Miksi aivot ikääntyvät? Vastaus löytyy geeneistä
Aivot ikääntyvät aivan niin kuin kehon mikä tahansa muukin rakenne tai järjestelmä. On kuitenkin ihmisiä, joihin ajan kuluminen näyttää vaikuttavan enemmän kuin muihin. Emme tarkoita vain fyysisiä muutoksia. Joidenkin ihmisten kyvykkyys muuttuu myös. Miksi niin tapahtuu? Mikä vielä tärkeämpää; mitä voimme tehdä sen suhteen? Ovatko jotkut ihmiset vain alttiimpia ikääntymisen vaikutukselle? Onko olemassa keinoja, jotka auttavat hidastamaan aivojen ikääntymistä?
Vastaus aivojen ikääntymismysteeriin löytyy tietyistä geeneistä. Cambridgen Babraham Institute -laitoksen (Iso-Britannia) ja Rooman Sapienza -yliopiston (Italia) tutkijat löysivät vastaukset haudattuina aivojen sisäiseen genetiikkaan. Nämä geenit vaikuttavat kognitiivisen heikentymisen monimutkaiseen järjestelmään, joka ikääntymiseen liittyy.
Tiedämme jo paljon siitä, mitä aivojen ikääntyessä tapahtuu. Tiedämme esimerkiksi, että neuronit heikentyvät ja kuolevat tullakseen vain uusien korvaamiksi. Tätä prosessia helpottavat tietyt kantasolut, tarkemmin sanottuna hermosolut. Ne voivat syntyä uudelleen ja muodostaa uusia soluja.
Ajan kuluessa näistä soluista tulee vähemmän toiminnallisia. Se tarkoittaa sitä, että aivot eivät myöskään toimi niin hyvin. Mutta mikä saa nämä solut ikääntymään? Mitkä molekyylimuutokset ovat vastuussa niiden vähenemisestä? Nämä ovat kysymyksiä, joihin tutkijat ovat nyt onnistuneet vastaamaan.
Mitä tapahtuu kun aivot ikääntyvät?
Ennen kuin tutkimme sitä miksi aivot ikääntyvät, aiomme kertoa niiden koostumuksesta. Aivojen ikääntyminen on väistämätöntä, aina tiettyyn pisteeseen asti. Se ei kuitenkaan ole yhdenmukaista. Itse asiassa se vaikuttaa kaikkiin aivoihin eri tavalla. “Ikuisen nuoruuden” saavuttamiseksi paras vaihtoehto on estää tai viivästyttää aivoja ikääntymästä.
Ihmisaivot sisältävät noin 100 000 miljoonaa neuronia. Ne yhdistyvät toisiinsa biljooneilla synapseilla. Aivot muuttuvat elämän aikana enemmän kuin mikään muu kehonosa. Siitä hetkestä lähtien kun aivot alkavat kehittyä hedelmöityksen kolmannesta viikosta vanhukseksi asti, muuttuvat myös niiden monimutkainen rakenne ja toiminnot.
Elämän ensimmäisten vuosien aikana lapsen aivot luovat yli miljoona uutta hermosolua sekunnissa. Aivojen koko nelinkertaistuu esikoulun aikana. Noin 6 vuoden iässä aivot saavuttavat noin 90 % niiden täydestä aikuiskoosta.
Etuaivolohkot, jotka ovat vastuussa asioista kuten suunnittelusta, toiminnallisesta muistista sekä impulssien hallinnasta, ovat aivojen viimeisimpänä ikääntyvien alueiden joukossa. Itse asiassa on mahdollista, että ne eivät kehity täysin ennen 35 vuoden ikää.
Mutta kun ne saavuttavat tuon pisteen, alkaa ikääntyminen. Kun ikäännymme, alkavat kehontoimintomme heikentyä asteittain. Aivot eivät ole poikkeus. Tavallinen ikääntyminen tuo joitakin muutoksia muistiin.
Tavallinen ikääntyminen aiheuttaa näitä yleisiä vaikutuksia muistiin:
- Vaikeuksia oppia uusia asioita: uuden tiedon muistaminen voi viedä pidempään.
- Monien asioiden tekemisestä yhtä aikaa voi tulla vaikeaa. Hidas prosessoiminen voi tehdä samanaikaisten tehtävien tekemisestä vaikeasti prosessoitavia ja suunniteltavia.
