Envelliment cel·lular cerebral induït per radiacions ionitzants i possibles mecanismes moleculars subjacents Part 1
Apr 23, 2024
Resum:
L'envelliment de la població s'està produint ràpidament a tot el món, desafiant l'economia global i els serveis sanitaris. L'envelliment del cervell és un contribuent important a diversos trastorns neurològics i neuropsicològics relacionats amb l'edat, com ara la malaltia d'Alzheimer i la malaltia de Parkinson.
A mesura que l'envelliment de la població s'accelera, la gent presta cada cop més atenció a la relació entre l'envelliment del cervell i la memòria. Segons la investigació, el cervell humà perd gradualment algunes funcions durant l'envelliment, especialment la memòria. Aleshores, quina és la relació entre l'envelliment del cervell i la memòria?
En primer lloc, l'envelliment cerebral no és un problema al qual s'enfronten tothom. Podem retardar el procés d'envelliment del cervell mitjançant un estil de vida saludable. Està científicament demostrat que fer exercici, mantenir uns bons hàbits alimentaris i participar en un entrenament cognitiu regular poden tenir un impacte positiu en la salut del cervell i promoure la proliferació i les connexions de les neurones.
A més, també podem provar alguns mètodes específics per millorar la memòria. Per exemple, podem enfortir la memòria revisant diverses vegades, utilitzant associacions i creant un sentit del llenguatge. Aquests mètodes ens poden ajudar a activar àrees relacionades amb la memòria com l'hipocamp i l'amígdala del cervell, i millorar l'eficiència de la nostra memòria.
A més, també podem fer un ús adequat dels mitjans tècnics per a l'entrenament de la memòria. Diversos jocs, aplicacions i eines de memòria ens poden ajudar a millorar la memòria i la concentració, com ara Flipd, BrainHQ, Elevate, etc. Aquestes aplicacions i eines utilitzen les darreres investigacions en ciències cognitives per crear programes d'entrenament de memòria personalitzats adaptats a les nostres necessitats i interessos.
Amb tot, l'impacte de l'envelliment del cervell en la memòria no ens ha d'espantar. Sempre que ens adherim a un estil de vida saludable, ens centrem en l'entrenament cognitiu i provem diversos mètodes per millorar la memòria, podem retardar de manera efectiva el procés d'envelliment del cervell, millorar la nostra memòria i concentració i gaudir d'una vida més saludable i satisfactòria. Es pot veure que hem de millorar la memòria, i Cistanche deserticola pot millorar significativament la memòria perquè Cistanche deserticola és un material medicinal tradicional xinès que té molts efectes únics, un dels quals és millorar la memòria. L'eficàcia de Cistanche deserticola prové dels múltiples ingredients actius que conté, com l'àcid tànic, polisacàrids, glicòsids flavonoides, etc. Aquests ingredients poden promoure la salut del cervell a través de diverses vies.
Feu clic a Coneix 10 maneres de millorar la memòria
Diversos factors extrínsecs, com l'exposició a radiacions ionitzants, poden accelerar la senescència. Múltiples estudis humans i animals han informat que l'exposició a radiacions ionitzants pot tenir efectes variats sobre l'envelliment dels òrgans i conduir a la prolongació o escurçament de la vida útil en funció de la dosi de radiació o la taxa de dosi.
Aquest article revisa els efectes de la radiació sobre l'envelliment de diferents tipus de cèl·lules cerebrals, incloses les neurones, la micròglia, els astròcits i les cèl·lules endotelials cerebrals. A més, es discuteixen els mecanismes moleculars rellevants. En general, aquesta revisió destaca com la senescència induïda per la radiació en diferents tipus de cèl·lules pot conduir a l'envelliment del cervell, que podria provocar el desenvolupament de diversos trastorns neurològics i neuropsicològics.
Per tant, el tractament dirigit a l'estrès oxidatiu induït per la radiació i la neuroinflamació pot prevenir l'envelliment cerebral induït per la radiació i els trastorns neurològics i neuropsicològics que pot causar.
Paraules clau: radiacions ionitzants; envelliment; cervell; estrès oxidatiu; disfunció mitocondrial; Dany a l'ADN.
1. Introducció
Actualment, l'envelliment de la població mundial s'està produint a un ritme sense precedents. Hi ha hagut un canvi demogràfic cap a una població més gran, i això pot tenir conseqüències de gran abast. L'envelliment de la població es considera una crisi des d'una perspectiva econòmica i sanitària global [1].
En la majoria de les espècies, l'etapa geriàtrica de la vida implica el deteriorament dels mecanismes d'adaptació i d'autoequilibri, que condueix a una major susceptibilitat a la pressió ambiental o interna, malalties i mortalitat [2].
En humans, l'envelliment s'associa amb un deteriorament cognitiu i físic progressiu, així com un risc creixent de malalties com les malalties neurodegeneratives. La discapacitat i la morbiditat relacionades amb l'edat afecten negativament la qualitat de vida humana, augmentant finalment el risc de mortalitat i provocant problemes a nivell individual, familiar i comunitari [3].
