บทความอายุยืน

โปรตีนที่ไม่ค่อยมีคนรู้จักมีส่วนรับผิดชอบต่อประโยชน์ของการออกกำลังกายในสมอง

โปรตีนที่ตับหลั่งออกมามีส่วนรับผิดชอบต่อประโยชน์บางประการของสมองจากการออกกำลังกาย
  • การศึกษานี้พบว่าหลังจากที่หนูออกกำลังกาย ตับของพวกมันจะหลั่งโปรตีน gpld1 เข้าสู่กระแสเลือด ซึ่งช่วยปรับปรุงการทำงานของการรับรู้ในหนูสูงอายุ 

  • นักวิจัยพบว่าการผลิต gpld1 ในหนูมากเกินไปนั้นให้ประโยชน์ต่อสมองเช่นเดียวกับการออกกำลังกาย 

  • โปรตีนนี้ยังเพิ่มในเลือดของผู้สูงอายุที่ออกกำลังกายเป็นประจำ

  • แทนที่จะข้ามอุปสรรคเลือดและสมอง gpld1 โปรตีนจะเป็นประโยชน์ต่อสมองผ่านวิถีทางที่ช่วยลดการอักเสบและการแข็งตัวของเลือด 

บทความนี้ถูกโพสต์ใน uc san francisco news: 

โปรตีนในตับที่ได้รับการศึกษาน้อยอาจรับผิดชอบต่อประโยชน์ที่รู้จักกันดีของการออกกำลังกายในสมองที่แก่ชรา ตามการศึกษาใหม่ในหนูโดยนักวิทยาศาสตร์ใน uc san francisco eli และ edythe broad center for regeneration medicine และ stem cell research การค้นพบนี้อาจนำไปสู่การบำบัดแบบใหม่เพื่อมอบผลการป้องกันระบบประสาทของการออกกำลังกายต่อผู้ที่ไม่สามารถออกกำลังกายได้เนื่องจากข้อจำกัดทางกายภาพ

การออกกำลังกายเป็นหนึ่งในวิธีการที่ได้รับการศึกษาดีที่สุดและมีประสิทธิภาพที่สุดในการปกป้องสมองจากความเสื่อมถอยทางสติปัญญาที่เกี่ยวข้องกับอายุ และแสดงให้เห็นว่าสามารถปรับปรุงการรับรู้ในบุคคลที่มีความเสี่ยงต่อโรคเกี่ยวกับระบบประสาทเสื่อม เช่น โรคอัลไซเมอร์ และภาวะสมองเสื่อมส่วนหน้า แม้กระทั่งผู้ที่มียีนที่หายาก ตัวแปรที่นำไปสู่ภาวะสมองเสื่อมอย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้

แต่ผู้สูงอายุจำนวนมากไม่สามารถออกกำลังกายได้เป็นประจำเนื่องจากข้อจำกัดทางร่างกายหรือความพิการ และนักวิจัยได้ค้นหาวิธีการรักษาที่อาจให้ประโยชน์ทางระบบประสาทบางประการเช่นเดียวกันกับผู้ที่มีระดับการออกกำลังกายต่ำ

การศึกษาใหม่ที่ตีพิมพ์ในวารสาร science เมื่อวันที่ 9 กรกฎาคม 2020 แสดงให้เห็นว่าหลังจากที่หนูออกกำลังกาย ตับของพวกมันจะหลั่งโปรตีนที่เรียกว่า gpld1 เข้าสู่กระแสเลือด ระดับของโปรตีนในเลือดสอดคล้องกับการทำงานด้านการรับรู้ที่ดีขึ้นในหนูอายุมาก และความร่วมมือกับ ucsf memory and aging center พบว่าเอนไซม์ดังกล่าวยังเพิ่มขึ้นในเลือดของผู้สูงอายุที่ออกกำลังกายเป็นประจำ แต่นักวิจัยแสดงให้เห็นว่าการเพิ่มปริมาณ gpld1 ที่ผลิตโดยตับของหนูก็อาจให้ประโยชน์ทางสมองหลายประการเช่นเดียวกับการออกกำลังกายเป็นประจำ

