Očuchávanie dlhovekosti: Nechuť k škodlivým pachom môže ovplyvniť životnosť

Zhrnutie: Háďatká druhu Caenorhabditis elegans vykazujú averziu k škodlivým pachom, čo môže byť indikátorom ich predĺženej životnosti.

Nová štúdia ukazuje, že tieto pachové molekuly z patogénnych baktérií nielen indukujú obranné správanie u háďatiek, ale stimulujú aj ochranný nervový okruh v iných tkanivách. Tento obvod podporuje efektívne spracovanie toxických proteínov, ako sú proteíny spojené s ľudskými neurodegeneratívnymi ochoreniami.

Štúdia naznačuje, že vnímanie environmentálnych hrozieb prostredníctvom vône môže byť evolučným mechanizmom zvyšujúcim životnosť.

Dôležité fakty:

1. Keď boli háďatká vystavené pachovej molekule 1-undecénu, preukázali zvýšenú životnosť a zlepšili spracovanie bielkovín v ich črevách.
2. Aktivácia endoplazmatického retikula rozvinutej proteínovej odpovede (UPER) v čreve háďatka hrá dôležitú úlohu pri spracovaní toxických proteínov po vystavení odorantom.
3. Proteín DAF-7, ľudský ekvivalent TGF-β, je nevyhnutný v reakcii na znechutenie a môže poskytnúť informácie pre ľudský výskum.

Zdroj: FAPESP

Nechuť k nepríjemnému zápachu môže byť indikátorom schopnosti organizmu chrániť sa pred škodlivými látkami a prežiť dlhšie. Aspoň to je prípad háďatiek tohto druhu. Caenorhabditis elegans,

Hoci háďatká (škrkavky alebo hlísty) ani zďaleka nepripomínajú človeka, už takmer 50 rokov sa používajú ako model pre biologické štúdie. Medzi výhody patrí jednoduchý nervový systém, málo buniek a génov, z ktorých mnohé fungujú rovnako ako naše, a krátka životnosť v priemere 17 dní, čo je ideálne pre výskum starnutia.

článok uverejnený v časopise starnutie prírody Štúdia uvádza zistenia, ktoré ukazujú, že molekuly zápachu vylučované patogénnymi baktériami spôsobujú nielen nežiaduce reakcie C. elegansKtoré ustúpili, aby sa vyhli nebezpečenstvu, ale tiež spustili nervový okruh, ktorý vyvolal reakciu v iných tkanivách háďatka.

Táto reakcia zahŕňa efektívnejšie spracovanie toxických proteínov a kontrolu agregácie týchto a iných proteínov produkovaných hmyzom. To je dôležité v tom, že u ľudí je nahromadenie týchto proteínov jedným z faktorov spojených s neurodegeneratívnymi ochoreniami, ako je Alzheimerova a Parkinsonova choroba.

„Dokážu vycítiť nebezpečenstvo v životnom prostredí podľa čuchu, čím eskalujú svoje stresové reakcie ešte skôr, než zistia akékoľvek patogénne baktérie. Vôňa tiež bráni agregácii proteínov podieľajúcich sa na ochorení, čím sa potenciálne predlžuje ich životnosť,“ povedal Evandro Araújo de Souza, prvý autor článku.

Štúdia bola súčasťou jeho postdoktorandského výskumu v Neurobiologickom oddelení Laboratória molekulárnej biológie Medical Research Council (MRC-LMB) v Cambridge v Spojenom kráľovstve.

Souza je jedným z 32 vedcov vybraných pre FAPESP Project Generation, ktorý podporuje výskum založený na odvážnych nápadoch vedených výskumníkmi na začiatku kariéry s vynikajúcim potenciálom. V septembri začína ďalšiu fázu štúdia na Inštitúte biológie (IB-UNICAMP) Štátnej univerzity v Campinas v Brazílii, kde bude viesť projekt „Mechanizmy regulácie proteostázy v periférnych tkanivách nervovým systémom“.

hrozí nebezpečenstvo

V štúdii háďatká vystavené 1-undesínu, zapáchajúcej molekule, žili dlhšie ako tie, ktoré neboli vystavené zápachu vylučovanému baktériami. Reakcie na podnety možno vidieť v čreve, čo poskytuje dôkaz o existencii okruhu spájajúceho čuchové vnímanie so zvyškom tela.

„Tieto zistenia naznačujú, že manipulácia vnímania chemických látok môže byť jedného dňa cestou k intervencii pri neurodegeneratívnych ochoreniach a ochoreniach súvisiacich s vekom. Je však potrebný ďalší výskum, aby sa zistilo, či rovnaké bunkové signálne dráhy a mechanizmy fungujú aj u ľudí,“ povedala Rebecca Taylor, výskumníčka z MRC-LMB a posledná autorka článku.

