Z ionizirajočim sevanjem povzročeno staranje možganskih celic in potencialni osnovni molekularni mehanizmi 1. del

Povzetek:

Prebivalstvo se po vsem svetu hitro stara, kar predstavlja izziv za svetovno gospodarstvo in zdravstvene storitve. Staranje možganov pomembno prispeva k različnim s starostjo povezanim nevrološkim in nevropsihološkim motnjam, vključno z Alzheimerjevo boleznijo in Parkinsonovo boleznijo.

S pospešenim staranjem prebivalstva ljudje vse več pozornosti posvečajo razmerju med staranjem možganov in spominom. Po raziskavah bodo človeški možgani med staranjem postopoma izgubili nekatere funkcije, predvsem spomin. Kakšna je torej povezava med staranjem možganov in spominom?

Prvič, staranje možganov ni težava, s katero se soočajo vsi. Z zdravim načinom življenja lahko upočasnimo proces staranja možganov. Znanstveno je dokazano, da lahko vadba, ohranjanje dobrih prehranjevalnih navad in redno kognitivno usposabljanje pozitivno vplivajo na zdravje možganov ter spodbujajo širjenje in povezave nevronov.

Poleg tega lahko poskusimo tudi nekatere posebne metode za izboljšanje spomina. Spomin lahko na primer okrepimo z večkratnim ponavljanjem, uporabo asociacij in ustvarjanjem občutka za jezik. Te metode nam lahko pomagajo aktivirati področja, povezana s spominom, kot sta hipokampus in amigdala v možganih, in izboljšajo učinkovitost našega spomina.

Poleg tega lahko ustrezno uporabimo tudi tehnična sredstva za urjenje spomina. Različne spominske igre, aplikacije in orodja nam lahko pomagajo izboljšati spomin in koncentracijo, kot so Flipd, BrainHQ, Elevate itd. Te aplikacije in orodja uporabljajo najnovejše raziskave kognitivne znanosti za ustvarjanje prilagojenih programov za urjenje spomina, prilagojenih našim potrebam in zanimanjem.

Skratka, ni nujno, da nas vpliv staranja možganov na spomin prestraši. Če se držimo zdravega načina življenja, se osredotočamo na kognitivni trening in preizkušamo različne metode za izboljšanje spomina, lahko učinkovito upočasnimo proces staranja možganov, izboljšamo spomin in koncentracijo ter uživamo v bolj zdravem in izpolnjenem življenju. Vidimo, da moramo izboljšati spomin, in Cistanche deserticola lahko bistveno izboljša spomin, saj je Cistanche deserticola tradicionalno kitajsko zdravilno sredstvo, ki ima številne edinstvene učinke, eden od njih je izboljšanje spomina. Učinkovitost Cistanche deserticola izhaja iz številnih aktivnih sestavin, ki jih vsebuje, vključno s taninsko kislino, polisaharidi, flavonoidnimi glikozidi itd. Te sestavine lahko spodbujajo zdravje možganov na različne načine.

Kliknite spoznajte 10 načinov za izboljšanje spomina

Številni ekstrinzični dejavniki, kot je izpostavljenost ionizirajočemu sevanju, lahko pospešijo staranje. Številne študije na ljudeh in živalih so poročale, da ima lahko izpostavljenost ionizirajočemu sevanju različne učinke na staranje organov in povzroči podaljšanje ali skrajšanje življenjske dobe, odvisno od odmerka sevanja ali hitrosti odmerka.

Ta članek obravnava učinke sevanja na staranje različnih vrst možganskih celic, vključno z nevroni, mikroglijo, astrociti in cerebralnimi endotelnimi celicami. Nadalje se razpravlja o ustreznih molekularnih mehanizmih. Na splošno ta pregled poudarja, kako lahko staranje možganov, povzročeno s sevanjem, v različnih tipih celic povzroči staranje možganov, kar bi lahko povzročilo razvoj različnih nevroloških in nevropsiholoških motenj.

