Mekanisme Neuroplastisitas Dan Kemerosotan Otak: Strategi Untuk Perlindungan Semasa Proses Penuaan Bahagian 1

Abstrak

Penuaan adalah proses dinamik dan progresif yang bermula pada pembuahan dan berterusan sehingga kematian. Proses ini mengurangkan homeostasis dan perubahan morfologi, biokimia, dan psikologi, meningkatkan kerentanan individu terhadap pelbagai penyakit.

Semakin meningkat usia, ingatan kita akan berubah, yang tidak dapat dielakkan. Walau bagaimanapun, terdapat beberapa perkara yang boleh kita lakukan untuk membantu kita mengekalkan ingatan yang sihat dan melambatkan penuaan.

Pertama, adalah penting untuk kekal sihat. Lebih banyak bersenam boleh meningkatkan peredaran darah, meningkatkan oksigen dan nutrien ke otak, dan meningkatkan daya ingatan. Kita harus melakukan lebih banyak senaman aerobik, seperti berjalan pantas dan berenang, yang membantu mengekalkan kesihatan yang baik. Pada masa yang sama, kita juga perlu memberi perhatian kepada tabiat pemakanan kita. Makan lebih banyak sayur-sayuran dan buah-buahan segar serta mengurangkan pengambilan gula dan lemak boleh meningkatkan daya ingatan.

Kedua, kita perlu memastikan otak kita aktif. Ini boleh dicapai dengan membaca lebih banyak, belajar dan meneroka perkara baharu. Mempelajari pengetahuan dan kemahiran baharu secara berterusan boleh merangsang rangkaian saraf otak, membantu meningkatkan ingatan dan meningkatkan kecerdasan. Di samping itu, kita juga boleh mengambil bahagian dalam beberapa aktiviti sosial, seperti sukan berpasukan, tarian sosial, dan sukarelawan, yang boleh merangsang otak kita dan meningkatkan ingatan kita.

Akhir sekali, secara aktif menyahut cabaran dan tekanan dalam hidup juga boleh membantu meningkatkan daya ingatan kita. Tekanan yang sesuai boleh membantu kita mengekalkan fokus dan tumpuan, seterusnya meningkatkan daya ingatan kita. Kita perlu menerima cabaran dan tekanan dalam hidup dan belajar menyesuaikan diri dan mengatasinya.

Kesimpulannya, kita tidak perlu risau akan hilang ingatan akibat penuaan. Kita boleh melambatkan penuaan dan meningkatkan ingatan kita dengan kekal sihat, memastikan otak kita aktif, dan bertindak balas terhadap cabaran dan tekanan. Jom nikmati hidup secara positif dan buka minda agar ingatan kita lebih sihat dan kuat. Ia boleh dilihat bahawa kita perlu meningkatkan ingatan kita, dan Cistanche boleh meningkatkan ingatan dengan ketara kerana Cistanche ialah ubat tradisional Cina dengan banyak kesan unik, salah satunya adalah meningkatkan daya ingatan. Kesan Cistanche berasal daripada pelbagai bahan aktif yang terkandung di dalamnya, termasuk asid tannic, polisakarida, glikosida flavonoid, dan lain-lain. Bahan-bahan ini boleh menggalakkan kesihatan otak dalam pelbagai cara.

Klik Tahu Memori Jangka Pendek cara menambah baik

Pertumbuhan dalam bilangan populasi penuaan telah meningkatkan kelaziman penyakit degeneratif kronik, kerosakan sistem saraf pusat, dan demensia, seperti penyakit Alzheimer, yang faktor risiko utamanya adalah umur, yang membawa kepada peningkatan dalam bilangan individu yang memerlukan sokongan harian untuk aktiviti kehidupan.

Sesetengah teori tentang penuaan mencadangkan itis disebabkan oleh peningkatan penuaan selular dan spesies oksigen reaktif, yang membawa kepada keradangan, pengoksidaan, kerosakan membran sel, dan akibatnya kematian neuron.

Juga, mutasi mitokondria, yang dihasilkan sepanjang proses penuaan, boleh membawa kepada perubahan dalam pengeluaran tenaga, kekurangan dalam pengangkutan elektron, dan induksi apoptosis yang boleh mengakibatkan penurunan fungsi.