- Nimien ja numeroiden muistamisesta tulee vaikeampaa. Strateginen muisti, joka auttaa muistamaan nimiä ja numeroita, alkaa heikentyä 20 vuoden iässä.
- Tapaamisia on vaikeampi muistaa.
Jotkin tutkimukset osoittavat, että kolmasosalla vanhuksista on vaikeuksia deklaratiivisen muistin kanssa (tosiasioiden tai tapahtumien muistojen muistaminen). Toiset tutkimukset osoittavat, että viidesosa 70-vuotiaista ihmisistä onnistuu kognitiivisissa testeissä aivan yhtä hyvin kuin 20-vuotiaat.
Ikääntyvien aivojen yleisiä muutoksenkohteita ovat:
- Aivomassa. Etuaivolohko ja aivoturso. Nämä aivojen alueet vaikuttavat parempaan aivojen toimintaan ja uusien muistojen kodifiointiin. Nämä muutokset alkavat 60 tai 70 vuoden iässä.
- Aivokuoren tiheys. Kuoren ulkoinen pinta ohenee synaptisten yhteyksien vähenemisen takia. Harvemmat yhteydet saattavat aiheuttaa hitaampaa kognitiivista prosessointia.
- Valkea aine. Valkea aine koostuu myeliinityppisistä hermosyistä, jotka kerääntyvät yhteen ja välittävät hermosignaaleja aivosolujen kanssa. Tutkijat uskovat, että myeliini vähenee iän myötä. Sen tuloksena kognitiivinen toiminta hidastuu.
- Hermojen välittäjäaine. Tutkijat ehdottavat, että aivot tuottavat vähemmän kemiallisia viestejä ikääntymisen myötä. Tämä dopamiinin, asetylkoliinin, serotoniinin ja norepinepfriinin väheneminen voi vaikuttaa merkittävästi muistinmenetykseen. Se voi myös olla osallisena lisääntyneeseen masennukseen.
Geenien rooli aivojen ikääntyessä
Nyt tiedämme mitä tapahtuu, kun aivot ikääntyvät. Palataan siis takaisin alussa mainitsemaamme tutkimukseen nähdäksemme millainen rooli geeneillä on prosessissa. Tutkijoiden mukaan DBX2-geeni voi ehkä selittää aivojen ikääntymisen.
Tutkijat vertailivat kantasolujen/kantaisäsolujen geneettisiä muutoksia verrattaessa 18 kuukautta vanhoja rottia 3 kuukautta vanhoihin rottiin. He tunnistivat yli 250 geeniä, jotka muuttivat niiden käytöstä ajan myötä. Se tarkoittaa sitä, että nämä geenit aiheuttavat todennäköisesti kyseisten geenien huonoa toimintaa.
Kun he olivat tunnistaneet nämä 250 geeniä, tutkijat huomasivat, että DBX2-geenien lisääntyminen näytti muuttavan ikääntyviä kantasoluja. He tekivät in vivo ja in vitro -kokeita. Nämä kokeet osoittivat, että tämän geenin lisääntyminen nuorissa kantasoluissa sai ne käyttäytymään vanhojen kantasolujen tavalla. DBX2-aktiivisuuden lisääntyminen ehkäisi kantasoluja kasvamasta tai lisääntymästä kuten nuoret solut.
He tutkivat myös vanhimpia kantasoluja. He huomasivat epigeneettisten merkkien muutoksia, mikä saattaa selittää sen miksi kantasolut heikentyvät ajan kuluessa. Jos ajattelemme DNA:ta aakkosina, ovat epigeneettiset merkit kuin aksentteja ja välimerkkejä. Ne kertovat soluille mikäli niiden pitää lukea geenejä ja miksi. Tässä tutkimuksessa tutkijat havaitsivat kuinka nämä merkit sijoittuivat eri tavoin geeniperimässä “pyytäen” kantasoluja kasvamaan hitaammin.
Tämä tutkimus osoitti, että nämä muutokset voivat olla osallisena aivojen ikääntymisprosessiin. Se tekee niin hidastaen aivojen uusiutumisprosessia. Tutkijat toivovat, että nämä löydökset johtavat joku päivä ikääntymisprosessin suunnanmuutokseen. Ymmärtämällä aivojen ikääntymisprosessia, ainakin hiirten kohdalla, tutkijat toivovat tunnistavansa tavat havaita kantasolujen väheneminen.