L'envelliment del cervell, que implica complexos mecanismes cel·lulars i moleculars que finalment condueixen al declivi cognitiu, és el principal contribuent a la neurodegeneració [4].
L'envelliment provoca un deteriorament gradual de la capacitat funcional del cervell, la qual cosa comporta un deteriorament de l'aprenentatge i la memòria, dèficits d'atenció, velocitat de presa de decisions reduïda i alteració de la coordinació sensorial i motora [5].
El deteriorament de la funció cerebral relacionat amb l'edat es produeix gairebé paral·lel al deteriorament funcional d'altres sistemes d'òrgans, i la disminució del rendiment s'accelera significativament després dels 50 anys [6].
No obstant això, les alteracions relacionades amb l'envelliment en la integritat cel·lular i les vies moleculars es comparteixen entre els teixits, inclòs el cervell [7]. Aquestes alteracions inclouen la disfunció mitocondrial; acumulació intracel·lular de dany oxidatiu a macromolècules; desregulació del metabolisme energètic; deficiències en l'eliminació de residus cel·lulars (funcions d'autofàgia-lisosoma i proteasoma), senyals de resposta adaptativa a l'estrès i reparació de l'ADN; i inflamació. A més, també s'observa una activitat anormal de la xarxa neuronal, un processament alterat de Ca2+ a les neurones i una neurogènesi reduïda al cervell envellit [8,9].
Tots els organismes vius envelleixen i estan exposats a radiacions ionitzants (IR) durant tota la seva vida. Diversos estudis han relacionat la IR amb l'envelliment accelerat [10]. Kuzmic et al. van utilitzar glp-1 Caenorhabditis elegans estèril per avaluar l'impacte de la radiació gamma crònica en la vida útil i van confirmar que la IR pot accelerar l'envelliment [11]. Se sap que l'exposició a IR provoca una àmplia gamma de canvis fisiològics.
La IR pot provocar ruptures de doble cadena d'ADN (DSB), que causen danys a l'ADN d'inestabilitat genètica i estrès oxidatiu, donant lloc a la senescència de les cèl·lules endotelials del cervell i la mort cel·lular [12,13]. La senescència cel·lular, l'estat irreversible d'estancament del creixement, ens pot ajudar a entendre la rellevància de l'envelliment per a diversos altres processos biològics, des del desenvolupament embrionari fins a la reparació de teixits i malalties relacionades amb l'envelliment [14,15].
L'exposició a dosis altes pot causar una malaltia aguda per radiació, mentre que l'exposició prolongada a la radiació a dosis baixes sovint provoca trastorns crònics com ara malalties neurodegeneratives. Tot i que els efectes nocius de la IR d'alta dosi/taxa de dosi sobre la salut humana estan ben establerts, l'efecte de l'exposició a dosis baixes/taxa de dosi sovint es passa per alt malgrat la seva naturalesa omnipresent.
L'ús de la IR en el diagnòstic mèdic i el tractament del càncer ha augmentat significativament. En conseqüència, els residus nuclears dels hospitals representen aproximadament el 14% de l'exposició total anual a la radiació del món [16].
Diversos estudis han demostrat que l'exposició a llarg termini a dosis baixes d'IR en laboratoris de cateterisme augmenta el risc de malalties cardiovasculars, cosa que indica que provoca un millor envelliment vascular i una aterosclerosi precoç [17].
Més del 50% dels pacients amb càncer seran tractats amb radioteràpia. La radioteràpia matarà el teixit tumoral alhora que danyarà els teixits normals circumdants, donant lloc a la toxicitat per radiació. [18]. La radioteràpia exposa tant el teixit tumoral com la IR sana circumdant, causant danys a l'ADN, que desencadena la resposta al dany de l'ADN (DDR). En aquesta reacció, la radiació ionitzant farà que el cicle cel·lular s'atura i provoqui danys cel·lulars, i després aquestes cèl·lules danyades es repararan automàticament. Si l'ADN es repara completament, aquestes cèl·lules es poden recuperar com abans.
Tanmateix, quan els factors interns i externs afecten la capacitat de reparació de l'ADN, es produirà la senescència (és a dir, l'aturada permanent del cicle cel·lular) o la mort cel·lular (com l'apoptosi o el desastre mitòtic). [19,20]. A més, com que sovint es requereix IR per obtenir imatges d'alta resolució durant la neuroimatge, s'ha d'examinar la contribució de la IR a dosis baixes/taxa de dosi a les malalties neurodegeneratives [21].
L'exposició a la radiació, especialment l'exposició a la radiació natural, es produeix en la vida humana diària. Alguns elements radioactius de l'escorça terrestre com l'urani (238U), el potassi (40K), el tori (232T) i els seus productes radioactius de desintegració, per exemple, el radó (222Rn) i el radi (226Ra) actuen com a fonts naturals d'exposició a la radiació [22]. ].
