Bilim İnsanları, Meyve Flayılarında Beyin Yaşlanmasını Tersine Çeviriyor

İnsanlar gibi meyve flayıları da yaşlandıkça unutkanlaşabiliyor. Ancak meyve flayılarının yaşam süresi yalnızca yaklaşık iki ay olduğu için, yaşlanma ile birlikte gelen bilişsel gerileşmeyi anlamak için faydalı bir model olabiliyorlar.

Nature Communications dergisinde yayımlanan yeni bir çalışma, “filamentöz aktin” olarak bilinen yaygın bir hücre yapısal protein olan F-actin’in beyinlerde biriktiğinde, hücre içindeki gereksiz veya işlevsiz bileşenlerin, DNA, lipidler, proteinler ve organellerin temizlenmesini sağlayan önemli bir süreci engellediğini gösteriyor. Bu atık birikimi, nöronal işlevleri azaltıyor ve bilişsel gerilemeye katkıda bulunuyor. Araştırmacılar, yaşlanan meyve flayılarının nöronlarında birkaç spesifik geni değiştirerek F-actin birikimini önledi ve flayıların sağlıklı yaşam sürelerini yaklaşık %30 oranında uzattı.

Aktin, hücrelere şekil veren protein ailesidir ve vücutta bol miktarda bulunur. F-actin, hücre yapısını korumak için gerekli filamentler oluşturur. Araştırmacılar, eski doktora sonrası araştırmacı Edward (Ted) Schmid’in David Walker’ın laboratuvarındaki ekibiyle birlikte, yaşlanan meyve flayılarının beyinlerinde F-actin birikimi olduğunu fark ettiler ve bunun beyin yaşlanmasına ve genel organizma sağlığının kaybına katkıda bulunup bulunmadığını merak ettiler.

Bir korelasyonun ilk ipucunu buldular: Kısıtlı bir diyet uygulayan flayılar, daha uzun yaşadı ve beyinlerinde daha az F-actin birikimi gözlemlendi. İkinci ipucu ise, “yaşam süresini uzatan” olarak bilinen rapamisin adlı bir ilaçla tedavi edildiklerinde yaşlı flayıların beyinlerinde de daha az F-actin bulundu.

“Ancak bu bir korelasyon, F-actin’in beyin yaşlanmasına zarar verdiğini doğrudan göstermez,” diyen Walker, UCLA’da bütünleştirici biyoloji ve fizyoloji profesörü. “Nedenselliği anlamak için genetiğe yöneldik.”

Meyve flayıları genomu tamamen haritalandığı ve anlaşıldığı için, ekip yaşlanan meyve flayılarında aktin filamentlerinin birikiminde önemli rol oynayan genleri hedefleyebildi. Bu, aktin filamentlerini uzatıp organize eden bir protein ailesinin üyesi olan Fhos adlı bir geni de içeriyordu.

“Yaşlanan nöronlarda Fhos ifadesini azalttığımızda, beyinlerinde F-actin birikimini önledik,” diyen Schmid, şu anda Arkansas Biosciences Institute’nde araştırmacı ve Arkansas State University’de yardımcı profesör. “Bu gerçekten çalışmamızı genişletmemizi sağladı çünkü artık beyinlerindeki F-actin birikimini hedeflemenin doğrudan bir yoluna sahiptik ve bunun yaşlanma sürecini nasıl etkilediğini inceleyebildik.”

Genetik müdahale yalnızca nöronlara yönelik olmasına rağmen, flayıların genel sağlığını iyileştirdi. Flayılar %25-30 daha uzun yaşadı ve gelişmiş beyin fonksiyonları ile diğer organ sistemlerinde iyileşme belirtileri gösterdi. F-actin birikiminin önlenmesi bilişsel işlevleri korudu ve bu birikimin yaşa bağlı bilişsel gerilemeyi tetiklediğini gösterdi.

“Flayılar yaşlandıkça daha unutkan hale gelir ve öğrenme ve hatırlama yetenekleri orta yaşta düşer; bu, insanlarda olduğu gibi,” diyen Walker, “F-actin birikimini önlersek, bu flayıların daha yaşlıyken öğrenme ve hatırlama yeteneklerini artırdığını gösteriyor – bu da birikimin zararsız olmadığını söylüyor.”

Daha ileri araştırmalar, F-actin’in vücudun “hücresel çöp toplama sistemi”ni engellediğini gösterdi. Hücre içindeki hasarlı veya gereksiz proteinler ve diğer bileşenler, “otofaji” adı verilen bir süreçte parçalanır. Yaşlanma araştırmaları, otofaji yollarının yaşla birlikte daha az aktif hale geldiğini belirlemiştir, ancak bunun tam olarak neden olduğu kimse bilmiyordu.

Yeni çalışma, F-actin birikimini önlemenin, yaşlı meyve flayılarının beyinlerinde çok daha aktif bir otofajiye yol açtığını gösteriyor. Yazarlar, F-actin’i kaldırdıklarında ama otofajiyi devre dışı bıraktıklarında, yaşlanmayı yavaşlatmadıklarını buldular: F-actin’in beyin yaşlanmasını tetikleyen birincil mekanizması, otofajiyi bozmak gibi görünüyor. Araştırmacılar ayrıca, yaşlı beyinlerde F-actin’i bozmanın otofajiyi gençlik seviyelerine geri döndürebileceğini ve bazı hücresel yaşlanma işaretlerini tersine çevirebileceğini gösterdiler.

Bu bulgular, beyinlerinde F-actin miktarı azaltılmış yaşlı meyve flayıları için iyi bir haber olabilir. Ancak bu henüz insanlarda gösterilmemiştir ve F-actin birikimini önlemek için müdahaleler geliştirmek daha zorlayıcı olabilir. Yine de, bu keşif, araştırmacıları daha sağlıklı yaşlanma konusunda verimli yeni bir yola yönlendirmektedir.

“Yaşlanma alanındaki çoğu uzman, yaşam süresinin ötesine geçmeye odaklanıyor; bu durumu ‘sağlık süresi’ olarak adlandırıyoruz,” diyen Walker, “İnsanların iyi sağlık ve yüksek yaşam kalitesi ile yaşam sürelerini uzatmalarına yardımcı olmak istiyoruz. Çalışmamız, meyve flayılarının bilişsel ve bağırsak fonksiyonlarını, aktivite seviyelerini ve genel sağlık sürelerini iyileştirdi – ve insanlarda neler başarabileceğimiz için umut sunuyor.”

Bu yazı sciencedaily.com sitesinde yayınlamıştır.