Nuove prove di declino relativo all'età in master orologio circadiano del cervello

Aprile 4, 2016 Admin Salute 0 1
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"L'invecchiamento ha un profondo effetto sui tempi circadiani", ha detto Block, professore di psichiatria e scienze biobehavioral e della scienza fisiologica. "E 'molto chiaro che i sistemi circadiani animali cominciano a deteriorarsi con l'età, e gli esseri umani hanno enormi problemi con la qualità del loro sonno come l'età, difficoltà ad adattarsi ai cambiamenti di fuso orario e difficoltà a svolgere lavoro a turni, così come meno vigilanza da sveglio. C'è un vero e proprio cambiamento del ciclo sonno-veglia.

"La domanda è, quali cambiamenti nel sistema nervoso alla base di tutto questo? Questo documento suggerisce una causa primaria di almeno alcuni di questi cambiamenti è una riduzione della ampiezza dei segnali ritmici dal SCN".




Il SCN, situato nell'ipotalamo, è l'orologio circadiano centrale negli esseri umani e altri mammiferi e non solo controlla la temporizzazione del ciclo sonno-veglia, ma anche molti altri processi ritmici e non ritmiche nel corpo.

Il team di ricerca ha esaminato l'UCLA SCN in topi e ha scoperto che, mentre i ritmi di attività neurali critiche erano già interrotti nella mezza età, i meccanismi molecolari che generano questi ritmi non sono stati significativamente modificati.

"Questi risultati indicano che le uscite del orologio circadiano centrale iniziano a diminuire nella mezza età e suggeriscono che lo stesso può essere vero negli esseri umani", ha detto il co-autore Christopher Colwell, professore UCLA di psichiatria e scienze biobehavioral che ha condotto la ricerca con blocco per molti anni. "Prima di questo studio, non sapevamo che il SCN era il luogo in cui si verifica il declino."

In un tour de force tecnico, il team di ricerca ha registrato con successo l'attività elettrica da SCN del cervello - non in una capsula di Petri, ma negli animali viventi. La ricerca segna la prima volta che questo è stato realizzato negli animali di mezza età e la prima volta gli scienziati hanno guardato l'orologio centrale biologico dell'invecchiamento animali in azione. Lo studio è stato pubblicato il 13 luglio a Journal of Neuroscience, la rivista della Society for Neuroscience.

Gli scienziati hanno studiato topi giovani, che erano solo pochi mesi di vita, e topi di mezza età, che erano più di un anno. Cellule cerebrali SCN sono elettricamente attivi durante il giorno ed elettricamente in silenzio durante la notte negli animali più giovani e le persone più giovani, i ricercatori hanno detto, ma la differenza si riduce con l'invecchiamento.

"I cambiamenti che abbiamo osservato nel ritmo elettrico tra i giovani e di mezza età gli animali, che sono abbastanza drammatico, si verificano anche se non vediamo cambiamenti significativi nel ritmo molecolare sottostante," Block detto. "La nostra ipotesi è che i cambiamenti legati all'età nel sistema di temporizzazione circadiano sono principalmente verificano, almeno inizialmente, a livello di segnalazione dell'uscita elettrica, forse mediata dai cambiamenti nelle proprietà membrana cellulare delle cellule dell'orologio SCN. Questo è un bene notizie, perché indica dove nella cella per cercare l'età-correlate 'lesioni' e, quindi, aiuta a informare che tipo di misure possono essere disponibili per ridurre questi deficit legati all'età. "

Blocco e Colwell sospetto il processo è simile negli esseri umani.

Il SCN mantiene il sistema di più oscillatori circadiani distribuiti in sincronia, ma interruzioni nel SCN portare a sonno interrotto, così come la disfunzione nella memoria, il sistema cardiovascolare, e la risposta immunitaria del corpo e il metabolismo.

Il SCN, Block ha detto, può essere immaginato come un pesante pendolo che controlla molti pendoli leggeri (oscillatori), con elastici tra di loro.

"Se l'orologio centrale si indebolisce, è efficace come fare quei elastici più sottile e più debole," Block detto. "Quando le età SCN e quelli elastici diventano più deboli, diventa difficile per il SCN per sincronizzare tutti questi altri oscillatori."

Nei giovani topi, gli scienziati hanno trovato alti livelli di attività durante il giorno e livelli di attività molto più bassi durante la notte. Nei topi di mezza età, non c'era quasi come grande una differenza di attività tra il giorno e la notte.

"Nei topi di mezza età, hanno ancora un ritmo circadiano, ma l'ampiezza è ridotta," Block detto. "Durante le ore notturne, quando i livelli di attività impulsi elettrici sono generalmente piuttosto bassa, i livelli sono aumentati. Pertanto, la differenza tra i più alti livelli di attività durante il giorno e più bassi livelli di attività durante la notte è molto più piccolo nel mezzo età topi. "

Un gran numero di persone di età superiore ai 65 assumono regolarmente sonniferi, ma gli effetti di prendere tali pillole per molti anni non è noto, ha detto Colwell, che spera la nuova ricerca porterà ad altre opzioni per ottenere un sonno della buona notte.