Zato lahko zdravljenje, usmerjeno v oksidativni stres, ki ga povzroča sevanje, in nevrovnetje prepreči staranje možganov, ki ga povzroča sevanje, ter nevrološke in nevropsihološke motnje, ki jih lahko povzroči.

Ključne besede: ionizirajoče sevanje; staranje; možgani; oksidativni stres; mitohondrijska disfunkcija; poškodbe DNK.

1. Uvod

Svetovno prebivalstvo se trenutno stara z izjemno hitrostjo. Prišlo je do demografskega premika proti starejši populaciji, kar ima lahko daljnosežne posledice. Staranje prebivalstva velja za krizo z vidika svetovnega gospodarstva in zdravstvenega varstva [1].

Pri večini vrst geriatrična življenjska doba vključuje oslabitev mehanizmov prilagajanja in samouravnoteževanja, kar vodi do povečane dovzetnosti za okoljske ali notranje pritiske, bolezni in umrljivost [2].

Pri ljudeh je staranje povezano s progresivnimi kognitivnimi in telesnimi okvarami, pa tudi z naraščajočim tveganjem za bolezni, kot so nevrodegenerativne bolezni. Starostna invalidnost in obolevnost negativno vplivata na kakovost človekovega življenja, na koncu povečata tveganje umrljivosti in vodita do težav na ravni posameznika, družine in skupnosti [3].

Staranje možganov, ki vključuje zapletene celične in molekularne mehanizme, ki na koncu vodijo do kognitivnega upada, je glavni dejavnik nevrodegeneracije [4].

S staranjem se postopno slabša funkcionalna sposobnost možganov, kar vodi do motenj učenja in spomina, motenj pozornosti, zmanjšane hitrosti odločanja ter motenj senzorične in motorične nekoordinacije [5].

S starostjo povezano poslabšanje delovanja možganov poteka skoraj vzporedno s funkcionalnim poslabšanjem drugih organskih sistemov, upad zmogljivosti pa se bistveno pospeši po 50. letu starosti [6].

Kljub temu se s staranjem povezane spremembe v celični celovitosti in molekularnih poteh delijo po tkivih, vključno z možgani [7]. Te spremembe vključujejo mitohondrijsko disfunkcijo; znotrajcelično kopičenje oksidativne poškodbe makromolekul; disregulacija energetskega metabolizma; okvare pri odstranjevanju celičnih odpadkov (funkcije avtofagije-lizosoma in proteasoma), signali adaptivnega odziva na stres in popravljanje DNK; in vnetje. Poleg tega so v starajočih se možganih opazili tudi nenormalno aktivnost nevronske mreže, spremenjeno obdelavo Ca2+ v nevronih in zmanjšano nevrogenezo [8,9].

Vsi živi organizmi se starajo in so skozi celotno življenjsko dobo izpostavljeni ionizirajočemu sevanju (IR). Več študij je povezalo IR s pospešenim staranjem [10]. Kuzmic in drugi so uporabili glp-1 sterilni Caenorhabditis elegans za oceno vpliva kroničnega sevanja gama na življenjsko dobo in potrdili, da lahko IR pospeši staranje [11]. Znano je, da izpostavljenost IR povzroča širok nabor fizioloških sprememb.

IR lahko vodi do dvojnih prelomov DNK (DSB), ki povzročajo genetsko nestabilnost, poškodbe DNK in oksidativni stres, kar povzroči staranje možganskih endotelijskih celic in celično smrt [12,13]. Celično staranje, nepopravljivo stanje stagnacije rasti, nam lahko pomaga razumeti pomen staranja za več drugih bioloških procesov, od razvoja zarodka do popravljanja tkiva in bolezni, povezanih s staranjem [14, 15].

Izpostavljenost visokim odmerkom lahko povzroči akutno radiacijsko bolezen, medtem ko dolgotrajna izpostavljenost nizkim odmerkom sevanja pogosto povzroči kronične motnje, kot so nevrodegenerativne bolezni. Medtem ko so škodljivi učinki IR z visokimi odmerki/hitrostjo odmerka na zdravje ljudi dobro ugotovljeni, je učinek izpostavljenosti nizkim odmerkom/hitrostjo odmerka kljub vseprisotni naravi pogosto spregledan.

