Les chercheurs découvrent les cellules glial qui règlent la réponse au stress, étendent la durée de vie dans les vis sans fin

Tandis que bon nombre d'entre nous inquiétude au sujet des protéines totalisant en nos cerveaux pendant que nous vieillissons et potentiellement entraînant la maladie d'Alzheimer ou d'autres types de neurodegeneration, nous pouvons ne pas nous rendre compte que certaines des mêmes protéines totalisent dans des nos muscles, nous établissant pour l'atrophie musculaire dans la vieillesse.

L'Université de Californie, Berkeley, scientifiques ont maintenant trouvé les cellules du cerveau qui aident à nettoyer ces embrouillements et à prolonger la durée -- au moins dans les vis sans fin (Caenorhabditis elegans) et probablement les souris. Ceci pourrait mener aux médicaments qui améliorent la santé de muscle ou étendent une durée de vie humaine saine.

La découverte la plus récente de l'équipe de recherche, 24 janvier publié en la Science de tourillon, est que les simples quatre cellules glial dans le cerveau de la vis sans fin règlent la réponse au stress en cellules dans tout son fuselage et augmentent la durée de vie de la vis sans fin de 75%. C'était une surprise, puisque des cellules glial sont souvent écartées en tant que simples cellules de support pour les neurones qui effectuent le travail réel du cerveau, comme apprendre et mémoire.

Ceci qui trouve suit une étude 2013 dans laquelle le groupe d'Uc Berkeley rapporté que les neurones aident à régler la réponse au stress en cellules périphériques, cependant d'une voie différente que les cellules glial, et rallongent la durée d'une vis sans fin environ de 25%. Chez les souris, le règlement neuronal de amplification augmente la durée de vie environ de 10%.

Ensemble, ces résultats peignent un tableau de l'approche à deux dents du cerveau à maintenir les cellules de fuselage en bonne santé. Quand le cerveau détecte un environnement stressant -- bactéries ou virus de envahissement, par exemple -- un sous-ensemble de neurones envoie les signes électriques aux cellules périphériques de les obtenir mobilisées pour répondre à la tension, telle que traversant brisant des embrouillements, la production de amplification de protéine et mobilisant la graisse enregistrée. Mais parce que les signes électriques produisent seulement une réaction de courte durée, les cellules glial donnent un coup de pied dedans pour envoyer une hormone durable, jusqu'ici non identifiée, qui met à jour un long terme, réaction d'anti-stress.

« Nous avions découvert que si nous allumons ces réactions dans le cerveau, ils communiquent à la périphérie pour protéger l'organisme entier contre le déclin de début d'âge qui se produit naturellement. Il refait l'installation électrique leur métabolisme, il se protège également contre la totalisation de protéine, » a dit Andrew Dillin, professeur d'Uc Berkeley de moléculaire et de biologie cellulaire et de chercheur (HHMI) de Howard Hughes Medical Institute. En raison de l'étude neuve, « nous pensons que le glia vont être plus important que des neurones. »

Tandis que les elegans de l'ascaride lombricoïde C. est un long chemin evolutionarily des êtres humains, le fait que les cellules glial semblent avoir un effet similaire chez les souris propose que le même puisse être vrai des êtres humains. Si oui, il peut mener aux médicaments qui combattent l'atrophie musculaire et l'obésité et peut-être augmentent une durée de vie saine.

Si vous regardez des êtres humains avec le sarcopenia ou des souris et des êtres humains plus âgés, ils ont des ensembles de protéine dans leur muscle. Si nous pouvons trouver cette hormone, peut-être elle peut maintenir la masse musculaire plus élevée dans des personnes plus âgées. Il y a une opportunité énorme ici. »

Professeur d'Andrew Dillin, d'Uc Berkeley de moléculaire et biologie cellulaire et chercheur (HHMI) de Howard Hughes Medical Institute

Dans un commentaire dans la même question du 24 janvier de la Science, deux scientifiques d'Université de Stanford, Jason Wayne Miklas et brun d'Anne, ont fait écho ce potentiel. « Comprenant comment les cellules glial répondent à la tension et quels neuropeptides elles sécrètent peuvent aider pour recenser l'intervention thérapeutique spécifique pour mettre à jour ou rééquilibrer ces voies pendant les maladies de vieillissement et de lié à l'âge, » elles ont écrit.

Comment étendre la durée de vie

Dillin étudie la détérioration apparemment simultanée des cellules dans tout le fuselage en tant que lui vieillit dans la mort. Il a montré dans les vis sans fin et les souris que les hormones et les neurotransmetteurs relâchées par le cerveau maintiennent cette ventilation dans la vérification en activant une réponse au stress dans les cellules de fuselage et l'ajustement vers le haut de leur métabolisme. La réaction est vraisemblablement provenue pour combattre l'infection, avec l'effet secondaire de maintenir des tissus durée de vie saine et s'étendante. Pourquoi notre arrêt de cellules répondant à ces signes car nous vieillissons est l'importante question.

