New Evidence von altersbedingten Rückgang der Gehirn Meister circadianen Uhr

Eine neue Studie des Gehirns Master circadianen Uhr - als suprachiasmatischen Kern oder SCN bekannt - zeigt, dass ein Schlüsselmuster der rhythmischen neuronalen Aktivität beginnt, von Mittelalter zurückgehen. Die Studie, deren leitende Autor ist UCLA Kanzlerin Gene Block, kann Auswirkungen auf die große Zahl von älteren Menschen, die Schlafstörungen und Einstellung zu Zeit Änderungen haben .

"Altern hat eine tiefgreifende Wirkung auf zirkadianen Zeitpunkt ", sagte Block, ein Professor für Psychiatrie und biobehavioral Wissenschaften und der physiologischen Wissenschaft. "Es ist ganz klar, dass zirkadianen Systeme Tiere beginnen sich zu verschlechtern , da sie alt , und Menschen haben enorme Probleme mit der Qualität ihres Schlafes , während sie altern , Schwierigkeiten, sich an Zeitzonenänderungen und Schwierigkeiten bei der Ausführung Schichtarbeit sowie weniger Wachsamkeit , wenn wach . Es ist eine echte Veränderung in der Schlaf-Wach- Zyklus.

"Die Frage ist , welche Veränderungen des Nervensystems zugrundeliegen all das ? Dieser Aufsatz schlägt eine primäre Ursache für zumindest einige dieser Änderungen ist eine Verringerung der Amplitude der Signale von rhythmischen SCN. "

Die SCN, im Hypothalamus , ist die zentrale innere Uhr bei Menschen und anderen Säugetieren und steuert nicht nur den Zeitpunkt des Schlaf- Wach-Zyklus , sondern auch viele andere rhythmischen und nicht rhythmischen Vorgänge im Körper.

UCLA Forschungsteam untersuchte die SCN in Mäusen festgestellt, dass , während kritische neuronalen Aktivitätsrhythmen wurden bereits im Mittelalter gestört , sind die molekularen Mechanismen , die diese Rhythmen zu erzeugen, nicht wesentlich verändert.

" Diese Ergebnisse zeigen, dass die Ausgänge der zentralen inneren Uhr beginnen, im mittleren Alter rückläufig und deuten darauf hin, dass dieselbe wahre beim Menschen ", sagte Studie Co-Autor Christopher Colwell , ein UCLA Professor für Psychiatrie und biobehavioral Wissenschaften die Forschung durchgeführt hat, mit Sperren für viele Jahre. " Vor dieser Studie , wussten wir nicht, dass die SCN war der Ort , wo der Rückgang auftritt. "

In einer technischen Meisterleistung , das Forschungsteam erfolgreich elektrische Aktivität aufgezeichnet aus das Gehirn die SCN - nicht in einer Petrischale , aber in lebenden Tieren . Die Forschung ist das erste Mal, dass dies bei Tieren mittleren Alters erreicht und das erste Mal haben Wissenschaftler die zentrale biologische Uhr des Alterns Tiere in Aktion sah . Die Studie wurde in der veröffentlicht am 13. Juli Journal of Neuroscience, Der Zeitschrift der Gesellschaft für Neurowissenschaften .

Die Wissenschaftler untersuchten jungen Mäusen , die nur ein paar Monate alt war , und Mäusen mittleren Alters , die mehr als ein Jahr alt waren. SCN Gehirnzellen sind in der Nacht in jüngeren Tieren und jüngere Menschen während des Tages elektrisch aktiven und elektrisch schweigen , sagte der Forscher , aber dieser Unterschied mit dem Alter verringert.

