ihmiskehoon sekä sisäisten että ulkoisten lähteiden kautta, ja se voi vahingoittaa ihmisen DNA:ta.

Lisäksi luonnollista taustasäteilyä pääsee ekosysteemiin myös ihmisen toiminnan kautta, mikä vaikuttaa ihmisten terveyteen ja elämänlaatuun, jotka asuvat alueilla, joilla on korkea luonnollinen taustasäteily. Vuoden 1986 Tšornobylin katastrofin pitkäaikaisseurantatutkimuksessa paljastui laajamittaisten katastrofien lisääntyminen. useita sairauksia altistuneilla yksilöillä kaikilla arvioiduilla saastuneilla alueilla.

Erityisesti keskushermoston (CNS) muutoksia, mikä johti säteilyn aiheuttamaan neurokognitiiviseen toimintahäiriöön, havaittiin monilla henkilöillä [28]. Lisäksi elossa jääneillä Tšornobylin likvidaattoreilla oli merkkejä tulehduksesta, joka saattoi liittyä ennenaikaiseen ikääntymiseen [29]. Säteilyn aiheuttamat immuunijärjestelmän heikkenemiset ovat tärkeitä tekijöitä fysiologisissa muutoksissa, jotka tapahtuvat pian säteilyaltistuksen jälkeen, ja ne ovat osallisena säteilyn viivästyneissä vaikutuksissa, kuten kasvaimen kehittyminen ja varhainen ikääntyminen [30].

Krooninen pieniannoksinen IR-altistus voi nopeuttaa verisuonten, mukaan lukien aivosuonten, ikääntymistä. Tämän on osoitettu korreloivan ikään liittyvän enkefalopatian kanssa yli 40-vuotiailla henkilöillä sekä systeemisen ateroskleroosin kanssa [31,32].

Edellisessä tutkimuksessa Tšornobylin ydinonnettomuudelle altistuneista 306 työntekijästä 81 prosentilla miehistä ja 77 prosentilla naisista oli merkkejä ikääntymisen kiihtymisestä.

Lisäksi alle 45-vuotiaat näyttivät olevan alttiimpia säteilyn aiheuttamalle kiihtyneelle ikääntymiselle [33]. Ihmisillä herkkyys säteilylle vähenee iän myötä, kunnes yksilö on kypsä. Tämä herkkyys kuitenkin lisää ikää.

Eläimillä saadut kokeelliset tiedot tukevat myös teoriaa, jonka mukaan IR indusoi ikääntymistä.Brizzee havaitsi, että iän myötä Rhesus-apinoiden ja albiinorottien aivokuoressa tapahtuu joitain muutoksia [34].

Hiiren aivojen transkriptomisten profiilien analyysit paljastivat, että molekyylivasteet, jotka havaittiin tuntikausia koko kehon pienen annoksen säteilytyksen (100 mGy) jälkeen, olivat samanlaisia ​​kuin ne, jotka liittyvät ennenaikaiseen kognitiiviseen heikkenemiseen, Alzheimerin tautiin ja erilaisiin neuropsykiatrisiin häiriöihin [35, 36]. Yhden päivän ja kuukauden säteilytyksen jälkeen saadut mikroglian transkriptiprofiilit olivat myös samanlaisia ​​kuin ikääntymisen aikana havaitut, mikä viittaa säteilyn ikääntymistä edistäviin vaikutuksiin [37].

Primaaristen aivoverenkierron endoteelisolujen in vitro suuriannoksinen (2–8 Gy) säteilytys rotilla edistää ikääntymiseen liittyvää eritysfenotyyppiä, jolle on tunnusomaista tulehdusta edistävien sytokiinien ja kemokiinien, mukaan lukien IL-6, IL{{5}, lisääntyminen. } ja MCP-1 [38].

On raportoitu, että IR lisää solujen vanhenemista, ja ikääntymiseen liittyvä -galaktosidaasi (SA- -Gal) ja vanhenemisspesifiset geenit (p16, p12 ja Bcl-2) ilmentyvät voimakkaasti säteilytetyssä luuytimessä. johdetut makrofagit [39]. Nämä havainnot vahvistavat in vivo -todisteita, jotka viittaavat säteilyn mahdollisiin vanhenemista indusoiviin vaikutuksiin aivoverisuonten endoteelisoluihin.

Kaiken kaikkiaan on selvää, että IR-altistuksen biologiset vaikutukset, jotka eivät rajoitu oksidatiiviseen stressiin, kromosomivaurioihin, apoptoosiin, kantasolujen vajaatoimintaan ja tulehdukseen, kaikki edistävät ikääntymisen kiihtymistä [40]. Lisäksi IR-altistuksen osuus ei-pahanlaatuisten sairauksien, kuten neurodegeneratiivisten sairauksien, kehittymiseen käy ilmi epidemiologisten tutkimusten [21] kautta, ja monet sairaudet liittyvät altistumiseen erilaisille pieniannoksisille/-annoksisille säteilyille (taulukko 1). .

Tässä katsauksessa keskitymme IR:n vaikutukseen aivojen ikääntymiseen, mukaan lukien erilaisten keskushermostosolutyyppien (mikroglia, astrosyytit, aivojen endoteelisolut ja neuronit) ikääntymiseen. Lisäksi keskustellaan asiaankuuluvista molekyylimekanismeista ja ehdotetaan tulevia tutkimussuuntia säteilyn aiheuttaman aivojen ikääntymisen todellisen vaikutuksen selvittämiseksi.

For more information:1950477648nn@gmail.com