Selain itu, peningkatan penuaan selular dan pembebasan sitokin proinflamasi boleh menyebabkan kerosakan tidak dapat dipulihkan kepada sel neuron. Laporan terkini menunjukkan kepentingan mengubah gaya hidup dengan meningkatkan senaman fizikal, meningkatkan pemakanan, dan pengayaan alam sekitar untuk mengaktifkan mekanisme pertahanan neuroprotektif.

Oleh itu, kajian semula ini bertujuan untuk menangani maklumat terkini tentang mekanisme berbeza yang berkaitan dengan neuroplastisitas dan kematian neuron dan untuk menyediakan strategi yang boleh meningkatkan perlindungan saraf dan mengurangkan kemerosotan neuro yang disebabkan oleh penuaan dan tekanan persekitaran.

Kata Kunci: penuaan sel; isyarat sel; kolinergik; persekitaran yang diperkaya; jangka panjang; kemerosotan saraf; neurogenesis; neuroinflamasi; kematian neuron;perlindungan saraf; neurotropin.

pengenalan

Salah satu soalan paling penting dalam neurosains ialah tentang memahami peristiwa selular dan molekul yang terlibat dalam kematian neuron berikutan lesi akut, seperti ashypoxia, iskemia, krisis epileptogenik dan hipoglikemia, dan dalam kejadian kronik, seperti gangguan neurokognitif utama. Penyakit neurodegeneratif seperti penyakit Alzheimer ,sklerosis lateral amyotrophic (Rybakowski et al., 2018) dan penyakit Parkinson adalah patologi yang dicirikan oleh kemusnahan neuron tertentu yang boleh dipulihkan dan kehilangan fungsi tertentu sistem saraf yang progresif dan tidak berupaya (Fan et al., 2017) dan merupakan punca utama demensia.

Penyakit neurodegeneratif disebabkan oleh genetik (mutasi gen yang berkaitan dengan penyakit) dan persekitaran (termasuk kesan penuaan dan gaya hidup) interaksi (Herrero dan Morelli, 2017).

Gangguan ini berkongsi ciri-ciri biasa seperti disfungsi sinaptik, excitotoxicity, pengagregatan protein tersalah lipat, pengeluaran spesies oksidatif reaktif (ROS), disfungsi mitokondria, disregulasi kalsium intraselular, dan kehilangan sel (Fan et al., 2017).

Fungsi sel yang terganggu, bersama dengan kerosakan DNA terkumpul dan tekanan oksidatif yang disebabkan oleh penuaan, secara beransur-ansur mengatasi sistem pertahanan, termasuk sistem kawalan kualiti protein (cth, ubiquitination dan autophagy) dan lain-lain, mengakibatkan peningkatan kematian sel (apoptosis) (Hollville et al., 2019).

Pelbagai laluan berkemungkinan terlibat dalam kematian sel sebagai sebahagian daripada pemproses penuaan semulajadi akibat kehadiran penyakit neurodegeneratif. Kematian sel mungkin berlaku oleh rangsangan daripada sel itu sendiri atau daripada faktor toksik yang mengaktifkan laluan kematian sel yang merangkumi keeksitotoksikan, tekanan oksidatif, dan pembebasan fenotip rembesan yang berkaitan dengan penuaan (SASP).

Walaupun semua kejadian ini mungkin berlaku sebagai sebahagian daripada proses penuaan, kini jelas bahawa gaya hidup boleh mencetuskan mekanisme pertahanan yang boleh mengubah perjalanan penuaan. Ini termasuk aktiviti riadah fizikal (Andel et al., 2016), pengambilan makanan yang mencukupi berdasarkan diet rendah kalori (Wahl et al., 2016), rangsangan alam sekitar (Balthazar et al., 2018), dan tahap rizab kognitif yang diperoleh melalui pendidikan formal (Soldan et al., 2017; Balduino et al., 2020).

Kebanyakan strategi ini telah terbukti berkesan dalam membina simpanan otak untuk melambatkan atau menghalang perkembangan beberapa jenis demensia pada orang dewasa yang lebih tua.

