Uzun süreli kalori kısıtlaması beyindeki biyolojik yaşlanmayı yavaşlatabilir

Uzun süreli kalori kısıtlaması beyindeki biyolojik yaşlanmayı yavaşlatabilir

Yeni bir çalışma, yaşam boyu kalori alımının kısıtlanmasının primat beynindeki destek hücrelerinin biyolojik yaşlanmasını yavaşlatabileceğini öne sürüyor. Araştırma, kalori alımında yüzde otuzluk bir azalmanın sinir liflerini yalıtmaktan sorumlu hücrelerin metabolik işlevini koruduğuna dair kanıtlar sunuyor. Bu bulgular Aging Cell dergisinde yayınlandı.

Beyin, düzgün çalışması için karmaşık iletişim ağlarına ihtiyaç duyar. Bu iletişim, büyük ölçüde miyelin adı verilen koruyucu yağlı bir maddeyle kaplı sinir liflerinden oluşan beyaz maddeye bağlıdır. Primatlar yaşlandıkça bu beyaz madde bozulma eğilimindedir. Bu bölgelerdeki bütünlüğün kaybı genellikle bilişsel gerileme ve daha yavaş işlem hızlarıyla ilişkilidir.

Bilim insanları, yaşa bağlı bu bozulmaya neden olan hücresel mekanizmaları anlamaya çalıştılar. Odak noktası büyük ölçüde, bir zamanlar yalnızca nöronlar için destekleyici bir yapıştırıcı olarak kabul edilen glial hücrelere kaydı. Artık glial hücrelerin, özellikle oligodendrositler ve mikrogliaların beyin sağlığını aktif olarak koruduğu anlaşılıyor. Oligodendrositler miyelin üretirken, mikroglia beynin bağışıklık sistemi olarak görev yapar.

Bu hücreler yaşlanmaya bağlı olarak işlevsizleştiğinde, beyaz cevherin parçalanmasına katkıda bulunabilirler. Kemirgenler üzerinde yapılan önceki araştırmalar, kalori alımının azaltılmasının yaşam süresini uzatabileceğini ve yaşa bağlı hastalıkları geciktirebileceğini göstermiştir. Ancak, bu tür müdahalelerin yüksek primatların karmaşık beyinlerini nasıl etkilediği henüz netlik kazanmamıştır.

Bunu araştırmak için bir araştırmacı ekibi, uzun süreli kalori kısıtlamasının rhesus maymunu beyni üzerindeki etkilerini inceledi. Rhesus maymunu, beyin yapısı ve bilişsel gerileme örüntülerindeki benzerlikler nedeniyle insan yaşlanması için sağlam bir model görevi görmektedir. Çalışmada, Ulusal Yaşlanma Enstitüsü tarafından uzun süredir devam eden bir projede yer alan hayvanların beyin dokusu kullanılmıştır.

Araştırma, Boston Üniversitesi Chobanian & Avedisian Tıp Fakültesi'nden Ana T. Vitantonio ve Tara L. Moore ile Ulusal Sağlık Enstitüleri'nden meslektaşları tarafından yürütülmüştür. Yüzde otuz daha az kalori içeren bir diyetin yaşlanan glial hücrelerin gen ifade profillerini değiştirip değiştiremeyeceğini belirlemeyi amaçlamışlardır. Çalışma, bu profilleri standart bir diyetle beslenen maymunların profilleriyle karşılaştırdı.

Araştırmacılar, beyaz cevherin yoğun olduğu bir bölge olan ön korpus kallozumdan beyin dokusunu analiz ettiler. Tek çekirdekli RNA dizilemesi adı verilen bir teknik kullandılar. Bu yöntem, ekibin binlerce hücrede hangi genlerin aktif olduğunu belirlemesini sağladı. Birincil dizileme veri seti, on erkek rhesus maymunundan alınan örnekleri içeriyordu.

Deneklerin yaşları, bu tür için yaşlı kabul edilen 22 ila 34 arasında değişiyordu. Bazı hayvanlar yirmi yıldan uzun süredir kalori kısıtlı bir diyet uyguluyordu. Diğerleri ise aynı süre boyunca standart bir diyet tüketmişti. Araştırmacılar ayrıca, on dört erkek ve dişi maymundan alınan dokular üzerinde mikroskop görüntüleme teknikleri kullanarak bulgularını doğruladılar.

Analiz, toplam glial hücre sayısının gruplar arasında benzer kaldığını, ancak iç moleküler işleyişlerinin önemli ölçüde farklılık gösterdiğini ortaya koydu. Kalori kısıtlı gruptaki oligodendrositler daha iyi metabolik sağlık belirtileri gösterdi. Bu hücreler, glikoliz ve yağ asidi biyosentezinde rol oynayan genlerin daha yüksek seviyelerini ifade ediyordu.

Bu yollar, enerji üretimi ve miyelin kılıfının korunması için gerekli lipitlerin oluşturulması için gereklidir. Buna karşılık, kontrol grubundaki oligodendrositler, stres ve bağışıklık aktivasyonuyla ilişkili gen imzaları sergiledi. Bu durum, standart bir beslenme düzeninin bu hücreleri yaşlanmanın yıpranma ve yıpranmasına karşı daha savunmasız bırakabileceğini düşündürmektedir.

