Aktivitas otak berperan dalam penuaan dan umur panjang manusia
Untuk pertama kalinya, para ilmuwan telah menunjukkan bahwa aktivitas otak memiliki pengaruh yang signifikan terhadap masa hidup manusia. Dalam sebuah studi baru, mereka menunjukkan bagaimana aktivitas saraf lebih tinggi pada individu dengan masa hidup yang lebih pendek dan lebih rendah pada mereka yang hidup lebih lama.
Baru-baru ini Alam Makalah, para peneliti dari Harvard Medical School di Boston, MA, melaporkan bagaimana mereka menemukan ciri khas umur panjang manusia dalam gen korteks serebral otak.
Tanda tangan yang mereka temukan adalah pola ekspresi gen yang "ditandai dengan penurunan regulasi gen yang terkait dengan eksitasi saraf dan fungsi sinaptik," tulis para penulis.
Aktivitas saraf berkaitan dengan jumlah sinyal - dalam bentuk arus listrik dan pemancar lainnya - yang terjadi di otak. Aktivitas saraf yang terlalu banyak, atau eksitasi berlebihan, dapat muncul dalam berbagai cara, seperti kedutan otot atau perubahan suasana hati.
Untuk penelitian tersebut, para peneliti melakukan eksperimen seluler, genetik, dan molekuler pada cacing. Mereka juga menganalisis tikus dengan gen yang diubah dan memeriksa jaringan otak dari orang-orang yang berusia lebih dari 100 tahun ketika mereka meninggal.
Tes ini mengungkapkan tidak hanya bahwa mengubah aktivitas saraf dapat memengaruhi rentang hidup, tetapi juga memberi petunjuk tentang proses molekuler yang mungkin terlibat.
“Aspek yang menarik dari temuan kami,” kata penulis studi senior Bruce A. Yankner, seorang profesor genetika dan neurologi di Harvard Medical School, “adalah bahwa sesuatu yang sementara keadaan aktivitas sirkuit saraf dapat memiliki konsekuensi yang sangat luas untuk fisiologi dan rentang hidup. "
Pengaruh molekuler umur panjang
Para ilmuwan telah mengetahui selama beberapa waktu bahwa aktivitas saraf memengaruhi berbagai kondisi, termasuk epilepsi dan demensia. Namun, sementara beberapa penelitian pada hewan menunjukkan efek penuaan, tidak jelas sampai sekarang apakah pengaruh ini mungkin juga meluas ke manusia.
Pemberian sinyal oleh hormon insulin dan insulin-like growth factor (IGF) sudah dikenal sebagai pemberi pengaruh molekuler untuk umur panjang. Para ilmuwan juga percaya bahwa ini adalah jalur pensinyalan yang sama dengan yang dilakukan oleh pembatasan kalori.
Penemuan baru mengungkapkan bahwa eksitasi saraf juga mempengaruhi umur panjang melalui jalur pensinyalan insulin dan IGF ini. Kuncinya terletak pada faktor transkripsi yang disebut REST.
Faktor transkripsi adalah protein yang menghidupkan dan mematikan gen, yaitu, mereka mengontrol ekspresi gen. Dengan cara ini, urutan gen yang sama dapat memiliki efek yang sangat berbeda dalam sel, bergantung pada mana yang aktif dan mana yang tidak.
Hal ini sebagian besar disebabkan oleh faktor transkripsi dan kendali mereka atas ekspresi gen sehingga sel-sel manusia dan organisme maju lainnya memiliki begitu banyak repertoar reaksi genetik terhadap lingkungan mereka.
Dalam penelitian sebelumnya, Prof. Yankner dan timnya telah menunjukkan bahwa REST membantu melindungi otak dari efek stres yang merusak sel saraf, seperti yang menyebabkan demensia.
REST menekan aktivitas saraf
Dalam studi baru, para peneliti menemukan bahwa REST juga menekan aktivitas saraf pada model hewan mulai dari cacing hingga mamalia. Faktor transkripsi tampaknya menekan gen yang memiliki peran sentral dalam eksitasi saraf.
Gen ini mengontrol saluran ion, reseptor pembawa pesan kimiawi, dan komponen yang membentuk sinapsis, yang merupakan struktur yang memungkinkan sel untuk menyampaikan pesan satu sama lain.
Para peneliti menjalankan tes di mana mereka memblokir REST - atau faktor transkrip yang setara - pada berbagai model hewan. Tes ini tidak hanya menghasilkan aktivitas saraf yang lebih tinggi tetapi juga memperpendek masa hidup hewan.
Sebaliknya, meningkatkan tingkat REST memiliki efek sebaliknya - hal itu menyebabkan aktivitas saraf yang lebih rendah dan masa hidup yang lebih lama.
Tes sel dari jaringan otak manusia postmortem juga mengungkapkan bahwa individu yang masa hidupnya telah melebihi 100 tahun memiliki tingkat REST yang secara signifikan lebih tinggi di dalam nukleusnya dibandingkan dengan mereka yang rentang hidupnya 20-30 tahun lebih pendek.
Efek aktivitas saraf yang lebih rendah, pada gilirannya, mengaktifkan kelompok protein lain yang disebut faktor transkripsi dahi yang memengaruhi umur panjang melalui jalur pensinyalan insulin dan IGF di banyak organisme.
Prof Yankner menyarankan bahwa mungkin ada faktor genetik dan lingkungan di balik variasi aktivitas saraf pada manusia.
Dia dan timnya mengusulkan bahwa, ketika ditambahkan ke temuan sebelumnya tentang peran yang dimainkan REST dalam kondisi yang merusak otak seperti demensia, hasil baru tersebut seharusnya memacu minat dalam mengembangkan obat yang menargetkan protein.
Dia memperingatkan, bagaimanapun, bahwa studi mereka tidak mengklarifikasi apakah kepribadian, pemikiran, atau perilaku orang, dapat mempengaruhi masa hidup mereka.
"Bidang penelitian masa depan yang menarik adalah menentukan bagaimana temuan ini berkaitan dengan fungsi otak manusia tingkat tinggi."
Prof Bruce A. Yankner
