Γήρανση των εγκεφαλικών κυττάρων που προκαλείται από ιονίζουσα ακτινοβολία και οι πιθανοί υποκείμενοι μοριακόι μηχανισμοί Μέρος 1

Αφηρημένη:

Η γήρανση του πληθυσμού συμβαίνει με ταχείς ρυθμούς παγκοσμίως, αμφισβητώντας την παγκόσμια οικονομία και τις υπηρεσίες υγειονομικής περίθαλψης. Η γήρανση του εγκεφάλου συμβάλλει σημαντικά σε διάφορες νευρολογικές και νευροψυχολογικές διαταραχές που σχετίζονται με την ηλικία, συμπεριλαμβανομένης της νόσου του Αλτσχάιμερ και της νόσου του Πάρκινσον.

Καθώς η γήρανση του πληθυσμού επιταχύνεται, οι άνθρωποι δίνουν όλο και μεγαλύτερη προσοχή στη σχέση μεταξύ γήρανσης του εγκεφάλου και μνήμης. Σύμφωνα με έρευνες, ο ανθρώπινος εγκέφαλος θα χάσει σταδιακά κάποιες λειτουργίες κατά τη γήρανση, ιδιαίτερα τη μνήμη. Ποια είναι λοιπόν η σχέση μεταξύ γήρανσης του εγκεφάλου και μνήμης;

Πρώτα απ 'όλα, η γήρανση του εγκεφάλου δεν είναι ένα πρόβλημα που αντιμετωπίζουν όλοι. Μπορούμε να καθυστερήσουμε τη διαδικασία γήρανσης του εγκεφάλου μέσω ενός υγιεινού τρόπου ζωής. Είναι επιστημονικά αποδεδειγμένο ότι η άσκηση, η διατήρηση καλών διατροφικών συνηθειών και η τακτική γνωστική προπόνηση μπορούν να έχουν θετικό αντίκτυπο στην υγεία του εγκεφάλου και να προάγουν τον πολλαπλασιασμό και τις συνδέσεις των νευρώνων.

Επιπλέον, μπορούμε επίσης να δοκιμάσουμε κάποιες συγκεκριμένες μεθόδους για τη βελτίωση της μνήμης. Για παράδειγμα, μπορούμε να ενισχύσουμε τη μνήμη αναθεωρώντας πολλές φορές, χρησιμοποιώντας συσχετισμούς και δημιουργώντας μια αίσθηση γλώσσας. Αυτές οι μέθοδοι μπορούν να μας βοηθήσουν να ενεργοποιήσουμε περιοχές που σχετίζονται με τη μνήμη, όπως ο ιππόκαμπος και η αμυγδαλή στον εγκέφαλο, και να βελτιώσουμε την αποτελεσματικότητα της μνήμης μας.

Επιπλέον, μπορούμε επίσης να χρησιμοποιήσουμε κατάλληλα τεχνικά μέσα για την εκπαίδευση της μνήμης. Διάφορα παιχνίδια μνήμης, εφαρμογές και εργαλεία μπορούν να μας βοηθήσουν να βελτιώσουμε τη μνήμη και τη συγκέντρωση, όπως το Flipd, το BrainHQ, το Elevate κ.λπ. Αυτές οι εφαρμογές και εργαλεία χρησιμοποιούν την πιο πρόσφατη έρευνα γνωστικής επιστήμης για να δημιουργήσουν εξατομικευμένα προγράμματα εκπαίδευσης μνήμης προσαρμοσμένα στις ανάγκες και τα ενδιαφέροντά μας.