Dalam ulasan ini, kami menerangkan mekanisme berkaitan toneuroplastik dan neurodegenerasi dan peranan penuaan sel dalam proses degeneratif dan kematian sel. Kami juga membincangkan keberkesanan beberapa strategi yang boleh mewujudkan perlindungan otak dan meningkatkan kualiti hidup pada usia tua.

Strategi Carian dan Kriteria Pemilihan

Carian rujukan bibliografi telah dilakukan di USNational Library of Medicine of the National Institutesof Health (PubMed.gov). Rujukan antara 2015 dan 2019 digunakan secara keutamaan melainkan maklumat klasik diperlukan. Kata kunci yang digunakan sebagai kriteria carian ialah:neuroplasticity, neurodegeneration, neuroprotection, dan penuaan otak.

Neuroplastisitas dan Kemandirian Sel

Neuroplastisitas ialah keupayaan otak untuk berubah secara berterusan sepanjang hayat individu dan boleh diperhatikan pada pelbagai peringkat, dengan tingkah laku penyesuaian dan pembelajaran dan ingatan berada di bahagian atas hierarki, menghubungkan perubahan struktur dengan fungsi.

Asas piramid ini dibentuk oleh molekul dan interaksinya, terdiri daripada sinaps, litar neuron, dan tahap pengikatan yang berbeza (Rajah 1). Sinaps ialah tapak khusus antara sel-sel saraf yang mewakili struktur utama yang terlibat dalam penghantaran neuro kimia dalam sistem saraf.

Prinsip anelementary neuroplasticity ialah perubahan morfologi sambungan sinaptik yang sentiasa diperbaharui dan dicipta semula, dengan keseimbangan proses ini sangat bergantung kepada aktiviti neuron (Jasey dan Ward, 2019).

Perubahan bergantung kepada aktiviti dalam sinaps adalah salah satu perkara utama konsep neuroplastisitas dan teori pembelajaran dan ingatan berdasarkan penciptaan engram yang disebabkan oleh pengalaman, tanda fizikal perubahan dalam struktur sinaptik (Jasey dan Ward, 2019). Peristiwa penting untuk pemeliharaan kognitif seperti kerana penyatuan memori boleh dikaitkan dengan proses selular dan molekul yang membolehkan neuron menukar tindak balasnya kepada rangsangan yang diberikan.

Fenomena ini berkait secara langsung dengan keberkesanan sinaptik yang lebih besar melalui perubahan elektrofisiologi yang dipanggil potentiation jangka panjang (LTP), yang mampu menyatukan perubahan morfologi dan fungsi insinaps dalam tempoh yang lama, disertai dengan perubahan dalam transkripsi gen dan sintesis protein (Petsophonsakul et al., 2017).

Peristiwa molekul yang terlibat dalam neuroplastisitas boleh dibahagikan kepada struktur (neurogenesis dan pembentukan tulang belakang dendritik) dan berfungsi (perubahan dalam pembebasan pengantara kimia, kepekaan reseptor dan pengaktifan mekanisme postsynaptic) (Kulik et al., 2019). Mekanisme utama dalam proses neuroplastisitas struktur adalah neurogenesis hippocampal.

Fenomena ini terdiri daripada empat fasa yang berbeza: percambahan, penghijrahan, pembezaan dan kematangan (Kempermann et al., 2018). Prekursor selular yang terdapat dalam hippocampus, terutamanya dalam zon subgranular gyrus dentate (Volianskis etal., 2015), ialah sejenis astrosit yang menyatakan penanda penting percambahan sel seperti protein asid fibrillary glial, antigen nuklear sel yang membiak dan nestin (Kempermannet al., 2018).

Selepas proses pembahagian sel, kebanyakan sel mengalami apoptosis atau difagosit oleh mikroglia (Li danBarres, 2018). Neuroblas yang masih hidup berhenti menyatakan protein yang berkaitan dengan pembiakan sel dan mula menyatakan protein struktur seperti doublecortin; Sejak saat itu, perkaitan ekspresi doublecortin, protein nuklear neuron, calretinin, dan calbindin mencirikan proses pembezaan selular (Kempermann et al., 2015).