“หากมียาที่ให้ประโยชน์ต่อสมองเช่นเดียวกับการออกกำลังกาย ทุกคนคงจะรับประทานยานั้น ตอนนี้การศึกษาของเราชี้ให้เห็นว่า อย่างน้อยประโยชน์เหล่านี้บางส่วนอาจจะสามารถใช้ได้ในรูปแบบของยาในสักวันหนึ่ง” ปริญญาเอก ดร.ซอล วิลเลดา ผู้เขียนอาวุโสด้านการศึกษากล่าว เป็นผู้ช่วยศาสตราจารย์ UCSF ในภาควิชากายวิภาคศาสตร์และกายภาพบำบัดและวิทยาศาสตร์การฟื้นฟูสมรรถภาพ

ก่อนหน้านี้ ห้องทดลองของ villeda ได้แสดงให้เห็นแล้วว่าปัจจัยทางชีววิทยาในเลือดของหนูอายุน้อยสามารถฟื้นฟูสมองของหนูที่แก่ชราได้ และในทางกลับกัน ปัจจัยในเลือดของหนูที่มีอายุมากอาจทำให้การรับรู้ลดลงที่เกี่ยวข้องกับอายุก่อนวัยอันควรในหนูอายุน้อย

ผลลัพธ์ก่อนหน้านี้ทำให้นักศึกษาระดับบัณฑิตศึกษาจากห้องทดลองของ villeda alana horowitz และนักวิจัยหลังปริญญาเอก xuelai fan ปริญญาเอก ศึกษาปัจจัยที่มีเลือดปนซึ่งอาจให้ประโยชน์ของการออกกำลังกายด้วย ซึ่งเป็นที่รู้จักกันว่าช่วยฟื้นฟูสมองที่แก่ชราได้ในลักษณะเดียวกันกับที่เห็น ในการทดลอง "เลือดรุ่นเยาว์" ของห้องปฏิบัติการ

Horowitz และ fan นำเลือดจากหนูสูงอายุที่ออกกำลังกายเป็นประจำเป็นเวลาเจ็ดสัปดาห์ และให้เลือดแก่หนูสูงวัยที่อยู่ประจำ พวกเขาพบว่าสี่สัปดาห์ของการรักษานี้ทำให้เกิดการปรับปรุงอย่างมากในการเรียนรู้และความจำในหนูที่มีอายุมากกว่า คล้ายกับที่พบในหนูที่ออกกำลังกายเป็นประจำ เมื่อพวกเขาตรวจสอบสมองของสัตว์เหล่านี้ พวกเขาพบหลักฐานว่ามีการผลิตเซลล์ประสาทใหม่เพิ่มขึ้นในภูมิภาคที่เรียกว่าฮิบโปแคมปัส ซึ่งเป็นตัวแทนที่ได้รับการบันทึกไว้อย่างดีเกี่ยวกับคุณประโยชน์ในการฟื้นฟูของการออกกำลังกาย

เพื่อค้นหาปัจจัยทางชีววิทยาที่เฉพาะเจาะจงในเลือดที่อาจอยู่เบื้องหลังผลกระทบเหล่านี้ horowitz, fan และเพื่อนร่วมงานได้ตรวจวัดปริมาณโปรตีนที่ละลายน้ำได้ต่างๆ ในเลือดของหนูที่เคลื่อนไหวและอยู่ประจำ พวกเขาระบุโปรตีนที่เข้าข่ายได้ 30 ชนิด โดย 19 ชนิดในนั้นน่าประหลาดใจที่ได้มาจากตับเป็นส่วนใหญ่ และหลายตัวเคยเชื่อมโยงกับหน้าที่ในการควบคุมการเผาผลาญของร่างกาย โปรตีนสองชนิดนี้คือ gpld1 และ pon1 มีความสำคัญอย่างยิ่งต่อกระบวนการเผาผลาญ และนักวิจัยเลือกที่จะศึกษา gpld1 ในรายละเอียดมากขึ้น เนื่องจากมีการศึกษาก่อนหน้านี้เพียงไม่กี่ชิ้นที่ได้ตรวจสอบการทำงานของมัน

“เราคิดว่าหากโปรตีนได้รับการตรวจสอบอย่างละเอียดแล้ว อาจมีคนสะดุดกับผลกระทบนี้” วิลเลดากล่าว "ฉันอยากจะบอกว่า -- หากคุณกำลังจะเสี่ยงโดยการสำรวจสิ่งใหม่ๆ คุณก็อาจจะทำสิ่งที่ยิ่งใหญ่ได้เช่นกัน!"