Συνολικά, ο αντίκτυπος της γήρανσης του εγκεφάλου στη μνήμη δεν χρειάζεται να μας τρομάζει. Εφόσον ακολουθούμε έναν υγιεινό τρόπο ζωής, επικεντρωνόμαστε στη γνωστική προπόνηση και δοκιμάζουμε διάφορες μεθόδους για τη βελτίωση της μνήμης, μπορούμε να καθυστερήσουμε αποτελεσματικά τη διαδικασία γήρανσης του εγκεφάλου, να βελτιώσουμε τη μνήμη και τη συγκέντρωσή μας και να απολαύσουμε μια πιο υγιή και ικανοποιητική ζωή. Μπορεί να φανεί ότι πρέπει να βελτιώσουμε τη μνήμη και το Cistanche deserticola μπορεί να βελτιώσει σημαντικά τη μνήμη, επειδή το Cistanche deserticola είναι ένα παραδοσιακό κινέζικο φαρμακευτικό υλικό που έχει πολλά μοναδικά αποτελέσματα, ένα από τα οποία είναι η βελτίωση της μνήμης. Η αποτελεσματικότητα του Cistanche deserticola προέρχεται από τα πολλαπλά ενεργά συστατικά που περιέχει, όπως ταννικό οξύ, πολυσακχαρίτες, φλαβονοειδή γλυκοσίδες κ.λπ. Αυτά τα συστατικά μπορούν να προάγουν την υγεία του εγκεφάλου μέσω ποικίλων οδών.

Κάντε κλικ στο Μάθετε 10 τρόπους για να βελτιώσετε τη μνήμη

Αρκετοί εξωγενείς παράγοντες, όπως η έκθεση σε ιονίζουσα ακτινοβολία, μπορούν να επιταχύνουν τη γήρανση. Πολλαπλές μελέτες σε ανθρώπους και ζώα έχουν αναφέρει ότι η έκθεση σε ιονίζουσα ακτινοβολία μπορεί να έχει ποικίλες επιπτώσεις στη γήρανση των οργάνων και να οδηγήσει σε παράταση ή μείωση της διάρκειας ζωής ανάλογα με τη δόση ακτινοβολίας ή τον ρυθμό δόσης.

Αυτό το άρθρο εξετάζει τις επιδράσεις της ακτινοβολίας στη γήρανση διαφορετικών τύπων εγκεφαλικών κυττάρων, συμπεριλαμβανομένων των νευρώνων, των μικρογλοίων, των αστροκυττάρων και των εγκεφαλικών ενδοθηλιακών κυττάρων. Περαιτέρω, συζητούνται οι σχετικοί μοριακοί μηχανισμοί. Συνολικά, αυτή η ανασκόπηση υπογραμμίζει πώς η προκαλούμενη από ακτινοβολία γήρανση σε διαφορετικούς τύπους κυττάρων μπορεί να οδηγήσει στη γήρανση του εγκεφάλου, η οποία θα μπορούσε να οδηγήσει στην ανάπτυξη διαφόρων νευρολογικών και νευροψυχολογικών διαταραχών.

Επομένως, η θεραπεία που στοχεύει το οξειδωτικό στρες και τη νευροφλεγμονή που προκαλείται από την ακτινοβολία μπορεί να αποτρέψει τη γήρανση του εγκεφάλου που προκαλείται από την ακτινοβολία και τις νευρολογικές και νευροψυχολογικές διαταραχές που μπορεί να προκαλέσει.

Λέξεις-κλειδιά: ιονίζουσα ακτινοβολία; γηράσκων; εγκέφαλος; οξειδωτικό στρες? μιτοχονδριακή δυσλειτουργία; Βλάβη στο DNA.

1. Εισαγωγή

Η γήρανση του παγκόσμιου πληθυσμού συμβαίνει αυτή τη στιγμή με πρωτοφανή ρυθμό. Υπήρξε μια δημογραφική στροφή προς έναν πληθυσμό μεγαλύτερης ηλικίας, και αυτό μπορεί να έχει εκτεταμένες συνέπειες. Η γήρανση του πληθυσμού θεωρείται κρίση από την άποψη της παγκόσμιας οικονομίας και υγειονομικής περίθαλψης [1].

Στα περισσότερα είδη, το γηριατρικό στάδιο της ζωής περιλαμβάνει την εξασθένηση των μηχανισμών προσαρμογής και αυτοεξισορρόπησης, οδηγώντας σε αυξημένη ευαισθησία σε περιβαλλοντική ή εσωτερική πίεση, ασθένεια και θνησιμότητα [2].