Neuron yang baru dijana ini matang di kawasan berbutir gyrus dentate dan merupakan neuron glutamatergik penguja. Kemudianeurogenesis sel-sel ini dikawal oleh tahap neurotropin seperti faktor neurotropik yang berasal dari otak (BDNF). Oleh itu, rangsangan yang mengganggu pengeluaran dan aktiviti BDNF juga mempengaruhi neurogenesis hippocampal dewasa (Zhang et al., 2018).

Perubahan dinamik dalam kompleks struktur sinaptik ini dikawal dengan kuat oleh interaksi antara terminal presinaptik, kawasan pascasinaptik dan astrosit, yang dikenali sebagai sinaps tiga pihak. Proses astrocyte perisynaptic memainkan peranan penting dalam penstabilan dan pematangan duri dendritik, mempengaruhi dinamik neuroplastisitas (Haroon et al., 2017; Li dan Barres, 2018).

Astrocytes mengekspresikan reseptor metabotropik dan ionotropik, yang boleh diaktifkan oleh pembebasan neurotransmitter (norepinephrine, acetylcholine, dan glutamat). Dengan cara ini, astrosit boleh berubah, membolehkan mereka mengesan dan memodulasi kekuatan sinaptikaktiviti (Verkhratsky dan Nedergaard, 2018).

Peningkatan tahap Ca2+ dalam astrosit bergantung pada aktiviti neuron dan menimbulkan pembebasan beberapa gliotransmitter (ATP dan glutamat) dalam sinaps, menawarkan pelbagai cara untuk mengawal aktiviti sinaptik (Rusakov, 2015; Bazargani dan Attwell, 2016).

Di samping itu, astrosit kaya dengan pengangkut untuk asid glutamat, glisin, dan -aminobutirik, yang digunakan untuk mengeluarkannya dari celah sinaptik dan, melalui enzim, untuk menukarnya menjadi prekursor dan kemudian, dalam terminal pra-sinaptik, menukar semula kepada pemancar aktif.

Oleh itu, astrosit menyumbang kepada perlindungan saraf, kerana ia mengekalkan tahap glutamat ekstra-sinaptik rendah untuk mengelakkan keterujaan.

Dalam hal ini, literatur menunjukkan bahawa astrosit boleh merembeskan banyak sitokin dan kemokin, seperti interleukin 1 (IL-1), IL6, ligan motif CXC chemokine-1, IL-8, faktor-kappaB nuklear. , interferon- -protein 10, faktor nekrosis tumor- , kemokin ligan motif CC, makrofaj inflamasiprotein 1 alfa, faktor perencatan penghijrahan makrofaj, dan faktor perangsang koloni granulosit-makrofaj, menyebabkan penyusupan leukosit yang beredar ke dalam otak dan membawa kepada kronik proses keradangan, yang mungkin disebabkan oleh aktiviti perivaskular mikroglia (Lian dan Zheng, 2016; Liebner et al., 2018). Pengaktifan berterusan sel glial yang membawa kepada keradangan mungkin merupakan tindak balas neurotoksik yang boleh dikaitkan dengan perkembangan penyakit neurodegeneratif (Osborn et al., 2016; Kawano et al., 2017).

Oleh itu, sebagai tindak balas kepada pelbagai bentuk penghinaan termasuk iskemia, trauma, dan penyakit neurodegeneratif seperti penyakit Alzheimer, astrosit melakukan perubahan selular dan molekul yang meluas yang membawa kepada perubahan fungsi untuk memodulasi keplastikan sinaptik secara aktif.

Antara perubahan molekul berfungsi, dua sistem menonjol: glutamatergik dan kolinergik. Dalam sistem glutamatergik, reseptor N-metil-D-aspartat (NMDA) adalah pengantara penting keplastikan sinaptik bergantung kepada aktiviti yang terlibat dalam fungsi kognitif seperti pembelajaran dan ingatan (Volianskis et al., 2015).