Uporaba IR v medicinski diagnostiki in zdravljenju raka se je močno povečala. Posledično jedrski odpadki iz bolnišnic predstavljajo približno 14 % celotne svetovne letne izpostavljenosti sevanju [16].

Več študij je pokazalo, da dolgotrajna izpostavljenost nizkim odmerkom IR v kateterizacijskih laboratorijih poveča tveganje za bolezni srca in ožilja, kar kaže, da povzroča pospešeno staranje žil in zgodnjo aterosklerozo [17].

Več kot 50 % bolnikov z rakom bo zdravljenih z radioterapijo. Radioterapija bo uničila tumorsko tkivo, hkrati pa poškodovala okoliška normalna tkiva, kar bo povzročilo toksičnost sevanja. [18]. Radioterapija izpostavi tumorsko tkivo in okoliško zdravo IR, kar povzroči poškodbo DNK, ki sproži odziv na poškodbo DNK (DDR). V tej reakciji bo ionizirajoče sevanje povzročilo zaustavitev celičnega cikla in povzročilo poškodbe celic, nato pa se bodo te poškodovane celice samodejno popravile. Če je DNK popolnoma popravljen, si lahko te celice opomorejo kot prej.

Ko pa notranji in zunanji dejavniki vplivajo na sposobnost popravljanja DNK, bo prišlo do staranja (tj. trajne zaustavitve celičnega cikla) ​​ali smrti celice (kot je apoptoza ali mitotična katastrofa). [19,20]. Nadalje, ker je IR pogosto potrebna za pridobivanje slik visoke ločljivosti med slikanjem nevronov, je treba preučiti prispevek IR nizkega odmerka/hitrosti odmerka k nevrodegenerativnim boleznim [21].

Izpostavljenost sevanju, zlasti izpostavljenosti naravnemu sevanju, se pojavlja v vsakdanjem življenju ljudi. Nekateri radioaktivni elementi v zemeljski skorji, kot so uran (238U), kalij (40K), torij (232T) in njihovi produkti radioaktivnega razpada, npr. radon (222Rn) in radij (226Ra), so naravni viri izpostavljenosti sevanju [22]. ].

Območja z visoko stopnjo sevanja v ozadju veljajo za idealna za raziskovanje dolgoročnih učinkov kronične izpostavljenosti nizkim odmerkom sevanja pri ljudeh [23]. Nekatere študije o visokem sevanju naravnega ozadja so bile izvedene v Braziliji, na Kitajskem, v Indiji in Iranu [24–26]. Izpostavljenost visokim odmerkom sevanja lahko povzroči raka.

Poleg tega je treba omeniti, da visoko naravno sevanje v ozadju, opaženo v Yangjiangu na Kitajskem, povečuje tudi pojavnost nekaterih nerakavih bolezni, kot so tuberkuloza, prebavne bolezni in cerebrovaskularne bolezni. [27]. Visoko naravno sevanje okolja lahko štejemo za vrsto naravnega onesnaženja. V človeško telo lahko pride prek notranjih in zunanjih virov in lahko poškoduje človeško DNK.

Poleg tega naravno sevanje ozadja vstopa v ekosistem tudi s človeškimi dejavnostmi, kar vpliva na zdravje in kakovost življenja posameznikov, ki prebivajo na območjih z visokim naravnim sevanjem ozadja. Dolgoročna študija spremljanja katastrofe v Černobilu leta 1986 je pokazala povečano pojavnost obsežnega vrsta bolezni pri izpostavljenih posameznikih v vseh ocenjenih kontaminiranih regijah.