Στους ανθρώπους, η γήρανση συνδέεται με προοδευτική γνωστική και σωματική εξασθένηση, καθώς και με αυξανόμενο κίνδυνο ασθενειών όπως οι νευροεκφυλιστικές ασθένειες. Η αναπηρία και η νοσηρότητα που σχετίζεται με την ηλικία επηρεάζουν αρνητικά την ποιότητα της ανθρώπινης ζωής, αυξάνοντας τελικά τον κίνδυνο θνησιμότητας και οδηγώντας σε προβλήματα σε ατομικό, οικογενειακό και κοινοτικό επίπεδο [3].

Η γήρανση του εγκεφάλου, η οποία περιλαμβάνει πολύπλοκους κυτταρικούς και μοριακούς μηχανισμούς που τελικά οδηγούν σε γνωστική έκπτωση, είναι ο πρωταρχικός παράγοντας που συμβάλλει στον νευροεκφυλισμό [4].

Η γήρανση προκαλεί σταδιακή επιδείνωση της λειτουργικής ικανότητας του εγκεφάλου, η οποία οδηγεί σε εξασθενημένη μάθηση και μνήμη, ελλείμματα προσοχής, μειωμένη ταχύτητα λήψης αποφάσεων και μειωμένο αισθητηριακό και κινητικό ασυντονισμό [5].

Η σχετιζόμενη με την ηλικία επιδείνωση της εγκεφαλικής λειτουργίας συμβαίνει σχεδόν παράλληλα με τη λειτουργική επιδείνωση άλλων συστημάτων οργάνων και η μείωση της απόδοσης επιταχύνεται σημαντικά μετά την ηλικία των 50 ετών [6].

Ωστόσο, οι αλλαγές που σχετίζονται με τη γήρανση στην κυτταρική ακεραιότητα και τις μοριακές οδούς είναι κοινές σε όλους τους ιστούς, συμπεριλαμβανομένου του εγκεφάλου [7]. Αυτές οι αλλαγές περιλαμβάνουν μιτοχονδριακή δυσλειτουργία. ενδοκυτταρική συσσώρευση οξειδωτικής βλάβης στα μακρομόρια. απορρύθμιση του ενεργειακού μεταβολισμού. βλάβες στην απόρριψη κυτταρικών αποβλήτων (λειτουργίες αυτοφαγίας-λυσοσώματος και πρωτεασώματος), προσαρμοστικών σημάτων απόκρισης στρες και επιδιόρθωσης DNA. και φλεγμονή. Περαιτέρω, η μη φυσιολογική δραστηριότητα του νευρωνικού δικτύου, η αλλοιωμένη επεξεργασία Ca2+ στους νευρώνες και η μειωμένη νευρογένεση παρατηρούνται επίσης στον γερασμένο εγκέφαλο [8,9].

Όλοι οι ζωντανοί οργανισμοί υφίστανται γήρανση και εκτίθενται σε ιονίζουσα ακτινοβολία (IR) καθ' όλη τη διάρκεια της ζωής τους. Αρκετές μελέτες έχουν συνδέσει το IR με την επιτάχυνση της γήρανσης [10]. Οι Kuzmic και συνεργάτες χρησιμοποίησαν το glp-1 στείρο Caenorhabditis elegans για να αξιολογήσουν την επίδραση της χρόνιας ακτινοβολίας γάμμα στη διάρκεια ζωής και επιβεβαίωσαν ότι το IR μπορεί να επιταχύνει τη γήρανση [11]. Η έκθεση στο IR είναι γνωστό ότι προκαλεί ένα ευρύ φάσμα φυσιολογικών αλλαγών.

Το IR μπορεί να οδηγήσει σε θραύση διπλού κλώνου DNA (DSBs), που προκαλούν γενετική αστάθεια βλάβη του DNA και οξειδωτικό στρες, οδηγώντας σε γήρανση των ενδοθηλιακών κυττάρων του εγκεφάλου και κυτταρικό θάνατο [12,13]. Η κυτταρική γήρανση, η μη αναστρέψιμη κατάσταση στασιμότητας της ανάπτυξης, μπορεί να μας βοηθήσει να κατανοήσουμε τη σχέση της γήρανσης με πολλές άλλες βιολογικές διεργασίες, από την εμβρυϊκή ανάπτυξη έως την επισκευή ιστών και ασθένειες που σχετίζονται με τη γήρανση [14,15].