Reseptor NMDA mempunyai struktur di- atau tri-heteromer dan mesti terdiri daripada dua subunit GluN1 yang dikaitkan dengan subunit GluN2 atau campuran GluN2 dan GluN3.

Dalam hippocampus, terdapat dominasi struktur heteromerik dengan subunitGluN1-N2A dan GluN1-N2B. Memandangkan setiap subunit GluN2 memberikan keupayaan pemindahan harta isyarat yang unik, terdapat spekulasi yang kuat bahawa komposisi subunit NMDAR mengakibatkan sama ada LTP atau kemurungan jangka panjang(LTD).

Dalam penyakit Alzheimer, ketumpatan tinggi plak -amyloid dalam hippocampus diketahui mendorong peningkatan penggantian subunit NMDA Glu-N2A dengan Glu-N2B (viacalpains) memudahkan reseptor yang mengikat SAP-102, yang menunjukkan mobiliti tinggi untuk kawasan tambahan sinaptik ( Parsonsand Raymond, 2014; Zhang et al., 2016).

Oleh itu, bukannya NMDA-R2B dihayati oleh endositosis untuk kitar semula, ia akan meresap lebih kuat ke sisi ke tapak tambahan sinaptik, yang merupakan pusat penting laluan isyarat, membawa kepada kematian neuron apoptosis (melalui caspase-3) (Parsons and Raymond , 2014; Zhang et al., 2016; Selain itu, kesusasteraan menunjukkan bahawa protein penambat PSD-95 mengikat kepada protein sitoskeleton yang terlibat dalam ketersambungan sinaptik, serta mengawal seni bina dan morfologi sinaps (de Wilde et al., 2016); Oleh itu, adalah penting untuk penstabilan sinaptik dan peraturan lalu lintas reseptor, daripada pengambilan reseptor dari tapak ekstra sinaptik kepada zon aktif untuk pengubahsuaian protein isyarat intraselular.

Kepentingan sistem kolinergik untuk modulasi dan induksi LTP dilaporkan dalam kajian terdahulu yang menunjukkan bahawa dalam neuron presinaptik 7 reseptor kolinergik mendorong sintesis dan pembebasan neurotransmitter yang terlibat dalam pembentukan LTP, seperti glutamat, seperti yang dibincangkan di atas (Lozada et al., 2012; Haam dan Yakel, 2017) (Rajah2).

Dalam neuron pascasinaptik, reseptor yang sama bertindak pada laluan kinase protein yang bergantung kepada Ca2+/calmodulin, di mana kebolehtelapan Ca2+ yang berasal dari membran membawa kepada pengaktifan protein kinaseA dan seterusnya fosforilasi CREB, yang bertanggungjawab untuk mengawal sintesis protein. diperlukan untuk menstabilkan perubahan sinaptik yang dicetuskan semasa pembelajaran (Rajah 2).

Aktivitinya dikawal oleh fosforilasi, terutamanya dalam Ser133, melalui beberapa protein, antaranya CAMKIV, yang bertindak sebagai efektor calmodulin dan mendorong peningkatan dalam pembebasan protein yang berbeza, seperti BDNF matang, yang selepas interaksi dengan reseptor spesifik reseptortropomiosin kinase B dalam membran pascasinaptik, melaksanakan fungsi utamanya mengenai pertumbuhan dan pembezaan neuron baru dan kematangan dan penghalusan cawangan dendritik (Beeri dan Sonnen, 2016; Haamand Yakel, 2017).

Rangsangan ini menghubungkan sitoskeletalprotein seperti kompleks integrin-aktin kepada postsynapticdendrites, dan perubahan dalam sistem ini mengubah suai ketumpatan spikula dendritik (Lei et al., 2016; Kulik et al., 2019).

Oleh itu, hubungan antara akson dan dendrit meningkat dan membawa kepada perubahan morfologi dan/atau neurotransmisi dalam sinapsis. Reseptor nikotinik kolinergik alpha7 memainkan peranan penting dalam neuroplastisitas, perlindungan saraf dan pemulihan ingatan dalam keadaan sihat dan penyakit. Baru-baru ini, kumpulan penyelidik kami menunjukkan bahawa antagonisme farmakologi reseptor menghalang pemulihan ingatan pada tikus yang diserahkan kepada model eksperimen neurodegenerasi diikuti oleh latihan perhatian, sebagai strategi untuk memulihkan ingatan (TellesLongui et al., 2019).