" Die Veränderungen, die wir in der elektrischen Rhythmus zwischen den jungen und mittleren Alters Tiere, die sehr dramatisch sind beobachtet , auftreten, obwohl wir nicht sehen, signifikante Veränderungen in der zugrunde liegenden molekularen Rhythmus ", sagte Block . " Unsere Hypothese ist, dass die altersbezogenen Änderungen in der zirkadianen Zeitsteuerungssystem werden hauptsächlich auftretende , zumindest anfänglich , in der Höhe des elektrischen Ausgangssignal, vielleicht durch Veränderungen der Zellmembran Eigenschaften SCN Takt Zellen vermittelt . Dies ist gut Nachrichten, denn er zeigt , wo in der Zelle für die altersbedingte " Läsion " aussehen und hilft so zu informieren , welche Art von Maßnahmen zur Verfügung stellen können , um diese altersbedingte Defizite zu reduzieren. "

Block und Colwell vermuten, der Prozess ist ähnlich wie beim Menschen.

Der SCN hält das System von mehreren verteilten circadianen Oszillatoren synchron , aber Unterbrechungen in der SCN , um Schlafstörungen , sowie Störungen in Erinnerung, die Herz-Kreislauf -System und die körpereigene Immunantwort und des Stoffwechsels führen .

Der SCN , Block sagte , als schweres Pendel , das viele Lichtpendel( Oszillatoren ) , mit Gummibändern zwischen ihnen steuert vorstellen.

"Wenn der zentralen Takt schwächt , ist es wirkungsvoll wie das Bilden diese Gummibänder dünner und schwächer ", sagte Block . "Als die SCN Altersgruppen und diese Gummibänder schwächer werden , wird es schwer für den SCN , all diese anderen Oszillatoren synchronisieren. "

In den jungen Mäusen , fanden die Wissenschaftler hohe Aktivität während des Tages und viel niedrigere Aktivitätsniveaus während der Nacht. Bei Mäusen mittleren Alters , gab es nicht annähernd so groß ein Unterschied in der Aktivität zwischen dem Tag und der Nacht .

" Bei den Mäusen mittleren Alters , noch haben sie einen zirkadianen Rhythmus , aber die Amplitude reduziert wird ", sagte Block . "Während der Nachtzeit, wenn ein elektrischer Impuls Aktivitätsniveaus sind in der Regel relativ niedrig ist, die Pegel erhöht. Somit ist der Unterschied zwischen der höchsten Aktivität während der Tageszeit und der niedrigsten Aktivität während der Nacht in viel kleineren mittleren Alters Mäuse . "

Eine große Zahl von Menschen im Alter von 65 regelmäßig Schlaftabletten , aber die Auswirkungen der Einnahme solcher Pillen über viele Jahre , ist nicht bekannt , sagte Colwell , der hofft, dass die neue Forschung wird auf andere Möglichkeiten, um eine gute Nachtruhezu führen.

Colwell , Block und ihr Team planen, Follow-up- Forschung über Behandlungsmöglichkeiten, die die Funktion des circadianen Systems mit der Alterung zu verbessern konnte verfolgen. Sie untersuchen die spezifischen MembrankanalVeränderungen in der SCN , die für die elektrische Rhythmus zuständig sind und auch bei der circadianen Regulation des Herzens suchen und die Mechanismen der neuronalen Aktivität Rhythmen im SCN .

Ihre Forschung könnten neue Wege zur Steigerung der zirkadianen Ausgang führen . Es ist möglich , Colwell und Block sagte , könnte die relativ einfach Ansätzen von Vorteil sein , wie zum Beispiel die Ausübung früh am Morgen , bekommen regelmäßige Exposition gegenüber hellem Licht , Essen Mahlzeiten im Einklang Zeiten und bei Reisen , Essen Mahlzeiten auf der entsprechenden Ortszeit, unabhängig davon, ob man dann hungrig.

Mögliche Maßnahmen kann es sich um die Entdeckung Möglichkeiten, den Schlafzyklus des alternden Menschen und ihre Fähigkeit, besser in den Griff Zeitzonenänderungenzu verbessern, etwa durch die Förderung der Amplitude des SCN . New pharmazeutischen Ansätze entwickelt werden , sagte der Wissenschaftler . Zukünftige Forschung kann zeigen, welche Ansätze wahrscheinlich am effektivsten sind .

Co -Autoren der Studie führen Wissenschaftler Takahiro Nakamura , ein ehemaliger UCLA Postdoc-Stipendiat in Colwell und Block- Labor , der derzeit an der Fakultät von Japans Teikyo Heisei University; Takashi Kudo , ein UCLA Postdoc-Stipendiat ; und Tamara Cutler, ein UCLA Undergraduate-Studenten , die in Colwell und Block- Labor arbeitet .