Η έκθεση σε υψηλή δόση μπορεί να προκαλέσει οξεία ασθένεια ακτινοβολίας, ενώ η παρατεταμένη έκθεση σε χαμηλή δόση ακτινοβολίας συχνά οδηγεί σε χρόνιες διαταραχές όπως νευροεκφυλιστικές ασθένειες. Ενώ οι επιβλαβείς επιπτώσεις της υψηλής δόσης/δόσης IR στην υγεία του ανθρώπου είναι καλά τεκμηριωμένες, η επίδραση της έκθεσης σε χαμηλή δόση/ποσοστό δόσης συχνά παραβλέπεται παρά την πανταχού παρούσα φύση της.

Η χρήση του IR στην ιατρική διάγνωση και τη θεραπεία του καρκίνου έχει αυξηθεί σημαντικά. Κατά συνέπεια, τα πυρηνικά απόβλητα από τα νοσοκομεία αντιπροσωπεύουν περίπου το 14% της συνολικής παγκόσμιας ετήσιας έκθεσης σε ακτινοβολία [16].

Αρκετές μελέτες έχουν δείξει ότι η μακροχρόνια έκθεση σε χαμηλή δόση IR σε εργαστήρια καθετηριασμού αυξάνει τον κίνδυνο καρδιαγγειακών παθήσεων, υποδεικνύοντας ότι προκαλεί ενισχυμένη αγγείωση και πρώιμη αθηροσκλήρωση [17].

Περισσότερο από το 50% των ασθενών με καρκίνο θα υποβληθούν σε θεραπεία με ακτινοθεραπεία. Η ακτινοθεραπεία θα σκοτώσει τον ιστό του όγκου ενώ επίσης θα βλάψει τους περιβάλλοντες φυσιολογικούς ιστούς, οδηγώντας σε τοξικότητα από την ακτινοβολία. [18]. Η ακτινοθεραπεία εκθέτει τόσο τον ιστό όγκου όσο και τον περιβάλλοντα υγιή IR, προκαλώντας βλάβη στο DNA, η οποία ενεργοποιεί την απόκριση βλάβης του DNA (DDR). Σε αυτή την αντίδραση, η ιονίζουσα ακτινοβολία θα προκαλέσει τη διακοπή του κυτταρικού κύκλου και θα προκαλέσει κυτταρική βλάβη, και στη συνέχεια αυτά τα κατεστραμμένα κύτταρα θα επισκευαστούν αυτόματα. Εάν το DNA επιδιορθωθεί πλήρως, αυτά τα κύτταρα μπορούν να ανακάμψουν όπως πριν.

Ωστόσο, όταν εσωτερικοί και εξωτερικοί παράγοντες επηρεάζουν την ικανότητα επιδιόρθωσης του DNA, θα συμβεί γήρανση (δηλαδή μόνιμη διακοπή του κυτταρικού κύκλου) ή κυτταρικός θάνατος (όπως απόπτωση ή μιτωτική καταστροφή). [19,20]. Επιπλέον, καθώς το IR απαιτείται συχνά για τη λήψη εικόνων υψηλής ανάλυσης κατά τη νευροαπεικόνιση, πρέπει να εξεταστεί η συμβολή του IR χαμηλής δόσης/δόσης σε νευροεκφυλιστικές ασθένειες [21].

Η έκθεση στην ακτινοβολία, ιδιαίτερα η έκθεση σε φυσική ακτινοβολία, εμφανίζεται στην καθημερινή ζωή του ανθρώπου. Ορισμένα ραδιενεργά στοιχεία στο φλοιό της γης όπως το ουράνιο (238U), το κάλιο (40K), το θόριο (232T) και τα προϊόντα ραδιενεργού διάσπασής τους, π.χ. το ραδόνιο (222Rn) και το ράδιο (226Ra) δρουν ως φυσικές πηγές έκθεσης στην ακτινοβολία [22. ].