Pengaktifan reseptor 7 membawa kepada peningkatan fosforilasi protein kinase Akt, kerana reseptor mampu mengaktifkan phosphoinositide3-kinase (PI3K) melalui Janus kinase 2, mengakibatkan ketidakaktifan glikogen sintase kinase 3 dan peningkatan Bcl-2, membawa kepada perlindungan saraf. Pengaktifan laluan PI3K/Akt juga mungkin berlaku melalui pengikatan neurotropin BDNF dan NGF kepada reseptor masing-masing.

Aktfosforilasi dan pengaktifan membolehkan kelangsungan hidup sel, perencatan protein Bad pro-apoptosis, dan pengaktifan perencat kinase ĸĸB, menghalang pembentukan NF-ĸB (Lee, 2015).

Penyertaan BDNF dalam neuroplastisitas amat penting dalam kedua-dua perubahan struktur dan fungsi sinaptik (Sasi et al., 2017; Kowianski et al., 2018), di mana BDNF secara positif mengawal sintesis protein yang terlibat dengan perubahan sinaptik (Leal et al., 2015). Bukti lanjut tentang kepentingan BDNF dilihat dengan kehadiran neurotropin ini dalam neuron glutamatergik presinaptik (Sasi etal., 2017).

BDNF mempengaruhi proses neurogenesis dalam girus dentat yang lebih baik membentuk neuron glutamatergik (Leal et al., 2015; Haam dan Yakel, 2017), menyerlahkan lagi peranannya dalam kedua-dua neuroplastisitas struktur dan berfungsi.

Sebagai tambahan kepada peranan penting yang BDNF memainkan inneuroplasticity, neurotropin lain juga menyumbang dengan memodulasi proses ini. Contohnya ialah faktor pertumbuhan seperti insulin 1 (IGF-1), yang mampu memodulasi reseptor glutamatergik (Dyer et al., 2016).

Faktor pertumbuhan ini mengganggu daya maju reseptor AMPA, menggalakkan endositosis pengantara clathrin dan menjadikan IGF-1 modulator LTD yang penting. Selain itu, IGF-1 nampaknya meningkatkan kecekapan sinaps glutamatergik dengan mengawal selia Ca yang bergantung kepada voltan{{4 }} saluran (Dyer et al., 2016; Herrera et al., 2019).

IGF-1juga terlibat dalam pengaktifan laluan PI3K/Akt, mencetuskan lata anintraselular yang mampu menggalakkan kemandirian sel dan perlindungan saraf (Bianchi et al., 2017; Wrigley et al., 2017). Akhirnya, IGF-1 meningkat Ekspresi reseptor TRKB, menjadikannya lebih mudah didapati untuk mengikat BDNF (Li et al., 2013).

Mekanisme NeurodegenerationNecrosis

Kematian sel oleh nekrosis dicirikan oleh proses patologi kerana apabila diaktifkan, ia merangsang tindakan sistem imun. Kematian jenis ini boleh dicetuskan dalam keadaan yang melampau seperti hipoksia, iskemia, mabuk, penyalahgunaan dadah, dan tindak balas autoimun sel jiran (Vanden Berghe et al., 2014; Zhang etal., 2017).

Membran plasma rosak, yang menyebabkan kehilangan perlindungan selular, peningkatan jumlah sitoplasma dan mitokondria, dan ekstravasasi kandungan intrato ekstraselular (Lalaoui et al., 2015).

Perubahan dalam perlembagaan sel ini menghasilkan tindak balas keradangan, dengan pengaktifan faktor sistem imun seperti aslimfosit, makrofaj, ILS, dan faktor transkripsi (TNF) (Zhang et al., 2017).

Di samping itu, pengaktifan sistem ini juga menjejaskan sel jiran dan persekitaran, yang boleh mencetuskan kematian rantai.

For more information:1950477648nn@gmail.com