Colwell, Block e il loro piano di squadra per perseguire la ricerca di follow-up sulle opzioni di trattamento che potrebbe migliorare la funzione del sistema circadiano con l'invecchiamento. Si stanno studiando i cambiamenti specifici canali della membrana del SCN che sono responsabili per il ritmo elettrico e sono anche guardando la regolazione circadiana del cuore e dei meccanismi sottostanti ritmi di attività neurali nel SCN.

La loro ricerca potrebbe potenzialmente portare a nuovi modi di aumentare l'output circadiano. E 'possibile, Colwell e Block detto, che relativamente semplici approcci potrebbe essere utile, ad esempio esercitando la mattina presto, ottenendo regolare esposizione alla luce intensa, mangiare pasti in orari compatibili e, quando si viaggia, mangiare pasti al tempo locale adeguato, indipendentemente dal fatto che si è poi fame.

Possibili interventi possono comportare scoprendo modi per migliorare il ciclo del sonno delle persone anziane e la loro capacità di gestire meglio i cambiamenti di fuso orario, forse aumentando l'ampiezza del SCN. Nuovi approcci farmaceutiche possono essere sviluppati, gli scienziati hanno detto. La ricerca futura potrebbe rivelare che gli approcci sono suscettibili di essere più efficaci.

Co-autori dello studio incluso scienziato di punta Takahiro Nakamura, ex studioso di postdottorato UCLA in laboratorio Colwell e blocco di, che è attualmente alla facoltà di Teikyo Heisei dell'Università del Giappone; Takashi Kudo, uno studioso postdottorato UCLA; e Tamara Cutler, uno studente universitario UCLA che lavora in Colwell e blocco del laboratorio.

La ricerca è stata finanziata dal National Institutes of Health e dalla UCLA.

Implicazioni per i pazienti con disturbi neurologici come il Parkinson

In ricerche collegate Colwell ei suoi colleghi hanno documentato che cambia simili a quelli che si verificano con l'avanzare dell'età verificarsi anche in modelli murini di malattie neurodegenerative come il morbo di Huntington e il morbo di Parkinson.

"Con molti disturbi neurologici, i pazienti hanno difficoltà a dormire durante la notte e rimanere svegli durante il giorno", ha detto Colwell, che era un borsista postdottorato nel laboratorio del blocco nei primi anni 1990 presso l'Università della Virginia. "Una delle principali lamentele cliniche dei pazienti con malattia di Huntington e il morbo di Parkinson è che non riesce a dormire e non rispondono bene ai sonniferi. Pensiamo che la stessa disfunzione vediamo con il normale invecchiamento si verifica molto prima e più severamente con questi pazienti, e noi sperano che le strategie di trattamento che sviluppiamo per l'invecchiamento possono essere applicati per aiutare i pazienti con malattie neurodegenerative così. Se impariamo che cosa sta andando male, allora potremmo essere in grado di sviluppare trattamenti. "

La ricerca di Colwell sulla malattia di Huntington è stato pubblicato all'inizio di quest'anno sulla rivista Experimental Neurology, e la sua ricerca sul Parkinson è stato accettato per la pubblicazione sulla stessa rivista.

Lavori di laurea in laboratorio di Colwell e Block

Tamara Cutler, un laureando anziano UCLA in neuroscienze e scienze fisiologiche, co-autore della nuova ricerca SCN. Così che cosa è come per uno studente di condurre ricerche con illustri scienziati, tra cui il cancelliere dell'università?

"Lavorare nel laboratorio del professor Colwell e Cancelliere blocco è stato gratificante, esigente e inestimabile", ha detto Cutler. "Sono entrato nel laboratorio con la consueta conoscenza libro di uno studente di scienze della vita, un entusiasmo quasi sconfinato per la ricerca e un amore per risolvere i puzzle di ogni genere. Il professor Colwell, Cancelliere di blocco, i dottori di ricerca (Alba Loh e Takshi Kudo) e il laureato tutti gli studenti hanno investito tempo nella mia formazione e mi ha fornito molte fantastiche opportunità di sviluppare una forte serie di competenze.

"Da quando è entrato nel laboratorio, ho imparato numerose tecniche e stato permesso di esercitare le mie esperimenti dall'inizio alla fine mentre si lavora su mia tesi onori. Sono stato trattato come un membro importante del laboratorio e sono stati incoraggiati a fare contributi intellettuali per la nostra ricerca, che sono certo ha notevolmente accelerato la mia crescita come scienziato. Essere concesso un co-autore di questo manoscritto, come studente universitario è molto significativo per me, perché non è distribuito leggermente qui.

"Dr. Colwell e Cancelliere Block sono scienziati davvero straordinari e figure celebri della comunità di ricerca circadiano, ed è stato il mio grande privilegio di imparare da loro. So che il mio tempo qui in laboratorio Colwell-Block mi ha trasformato da qualcuno che semplicemente impara la scienza in qualcuno che può effettivamente fare scienza. Ho ancora anni di formazione in vista, ma il cammino finora è stato impagabile. "

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