Οι περιοχές με υψηλά επίπεδα ακτινοβολίας υποβάθρου θεωρούνται ιδανικές για τη διερεύνηση των μακροπρόθεσμων επιπτώσεων της χρόνιας έκθεσης σε χαμηλή δόση ακτινοβολίας στον άνθρωπο [23]. Ορισμένες μελέτες για ακτινοβολία υψηλού φυσικού υποβάθρου έχουν πραγματοποιηθεί στη Βραζιλία, την Κίνα, την Ινδία και το Ιράν [24-26]. Η έκθεση σε υψηλή δόση ακτινοβολίας μπορεί να προκαλέσει καρκίνο.

Επιπλέον, αξίζει να σημειωθεί ότι η υψηλή φυσική ακτινοβολία υποβάθρου που παρατηρείται στο Yangjiang της Κίνας αυξάνει επίσης τη συχνότητα εμφάνισης ορισμένων μη καρκινικών ασθενειών, όπως η φυματίωση, οι πεπτικές παθήσεις και οι εγκεφαλοαγγειακές παθήσεις. [27]. Η υψηλή φυσική ακτινοβολία υποβάθρου στο περιβάλλον μπορεί να θεωρηθεί ένα είδος φυσικής ρύπανσης. Μπορεί να φτάσει στο ανθρώπινο σώμα τόσο μέσω εσωτερικών όσο και εξωτερικών πηγών και μπορεί να βλάψει το ανθρώπινο DNA.

Επιπλέον, η φυσική ακτινοβολία υποβάθρου εισέρχεται επίσης στο οικοσύστημα μέσω ανθρώπινων δραστηριοτήτων, επηρεάζοντας την υγεία και την ποιότητα ζωής των ατόμων που κατοικούν σε περιοχές με υψηλή φυσική ακτινοβολία υποβάθρου.Μια μακροπρόθεσμη μελέτη παρακολούθησης της καταστροφής του Τσορνομπίλ το 1986 αποκάλυψε αυξημένη συχνότητα εκτεταμένης σειρά ασθενειών σε εκτεθειμένα άτομα σε όλες τις μολυσμένες περιοχές που αξιολογήθηκαν.

Συγκεκριμένα, αλλοιώσεις στο κεντρικό νευρικό σύστημα (ΚΝΣ), με αποτέλεσμα νευρογνωστική δυσλειτουργία που προκαλείται από ακτινοβολία, παρατηρήθηκαν σε πολλά άτομα [28]. Επιπλέον, οι επιζώντες εκκαθαριστές του Chornobyl έδειξαν σημάδια φλεγμονής που θα μπορούσαν να σχετίζονται με την πρόωρη γήρανση [29]. Οι βλάβες του ανοσοποιητικού συστήματος που προκαλούνται από την ακτινοβολία συμβάλλουν σημαντικά στις φυσιολογικές αλλαγές που συμβαίνουν λίγο μετά την έκθεση στην ακτινοβολία και έχουν εμπλακεί σε καθυστερημένες επιπτώσεις της ακτινοβολίας, όπως η ανάπτυξη όγκου και η πρώιμη γήρανση [30].

Η χρόνια έκθεση IR σε χαμηλή δόση μπορεί να επιταχύνει τη γήρανση των αιμοφόρων αγγείων, συμπεριλαμβανομένων των εγκεφαλικών αγγείων. Αυτό έχει αποδειχθεί ότι συσχετίζεται με την σχετιζόμενη με την ηλικία εγκεφαλοπάθεια σε άτομα ηλικίας άνω των 40 ετών, καθώς και με τη συστηματική αθηροσκλήρωση [31,32].

Από τους 306 εργαζόμενους που εκτέθηκαν στο πυρηνικό ατύχημα του Τσορνόμπιλ σε προηγούμενη μελέτη, το 81% και το 77% των ανδρών και των γυναικών, αντίστοιχα, εμφάνισαν σημάδια επιταχυνόμενης γήρανσης.

Επιπλέον, τα άτομα ηλικίας κάτω των 45 ετών φάνηκαν να είναι πιο ευαίσθητα στην επιταχυνόμενη γήρανση που προκαλείται από την ακτινοβολία [33]. Στους ανθρώπους, η ευαισθησία στην ακτινοβολία μειώνεται με την ηλικία μέχρι να ωριμάσει ένα άτομο. Ωστόσο, αυτή η ευαισθησία αυξάνει στα γηρατειά.