Au cours de la dernière décennie, lui et ses collègues ont recensé trois techniques employées par des vis sans fin pour maintenir leurs cellules en bonne santé et, par conséquent, long-vécues. La commande de la réponse de choc thermique du fuselage, par exemple, protège le cytoplasme de la cellule. La stimulation de la réaction dévoilée de protéine protège les structures de la production d'énergie des cellules, les mitochondries. La réaction dévoilée de protéine est la voie des cellules de veiller des protéines assument leur structure 3D correcte, qui est essentielle pour le fonctionnement correcte à l'intérieur de la cellule.

Sa dernière découverte est ce glia, ainsi que les neurones, stimulent la réaction dévoilée de protéine dans le réticulum endoplasmique (ER). L'ER est la structure cellulaire qui héberge les ribosomes qui effectuent des protéines -- on estime que l'ER est responsable du pliage et de la maturation de l'autant d'en tant que 13 millions de protéines par minute.

Le « beaucoup de le travail que nous avons effectué a découvert que certaines parties du cerveau règlent le vieillissement du reste de l'animal, dans les organismes des vis sans fin aux souris et probablement aux êtres humains, » Dillin a dit.

Deux autres interventions augmentent également la durée de vie dans les vis sans fin : suivez un régime la restriction, qui peut mettre en jeu d'autres mécanismes anti-vieillissement, et réduire la production d'un facteur de croissance insulinoïde appelé d'hormone (IGF-1).

Les découvertes de Dillin ont déjà mené aux demandes de règlement neuves pour les maladies. Il cofounded une compagnie, Mitobridge Inc. (récent acquis par Astellas Pharma Inc.), basé sur la constatation que certaines protéines aident à ajuster des mitochondries. Un médicament la compagnie développée est maintenant dans des tests cliniques de la phase II pour traiter les dégâts qui se produisent quand les reins relancent après échec subit, comme pendant un fonctionnement.

Il cofounded une autre compagnie, thérapeutique de Proteostatis, pour développer une demande de règlement pour la mucoviscidose qui est basée sur activer la réaction dévoilée de protéine aux canaux ioniques de réglage dans les gens avec la maladie.

La découverte neuve au sujet de la façon dont le choc de neurotransmetteur et d'hormones l'ER pourrait avoir des implications pour les maladies qui concernent l'atrophie musculaire, telle que la maladie de Huntington et les formes des myocytis.

Cellules de Glial

En 2013, Dillin et ses collègues ont découvert cela expression de amplification d'une protéine xbp-1s appelé en cellules nerveuses de nerf sensoriel dans les poussées de cerveau de vis sans fin la réaction misfolded de protéine dans tout le fuselage de la vis sans fin. Peu après, le boursier post-doctoral Ashley Frakes a décidé de voir si les cellules glial emballant ces neurones étaient également impliquées. Quand il overexpressed la même protéine, xbp-1s, dans un sous-ensemble de ces glia (glia comme un astrocyte céphalique d'étui, ou CEPsh), il a découvert un effet encore plus grand sur les cellules périphériques, comme mesuré par la façon dont ils traitent un régime à haute teneur en graisses.

Frakes pouvait indiquer exactement le glia de quatre CEPsh responsable de déclencher la réaction d'ER, parce que le fuselage d'elegans de C. est tellement bien étudié. Il y a seulement 959 cellules dans la vis sans fin entière, 302 dont sont les cellules nerveuses, et 56 sont les cellules glial.

Les neurones de CÈPE et travail du glia de CEPsh différemment, mais additif, pour améliorer le métabolisme et nettoyer des ensembles de protéine comme vis sans fin amincissent vers le bas et vivent deux fois tant que des vis sans fin sans cette protection contre un régime à haute teneur en graisses.

« Le fait que juste quelques cellules règlent le contrat à terme de l'organisme entier est époustouflant, » Dillin a dit. Le « travail 10 de Glia cale mieux que des neurones en introduisant cette réaction et environ deux fois aussi bon dans la durée de vie s'étendante. »

Frakes essaye actuel de recenser l'hormone de signalisation produite par ces cellules glial, une première étape vers trouver une voie d'activer la réaction en cellules qui se baissent dans le fonctionnement et peut-être de produire un médicament pour ajuster des cellules humaines et pour stave hors circuit les effets du vieillissement, de l'obésité ou d'autres types de tension.

Frakes a également constaté que les vis sans fin amincies vers le bas parce que leurs mémoires de graisse, sous forme de gouttelettes de lipide, ont été transformées en ER. Un autre organisme de recherche dans le Texas a prouvé que xbp-1s de commande dans les neurones des souris a également l'effet de réduire de grosses mémoires et d'amincir les souris, de les protéger contre les effets d'un régime à haute teneur en graisses et d'étendre leur durée de vie.

« Quand ils l'activent dans les neurones, ils voient le foie se débarasser de la graisse, redistribuant des exigences métaboliques, » Dillin a dit. « Je pense que nous verrions la même chose chez l'homme, aussi bien. »

Source:
Journal reference:

Frakes, A.E., et al. (2020) Four glial cells regulate ER stress resistance and longevity via neuropeptide signaling in C. elegans. Science. doi.org/10.1126/science.aaz6896.