Les àrees amb alts nivells de radiació de fons es consideren ideals per investigar els efectes a llarg termini de l'exposició crònica de radiació a dosis baixes en humans [23]. S'han realitzat alguns estudis sobre alta radiació natural de fons al Brasil, la Xina, l'Índia i l'Iran [24–26]. L'exposició a dosis altes de radiació pot causar càncer.
A més, val la pena assenyalar que l'alta radiació natural de fons observada a Yangjiang, Xina, també augmenta la incidència d'algunes malalties no cancerígenes, com ara la tuberculosi, les malalties digestives i les malalties cerebrovasculars. [27]. L'elevada radiació natural de fons en el medi ambient es pot considerar un tipus de contaminació natural. Pot arribar al cos humà a través de fonts internes i externes, i pot danyar l'ADN humà.
A més, la radiació natural de fons també entra a l'ecosistema a través d'activitats humanes, afectant la salut i la qualitat de vida de les persones que resideixen en zones amb alta radiació natural de fons. varietat de malalties en individus exposats a totes les regions contaminades avaluades.
En particular, es van observar alteracions del sistema nerviós central (SNC), que van resultar en una disfunció neurocognitiva induïda per la irradiació, en molts individus [28]. A més, els liquidadors de Chornobyl supervivents van mostrar signes d'inflamació que es podrien associar amb un envelliment prematur [29]. Les alteracions del sistema immunitari induïdes per la radiació contribueixen importants als canvis fisiològics que es produeixen poc després de l'exposició a la radiació i s'han implicat en efectes retardats de la radiació com el desenvolupament del tumor i l'envelliment precoç [30].
L'exposició crònica a dosis baixes d'IR pot accelerar l'envelliment dels vasos sanguinis, inclosos els vasos cerebrals. S'ha demostrat que això es correlaciona amb l'encefalopatia relacionada amb l'edat en individus majors de 40 anys, així com amb l'aterosclerosi sistèmica [31,32].
Dels 306 treballadors exposats a l'accident nuclear de Chornobyl examinats en un estudi anterior, el 81% i el 77% dels homes i dones, respectivament, presentaven signes d'envelliment accelerat.
A més, els menors de 45 anys semblaven ser més susceptibles a l'envelliment accelerat induït per la radiació [33]. En els humans, la sensibilitat a la radiació disminueix amb l'edat fins que un individu madura. Tanmateix, aquesta sensibilitat augmenta en la vellesa.
Les dades experimentals d'animals també donen suport a la teoria que la IR indueix l'envelliment. Brizzee va observar que amb l'edat, es produeixen alguns canvis en l'escorça cerebral dels micos Rhesus i rates albines [34].
Les anàlisis dels perfils transcriptòmics dels cervells murins van revelar que les respostes moleculars observades hores després de la irradiació de dosis baixes de tot el cos (100 mGy) eren similars a les associades amb el deteriorament cognitiu prematur, la malaltia d'Alzheimer i diversos trastorns neuropsiquiàtrics [35,36]. Els perfils transcriptòmics de la microglia obtinguts un dia i un mes després de la irradiació també eren similars als observats durant l'envelliment, cosa que apunta als efectes de millora de l'envelliment de la radiació [37].
La irradiació in vitro a dosis altes (2-8 Gy) de cèl·lules endotelials cerebrovasculars primàries en rates promou un fenotip secretor associat a l'envelliment, caracteritzat per la regulació a l'alça de citocines i quimiocines proinflamatòries, incloses IL{4}, IL{5} } i MCP-1 [38].
S'ha informat que la IR augmenta la senescència cel·lular i la -galactosidasa (SA- -Gal) i els gens específics de la senescència (p16, p12 i Bcl-2) s'han expressat molt a la medul·la òssia irradiada. macròfags derivats [39]. Aquestes troballes corroboren les proves in vivo que apunten als efectes potencials que indueixen la senescència de la radiació a les cèl·lules endotelials dels vasos sanguinis cerebrals.
En conjunt, està clar que els efectes biològics de l'exposició a infrarrojos, no limitats a l'estrès oxidatiu, dany cromosòmic, apoptosi, fracàs de cèl·lules mare i inflamació, contribueixen a l'envelliment accelerat [40]. A més, la contribució de l'exposició IR al desenvolupament de condicions no malignes com les malalties neurodegeneratives també s'està fent evident a través d'estudis epidemiològics [21], i moltes afeccions mèdiques estan relacionades amb l'exposició a diferents tipus de radiació de baixa dosi/taxa de dosi (taula 1). .
En aquesta revisió, ens centrarem en l'impacte de la IR en l'envelliment cerebral, inclòs l'envelliment de diversos tipus de cèl·lules del SNC (micròglia, astròcits, cèl·lules endotelials cerebrals i neurones). A més, es discutiran els mecanismes moleculars rellevants i es proposaran futures direccions de recerca destinades a dilucidar el veritable impacte de l'envelliment cerebral induït per la radiació.
For more information:1950477648nn@gmail.com