Πειραματικά δεδομένα από ζώα υποστηρίζουν επίσης τη θεωρία ότι το IR προκαλεί τη γήρανση. Ο Brizzee παρατήρησε ότι με την αύξηση της ηλικίας συμβαίνουν ορισμένες αλλαγές στους εγκεφαλικούς φλοιούς των πιθήκων Rhesus και των αλμπίνων αρουραίων [34].

Οι αναλύσεις μεταγραφικών προφίλ από εγκεφάλους ποντικών αποκάλυψαν ότι οι μοριακές αποκρίσεις που παρατηρήθηκαν ώρες μετά την ολική ακτινοβολία χαμηλής δόσης (100 mGy) ήταν παρόμοιες με εκείνες που σχετίζονται με την πρόωρη γνωστική έκπτωση, τη νόσο του Alzheimer και διάφορες νευροψυχιατρικές διαταραχές [35,36]. Τα μεταγραφικά προφίλ μικρογλοίας που ελήφθησαν μία ημέρα και ένα μήνα μετά την ακτινοβόληση ήταν επίσης παρόμοια με εκείνα που παρατηρήθηκαν κατά τη γήρανση, υποδεικνύοντας τις επιδράσεις της ακτινοβολίας στη βελτίωση της γήρανσης [37].

Η in vitro ακτινοβολία υψηλής δόσης (2-8 Gy) των πρωτογενών αγγειακών ενδοθηλιακών κυττάρων του εγκεφάλου σε αρουραίους προάγει έναν εκκριτικό φαινότυπο που σχετίζεται με τη γήρανση, που χαρακτηρίζεται από την ανοδική ρύθμιση των προφλεγμονωδών κυτοκινών και χημειοκινών, συμπεριλαμβανομένων των IL-6, IL{{5} } και MCP-1 [38].

Έχει αναφερθεί ότι το IR αυξάνει την κυτταρική γήρανση και η γαλακτοσιδάση που σχετίζεται με τη γήρανση (SA{2}}Gal) και τα ειδικά για τη γήρανση γονίδια (p16, p12 και Bcl-2) εκφράζονται σε μεγάλο βαθμό στον ακτινοβολημένο μυελό των οστών προερχόμενα μακροφάγα [39]. Αυτά τα ευρήματα επιβεβαιώνουν in vivo στοιχεία που υποδεικνύουν τις πιθανές επιδράσεις της ακτινοβολίας που προκαλούν γήρανση στα ενδοθηλιακά κύτταρα των εγκεφαλικών αιμοφόρων αγγείων.

Συνολικά, είναι σαφές ότι οι βιολογικές επιδράσεις της έκθεσης IR, που δεν περιορίζονται στο οξειδωτικό στρες, τη χρωμοσωμική βλάβη, την απόπτωση, την ανεπάρκεια βλαστοκυττάρων και τη φλεγμονή, όλα συμβάλλουν στην επιτάχυνση της γήρανσης [40]. Επιπλέον, η συμβολή της έκθεσης IR στην ανάπτυξη μη κακοήθων καταστάσεων όπως οι νευροεκφυλιστικές ασθένειες γίνεται επίσης εμφανής μέσω επιδημιολογικών μελετών [21], και πολλές ιατρικές καταστάσεις σχετίζονται με την έκθεση σε διαφορετικούς τύπους ακτινοβολίας χαμηλής δόσης/ρυθμού δόσης (Πίνακας 1). .

Σε αυτήν την ανασκόπηση, θα επικεντρωθούμε στην επίδραση του IR στη γήρανση του εγκεφάλου, συμπεριλαμβανομένης της γήρανσης διαφόρων τύπων κυττάρων του ΚΝΣ (μικρογλοία, αστροκύτταρα, εγκεφαλικά ενδοθηλιακά κύτταρα και νευρώνες). Περαιτέρω, θα συζητηθούν οι σχετικοί μοριακοί μηχανισμοί και θα προταθούν μελλοντικές ερευνητικές κατευθύνσεις που αποσκοπούν στην αποσαφήνιση της πραγματικής επίδρασης της γήρανσης του εγκεφάλου που προκαλείται από την ακτινοβολία.

For more information:1950477648nn@gmail.com