Çalışma ayrıca, sinir aksonlarıyla etkileşime girmek üzere uzmanlaşmış gibi görünen belirli bir oligodendrosit alt popülasyonunu da tanımladı. Araştırmacılar bunlara "sinaptik" oligodendrositler adını verdi. Kalori kısıtlaması uygulanan hayvanlarda, bu hücre grubu NLGN1 adlı bir geni yukarı regüle etti. Bu gen, hücreler arasında fiziksel bağlantılar oluşturmaya yardımcı olan bir proteini kodlar.

Bu genetik bulguyu doğrulamak için araştırmacılar, bu hücrelerin beyin dokusundaki fiziksel konumunu incelemek üzere görüntüleme yöntemleri kullandılar. NLGN1 ekspresyonu gösteren oligodendrositlerin sinir aksonlarına önemli ölçüde daha yakın konumlandığını buldular. Bu yakınlık, miyelin üreten hücreler ile izole ettikleri sinirler arasında daha iyi iletişim ve metabolik destek sağlayabilir.

Araştırmacılar ayrıca, beyindeki hasarları tespit etmek için devriye gezen bağışıklık hücreleri olan mikroglia hücrelerini de incelediler. Kalori kısıtlaması uygulanan gruptaki mikroglia hücreleri, protein sentezi ve metabolizmasıyla bağlantılı gen ekspresyon örüntüleri gösterdi. Buna karşılık, kontrol grubundaki mikroglia hücreleri, inflamasyon ve oksidatif stres belirtilerinde artış gösterdi.

Dikkat çekici bir keşif, miyelin kalıntılarıyla dolu gibi görünen belirli bir mikroglia alt kümesini içeriyordu. Bu hücreler, hasarlı miyelini yuttuklarını ancak etkili bir şekilde işleyemediklerini gösteren genler ifade ediyordu. Bu tür hücrelerin birikmesi genellikle nörodejeneratif durumlarda görülür. Çalışma, kalori kısıtlaması uygulanan maymunlarda bu kalıntı dolu mikrogliaların önemli ölçüde daha az bulunduğunu ortaya koydu.

Bu azalma, kalori kısıtlamasının miyelin hasarının oluşmasını engelleyebileceği veya mikroglianın atıkları temizleme yeteneğini artırabileceği anlamına geliyor. Bu hücrelerden daha fazlasına sahip olan kontrol grubu, daha yüksek bir doku patolojisi yükü sergiledi. Bu ayrım, beslenmenin nöroinflamasyonu nasıl etkilediğine dair olası bir mekanizmayı vurguluyor.

Yerleşik beyin hücrelerini analiz etmenin yanı sıra, ekip vücudun geri kalanından sızmış bağışıklık hücrelerini de aradı. T hücreleri, genellikle kanda bulunan ancak yaşlanma veya hastalık sırasında beyne girebilen bağışıklık hücreleridir. Beyin parenkiminde T hücrelerinin varlığı genellikle sağlık sorunlarının bir işareti olarak kabul edilir.

Çalışmada, beyaz cevherdeki T hücrelerinin yoğunluğu ölçüldü. Araştırmacılar, toplam yoğunluk iki grup arasında önemli bir farklılık göstermezken, yaşla olan ilişkinin farklı olduğunu buldular. Kontrol hayvanlarında, T hücresi sayıları yaşla birlikte daha hızlı artma eğilimindeydi. Kalori kısıtlaması uygulanan grupta, zaman içinde daha yavaş bir T hücresi birikim hızı görüldü.

Bu eğilim, daha düşük kalorili bir diyetin beynin koruyucu bariyerlerinin yaşa bağlı bozulmasını hafifletebileceğini düşündürmektedir. Ayrıca, sistemik inflamasyonda genel bir azalmayı da yansıtabilir. Bulgular, kalori kısıtlamasının koruyucu etkilerinin primat beyninin hücresel ortamına da uzandığına dair kanıt sunmaktadır.

Çalışmanın bazı sınırlamaları vardır. Doku bulunabilirliği nedeniyle birincil genetik dizileme yalnızca erkek deneklerde gerçekleştirilmiştir. Doğrulama deneyleri dişileri de içerse de, diyete verilen yanıttaki cinsiyete özgü farklılıklar daha fazla araştırma gerektiren bir alan olmaya devam etmektedir. Ayrıca, örneklem büyüklüğü nispeten küçüktü; bu durum, insan olmayan primatları içeren çalışmalarda yaygın bir durumdur.

Çalışma gözlemseldir ve ölüm sonrası dokuya dayanmaktadır. Bu, araştırmacıların süreci gerçek zamanlı olarak gözlemlemek yerine hücresel durumun anlık görüntüsünü yakaladıkları anlamına gelir. Sonuç olarak, çalışma kesin nedensel mekanizmalar yerine ilişkileri tespit etmektedir. Gelecekteki araştırmaların, beslenmeyi gen ifadesindeki bu değişikliklere bağlayan kesin moleküler sinyalleri ortaya çıkarması gerekecektir.

Bu sınırlamalara rağmen, araştırma yaşam tarzı müdahalelerinin beyin yaşlanmasını transkriptomik düzeyde nasıl etkileyebileceğine dair ayrıntılı bir bakış açısı sunmaktadır. Glial hücrelerin metabolik yeniden programlanmasının, beyaz cevher sağlığını korumak için uygulanabilir bir hedef olduğunu öne sürmektedir. Bulgular, yaşlanan beyinde dayanıklılığı artırmak için beslenme stratejilerinin potansiyelini desteklemektedir.

Kaynak: PP