ทีมงานพบว่า gpld1 เพิ่มการไหลเวียนโลหิตของหนูหลังออกกำลังกาย และระดับ gpld1 มีความสัมพันธ์อย่างใกล้ชิดกับการปรับปรุงประสิทธิภาพการรับรู้ของสัตว์ การวิเคราะห์ข้อมูลของมนุษย์ที่รวบรวมโดยเป็นส่วนหนึ่งของการศึกษา hillblom aging network ของ ucsf memory and aging center แสดงให้เห็นว่า gpld1 ยังได้รับการยกระดับในเลือดของผู้สูงอายุที่มีสุขภาพดีและกระตือรือร้น เมื่อเทียบกับผู้สูงอายุที่กระตือรือร้นน้อย

เพื่อทดสอบว่า gpld1 สามารถขับเคลื่อนประโยชน์ที่สังเกตได้จากการออกกำลังกายหรือไม่ นักวิจัยได้ใช้พันธุวิศวกรรมเพื่อเกลี้ยกล่อมตับของหนูสูงวัยให้ผลิต gpld1 มากเกินไป จากนั้นจึงวัดประสิทธิภาพของสัตว์ในการทดสอบหลายครั้งที่วัดแง่มุมต่างๆ ของการรับรู้และความจำ พวกเขาประหลาดใจที่การรักษาสามสัปดาห์ให้ผลคล้ายกับการออกกำลังกายเป็นประจำเป็นเวลาหกสัปดาห์ ควบคู่ไปกับการเติบโตของเซลล์ประสาทใหม่ในฮิบโปแคมปัสที่เพิ่มขึ้นอย่างมาก

"พูดตามตรง ฉันไม่ได้คาดหวังว่าจะประสบความสำเร็จในการค้นหาโมเลกุลเดี่ยวที่สามารถเป็นประโยชน์มากมายของการออกกำลังกายในสมอง ดูเหมือนว่ามีแนวโน้มมากกว่าที่การออกกำลังกายจะก่อให้เกิดผลกระทบเล็กๆ น้อยๆ มากมายที่ประกอบกันเป็น ผลประโยชน์มหาศาล แต่ยากจะแยกออก" วิเลดากล่าวว่า "เมื่อฉันเห็นข้อมูลเหล่านี้ ฉันรู้สึกทึ่งมาก"

“ด้วยโปรตีนนี้ ตับจะตอบสนองต่อการออกกำลังกาย และบอกให้สมองแก่ทำตัวเป็นสาว” วิเลดากล่าวเสริม “นี่เป็นตัวอย่างที่น่าทึ่งของการสื่อสารระหว่างตับถึงสมอง ซึ่งเท่าที่ทราบเท่าที่เรารู้ ไม่มีใครรู้ว่ามีอยู่จริง มันทำให้ฉันสงสัยว่าเราขาดอะไรอีกในด้านประสาทวิทยาศาสตร์โดยการเพิกเฉยต่อผลกระทบอันน่าทึ่งที่อวัยวะอื่นๆ อาจมีต่อ สมองและในทางกลับกัน"

การทดลองในห้องปฏิบัติการเพิ่มเติมแสดงให้เห็นว่า gpld1 ที่ผลิตโดยตับไม่ผ่านสิ่งที่เรียกว่าอุปสรรคในเลือดและสมอง ซึ่งช่วยปกป้องสมองจากสารพิษหรือสารติดเชื้อในเลือด แต่ดูเหมือนว่าโปรตีนจะออกฤทธิ์ต่อสมองผ่านวิถีทางที่ช่วยลดการอักเสบและการแข็งตัวของเลือดทั่วร่างกาย การแข็งตัวของเลือดและการอักเสบเป็นที่รู้กันว่าจะเพิ่มขึ้นตามอายุและเชื่อมโยงกับภาวะสมองเสื่อมและการรับรู้ที่ลดลงตามอายุ

ขณะนี้ห้องปฏิบัติการกำลังทำงานเพื่อทำความเข้าใจให้ดีขึ้นว่า gpld1 โต้ตอบกับระบบส่งสัญญาณทางชีวเคมีอื่น ๆ อย่างไรเพื่อสร้างผลในการกระตุ้นสมอง โดยหวังว่าจะระบุเป้าหมายเฉพาะสำหรับการบำบัด ซึ่งวันหนึ่งจะมอบประโยชน์ในการป้องกันหลายประการของการออกกำลังกายสำหรับสมองที่แก่ชรา

การศึกษานี้ตีพิมพ์ใน ศาสตร์ ในเดือนกรกฎาคม 2563 



โพสต์เก่ากว่า โพสต์ใหม่กว่า