Pri mnogih posameznikih so opazili zlasti spremembe v centralnem živčnem sistemu (CNS), ki so povzročile nevrokognitivno disfunkcijo, povzročeno z obsevanjem [28]. Poleg tega so preživeli črnobilski likvidatorji kazali znake vnetja, ki bi jih lahko povezali s prezgodnjim staranjem [29]. Z obsevanjem povzročene okvare imunskega sistema pomembno prispevajo k fiziološkim spremembam, ki se pojavijo kmalu po izpostavljenosti sevanju in so bile vpletene v zapoznele učinke sevanja, kot sta razvoj tumorja in zgodnje staranje [30].

Kronična izpostavljenost IR z nizkimi odmerki lahko pospeši staranje krvnih žil, vključno z možganskimi žilami. Pokazalo se je, da je to povezano s starostno povezano encefalopatijo pri posameznikih, starejših od 40 let, kot tudi s sistemsko aterosklerozo [31, 32].

Od 306 delavcev, izpostavljenih jedrski nesreči v Černobilu, pregledanih v prejšnji študiji, je 81 % oziroma 77 % moških in žensk kazalo znake pospešenega staranja.

Poleg tega se zdi, da so tisti, mlajši od 45 let, bolj dovzetni za pospešeno staranje, ki ga povzroča sevanje [33]. Pri človeku se občutljivost na sevanje z leti zmanjšuje, dokler posameznik ne dozori. Vendar pa se ta občutljivost poveča v starosti.

Eksperimentalni podatki na živalih prav tako podpirajo teorijo, da IR povzroča staranje. Brizzee je opazil, da z naraščajočo starostjo pride do nekaterih sprememb v možganski skorji opic Rhesus in albino podgan [34].

Analize transkriptomskih profilov mišjih možganov so pokazale, da so bili molekularni odzivi, ki so jih opazili nekaj ur po obsevanju celotnega telesa z nizkimi odmerki (100 mGy), podobni tistim, ki so povezani s prezgodnjim kognitivnim upadom, Alzheimerjevo boleznijo in različnimi nevropsihiatričnimi motnjami [35,36]. Transkriptomski profili mikroglije, pridobljeni en dan in en mesec po obsevanju, so bili prav tako podobni tistim, opaženim med staranjem, kar kaže na učinke sevanja na izboljšanje staranja [37].

In vitro obsevanje z visokimi odmerki (2–8 Gy) primarnih cerebrovaskularnih endotelijskih celic pri podganah spodbuja sekretorni fenotip, povezan s staranjem, za katerega je značilno povečanje protivnetnih citokinov in kemokinov, vključno z IL-6, IL{{5} } in MCP-1 [38].

Poročali so, da IR poveča celično staranje in da so s staranjem povezani -galaktozidaza (SA- -Gal) in geni, specifični za staranje (p16, p12 in Bcl-2), močno izraženi v obsevanem kostnem mozgu. pridobljeni makrofagi [39]. Te ugotovitve potrjujejo dokaze in vivo, ki kažejo na možne učinke sevanja na endotelijske celice možganskih krvnih žil, ki povzročajo staranje.

Na splošno je jasno, da biološki učinki izpostavljenosti IR, ki niso omejeni na oksidativni stres, kromosomske poškodbe, apoptozo, odpoved izvornih celic in vnetje, vsi prispevajo k pospešenemu staranju [40]. Poleg tega postaja prispevek izpostavljenosti IR k razvoju nemalignih stanj, kot so nevrodegenerativne bolezni, očiten tudi z epidemiološkimi študijami [21], mnoga zdravstvena stanja pa so povezana z izpostavljenostjo različnim vrstam sevanja z nizkimi odmerki/hitrostjo odmerka (tabela 1). .

V tem pregledu se bomo osredotočili na vpliv IR na staranje možganov, vključno s staranjem različnih vrst celic CNS (mikroglije, astrocitov, cerebralnih endotelijskih celic in nevronov). Nadalje bodo razpravljali o ustreznih molekularnih mehanizmih in predlagali prihodnje raziskovalne smeri, namenjene razjasnitvi resničnega vpliva staranja možganov, ki ga povzroči sevanje.

For more information:1950477648nn@gmail.com