Die Forschung wurde von der National Institutes of Health und von UCLA finanziert.

Folgen für Patienten mit neurologischen Störungen wie Parkinson-

In Verbindung stehende Forschung, Colwell und seine Kollegen haben dokumentiert, dass ähnlich denen, die , wie wir altern auftreten ändert sich auch in Mausmodellen von neurodegenerativen Erkrankungen wie auftreten Huntington-Krankheit und Parkinson-Krankheit .

" Mit vielen neurologischen Erkrankungen , Patienten haben eine harte Zeit in der Nacht schlafen und wach zu bleiben während des Tages ", sagte Colwell , der ein Postdoktorand in Block Labor an der Universität von Virginia war in den frühen 1990er Jahren. " Eine der wichtigsten klinischen Beschwerden der Patienten mit der Huntington-Krankheit und Parkinson-Krankheit ist sie kann nicht schlafen und reagieren nicht gut auf Schlaftabletten. Wir denken, die gleiche Funktionsstörung wir mit der normalen Alterung tritt viel früher und stärker mit diesen Patienten , und wir hoffen, dass die Behandlungsstrategien entwickeln wir für das Altern kann angewendet werden, um Patienten mit neurodegenerativen Erkrankungen sowie zu helfen. Wenn wir lernen , was schief läuft , dann können wir in der Lage, Anwendungen zu entwickeln. "

Colwell Forschung über die Huntington-Krankheit wurde zu Beginn dieses Jahres in der Fachzeitschrift Experimentelle Neurologie ,und seine Forschung über Parkinson zur Veröffentlichung in der gleichen Zeitschrift angenommen.

Bachelor- Arbeiten im Labor von Colwell und Block-

Tamara Cutler, ein UCLA senior Hauptfach Neurowissenschaften und physiologischen Wissenschaft, Co-Autor der neuen SCN Forschung. Also, was ist es wie für ein Bachelor- Forschung mit namhaften Wissenschaftlern, darunter die Universität Kanzler zu führen?

"Die Arbeit im Labor von Professor Colwell und Kanzler -Block ist lohnend , anspruchsvoll und von unschätzbarem Wert ", sagte Cutler . "Ich trat dem Labor mit den üblichen Buchwissen eines Life Sciences Student, eine nahezu grenzenlose Begeisterung für Forschung und einer Liebe für das Lösen von Rätseln aller Art. Professor Colwell , Kanzler Block, die Postdocs ( Morgendämmerung Loh und Takshi Kudo ) und dem Diplom- Studenten aller investierte Zeit in meiner Ausbildung und mir viele fantastische Möglichkeiten , um eine starke Kombination von Fähigkeiten zu entwickeln.

" Seit seinem Eintritt in das Labor , habe ich zahlreiche Techniken gelernt und wurde erlaubt, meine eigene Experimente von Anfang bis Ende durchzuführen, während der Arbeit an meinem Abschlussarbeit . Ich habe als ein wertvolles Mitglied der Labor behandelt und wurden aufgefordert, intellektuellen Beiträge zu machen, unsere Forschung, die ich bin sicher, hat meinen Wachstum als Wissenschaftler beschleunigt. Gewährung einer Mitautorschaft an diesem Manuskript als Student ist sehr bedeutungsvoll für mich , da es nicht aus leicht hier übergeben.

" Dr. Colwell und Kanzler -Block sind wirklich außergewöhnlichen Wissenschaftler und renommierte Persönlichkeiten in der circadianen Forschung , und es war mir eine große Ehre, von ihnen zu lernen . Ich weiß, dass meine Zeit hier in der Colwell - Block- lab hat mich von jemanden verwandelt , die nur lernt die Wissenschaft in jemandem, der tatsächlich die Wissenschaft tun kann. ich habe noch Jahre der Ausbildung haben vor uns, aber die Reise war bisher unbezahlbar. "

Quelle:
Stuart Wolpert
Universität von Kalifornien - Los Angeles