Podľa vedcov ďalšie štúdie už ukázali, že u potkanov existuje nervový okruh spájajúci mozog s pečeňou, keď tieto zvieratá cítia určité druhy potravy, a dáva zmysel predpokladať, že cicavce reagujú na stimuláciu. Nervový systém môže spustiť reakcie iných orgánov. Ako u háďatiek.

„Ak nájdeme molekulu, ktorá dokáže sprostredkovať tento okruh spájajúci vnímanie pachu s reakciou organizmu, môžeme mať sľubnú cestu k vývoju nových liečebných postupov,“ povedal Souza.

čiastočne zverejnený obvod

V štúdii boli háďatká umiestnené na taniere oddelene od páchnucich tanierov, aby sa demonštrovalo, že medzi červami a látkami nevyvolávajú znechutenie, ale iba ich zápach.

Použité odoranty boli tie, ktoré vylučujú patogénne baktérie ako napr pseudomonas aeruginosa A Staphylococcus aureus, ktoré sú škodlivé pre háďatká. Z toho tri zlúčeniny, vrátane 1-undecénu, boli spojené s nežiaducimi reakciami. C. elegans, Vedci sa v nasledujúcich experimentoch rozhodli zamerať na 1-undecén, pretože vyvolával znechutenie bez toho, aby bol toxický.

Keď analyzovali hmyz vystavený látke, pozorovali aktiváciu endoplazmatického retikula rozvinutej proteínovej odpovede (UPR).^ehm) v čreve. Je to obrana, ktorú organizmus využíva na spustenie opravných mechanizmov alebo odstránenie defektných bielkovín.

U červov s mutáciami v dvoch génoch, ktoré riadia UPR^ehm ,hnev – 1 A XBP-1), odpoveď nebola aktivovaná 1-undezínom, čo naznačuje, že táto bunková signálna dráha bola nevyhnutná pre aktiváciu UPR^ehm Podľa podstaty. Ďalšie experimenty potvrdili tento výsledok.

Ďalšia skupina mutantných hlíst vystavených 1-undezínu nedokázala produkovať neurotransmitery, ako je serotonín, dopamín a glutamát, ale výskumníci neboli schopní identifikovať úlohu žiadnej z týchto molekúl.

Ďalej sa zamerali na DAF-7, proteín a gén, ktorý je ekvivalentný transformujúcemu rastovému faktoru beta (TGF-β) u cicavcov, kde hrá dôležitú úlohu v nervových obvodoch, ktoré sprostredkúvajú averziu voči patogénom, ako je správanie kontrol.

Keď bola inhibovaná produkcia DAF-7, zápachom vyvolané UPR^ehm nebola aktivovaná, čo poskytuje dôkaz o jej úlohe v tejto reakcii. „Teraz vieme, akú cestu musíme nasledovať, najmä preto, že proteín má ekvivalent u ľudí,“ povedal Souza.

O týchto novinkách z výskumu dlhovekosti

autor: Heloisa Reinert
Zdroj: FAPESP
kontakt: Heloisa Reinert – FAPESP
obrázok: Obrázok priradený Neuroscience News

Pôvodný výskum: otvorený prístup.
,Čuchová chemorezistencia predlžuje životnosť prostredníctvom signalizácie TGF-beta a aktivácie UPR.“od Evandro Araújo de Souza a kol. starnutie prírody

abstraktné

Čuchová chemorezistencia predlžuje životnosť prostredníctvom signalizácie TGF-beta a aktivácie UPR.

Zvieratá sa spoliehajú na chemosenzorické signály, aby prežili v prostredí bohatom na patogény. In Caenorhabditis eleganspatogénne baktérie spúšťajú averzívne správanie prostredníctvom vnímania neurónov a aktivujú molekulárnu obranu v celom zvierati. To naznačuje, že neuróny môžu koordinovať aktiváciu obranných reakcií celého organizmu pri vnímaní patogénu.

V tejto štúdii sme zistili, že expozícia prchavým zlúčeninám spojeným s patogénmi aktivuje rozbalenú proteínovú odpoveď endoplazmatického retikula (UPR).^ehm) v periférnych tkanivách po XBP-1 Zostrih v neurónoch.

Toto UPR vyvolané zápachom^ehm Aktivácia závisí od signalizácie DAF-7/transformujúceho rastového faktora beta (TGF-β) a vedie k predĺženiu životnosti a zvýšenému klírensu toxických proteínov. Konkrétne, záchrana DAF-1 TGF-p receptora v RIM/RIC interneurónoch je dostatočná na významné obnovenie UPR.^ehm Aktivácia po expozícii 1 pod zostupom.

Naše údaje naznačujú, že bunkové neautonómne UPR^ehm Obnovuje proteostázu organizmu v reakcii na detekciu patogénu, čím predchádza proteotoxickému stresu. Chemotaxia konkrétnych pachov teda môže byť cestou k manipulácii so stresovými reakciami a dlhovekosťou.