研究は、社会環境と健康な脳との間の重要なリンクを提供します



年齢を重ねるにつれて、前向きで予測可能な社会環境を維持することがますます重要になります。 たとえば、友人や家族との親密な関係を保つことは、健康的な老化の重要な要素の 1 つとして特定説(推定)されています。

健康、心、体のいくらかの衰退は避けられませんが、前向きな社会環境を維持することで、加齢による主要なストレス要因や課題のいくつかを食い止めることができることが研究で示されています.

科学者たちは長い間、これらの根本原因を探ることや、環境が脳の老化のペースを遅らせる経路をどのように提供するかを研究することに関心を持ってきました.

私たちの社会環境がどのように私たちの体や脳に影響を与えるのかについてはまだよくわかっていませんが、最近の研究の多くは、遺伝子調節のレベルでの変化、つまり私たちの遺伝子がどのように変化するかを指摘しています。オンとオフ。”

Noah Snyder-Mackler 氏、アリゾナ州立大学生命科学部助教授、進化医学センター、ASU バイオデザイン研究所の神経変性疾患研究センターの関連会社

そして、新しい技術が利用可能になったことで、科学者は、社会環境のダイナミクスと脳内の分子変化との間の不思議なつながりを解明し始めることができます.

しかし、人間での研究が困難であり、老化プロセスが典型的な人間の寿命の数十年にわたって長引いているため、Snyder-Mackler のような科学者は、私たちの社会環境が私たちの生理機能をどのように変えることができるかをよりよく理解するために、私たちに最も近い遺伝的いとこである人間以外の霊長類を使用することに目を向けました。生物レベルから私たちの遺伝子に至るまで。

現在、新しい研究では、Snyder-Mackler と共同筆頭著者の Kenneth Chiou (ASU のポスドク研究員) と Alex DeCasien (元ニューヨーク大学、現在は National Institute of Mental Health のポスドク研究員) が国際的な研究を主導しました。チームは、マカクザルの集団において、社会的地位の高い雌は若く、より弾力性のある分子プロフィールァイルを持ち、社会環境と健康な脳との間の重要なつながりを提供することを実証しました.

この研究は、アカゲザルで行われました。アカ​​ゲザルは、医学において最もよく研​​究されているヒト以外の霊長類のモデル種です。これらの動物は、骨密度や筋肉量、免疫力の低下など、人間に見られるのと同じ加齢に伴う変化のいくつかも示しています。システムの変化、および行動、感覚、認知機能の全体的な障害」と Snyder-Mackler 氏は述べています。

チームには、カリブ海霊長類研究センター/プエルトリコ大学、ワシントン大学、ペンシルバニア大学、エクセター大学、ニューヨーク大学、ノースカロライナ中央大学、カルガリー大学、リヨン大学の主要な協力者が含まれていました。 この研究は、ジャーナル Nature Neuroscience (DOI: 10.1038/s41593-022-01197-0) に掲載され、国立老化研究所、国立精神衛生研究所、国立科学財団、国立衛生研究所研究局から資金提供を受けています。インフラストラクチャ プログラム。

「この研究は、カヨマカクの社会的行動、遺伝学、脳の間の相互作用を調査する私たちのチームによる 15 年以上の研究に基づいています」と、ペレルマン医学部、芸術科学部、およびペンシルバニア大学ウォートン ビジネス スクール。 「私たちのチームによってなされた発見は、この長期研究に投資されたすべてのハードワークとリソースの価値を示しています。」

ニューヨーク大学の人類学教授であるジェームス・ハイアム氏は、「この研究は、機関間で長期的な共同ネットワークを構築することの価値を示しています。 「そのようなネットワークへの長期的な資金提供は、自然主義的な動物集団で重要な学際的な発見を可能にする鍵です。」

老化の社会環境と生物学

Snyder-Mackler の研究室の幅広いテーマは、社会環境の変動の根本原因と結果を調査することであり、小さな分子から生物全体に至るまでの規模で調べられます。

過去 10 年間、新しいゲノム技術により、研究者はこれらの相互作用を前例のないレベルで調査し、環境とゲノムの間のこの動的な相互作用を調査するようになりました。 社会的または環境的な逆境は、分子レベルで高齢化を模倣できますか? 答えはイエスです。 Snyder-Mackler のチームは最近 (10.1073/pnas.2121663119)、自然災害、特にハリケーンを経験した個人が分子的に古い免疫システムを持っていることを示す最初の研究の 1 つを発表しました。

彼らが調査したグループは、プエルトリコのカヨ サンティアゴの孤立した島に生息する放し飼いのアカゲザルの個体群です。 動物は 1938 年以来島に住んでおり、カリブ海霊長類研究センター (CPRC) によって管理されています。

社会的地位と脳の内部の働きとの関係を明らかにするために、チームは 2 つの補完的な研究に着手しました。1) 脳の 15 の異なる領域から包括的な遺伝子発現データセットを生成すること、および 2) 1 つの領域に 1 つの領域をより詳細に焦点を当てることです。細胞レベル(この場合、脳の単一領域、背外側前頭前皮質(dlPFC)、記憶、計画、および意思決定に長い間関連付けられている脳領域内の詳細な分析。この作業は、詳細な行動観察とデータ収集によって補完されました。 36 匹の研究動物 (雌 20 匹、雄 16 匹) で。

出現パターン

各サンプルの脳領域を年齢別にグループ化すると、8 つの異なる遺伝子クラスターが際立っていました。 最も興味深いのは、代謝プロセス、細胞シグナル伝達、免疫およびストレス応答に関与するものでした。

「私たちは最終的に、脳全体で非常に一貫したパターンを示す約1,000を含む、発現パターンの年齢に関連した違いを示す数千の遺伝子を特定説(推定)しました」とChiou氏は述べています.

次に、彼らは、脳の前頭前皮質領域を単一細胞レベルで拡大するための分析に焦点を合わせました。

「私たちは脳全体の遺伝子発現データを、マカクの寿命にわたる 24 匹のメスの dlPFC の 71,863 個の個々の細胞における遺伝子発現の測定値で補完しました」と Chiou 氏は述べています。

遺伝子発現データにより、個々の細胞を 8 つの広範な神経細胞タイプ (興奮性ニューロン、ミクログリアなど) に分類し、さらに dlPFC 脳領域の 26 の異なる細胞タイプとサブタイプに解析することができました。

彼らはまた、マカクとヒトの年齢の遺伝子発現サインの間に強い類似点があることも明らかにしました。 この変動の一部は、変性神経疾患に関連する領域に固有のものでしたが、他のものは、脳全体にわたる高齢化に関連する保存された神経学的パターンを反映しています。

マウスとヒトの脳のデータと比較すると、領域間で年齢に関連する変動の最大の類似性を示す経路は、脳の細胞間コミュニケーション (化学シナプス伝達、5 つの領域で共有)、脳の成長 (負の調節神経新生、3 つの領域で共有)、および細胞の成長と死の重要な脳調節遺伝子 (3 つの領域で共有される炎症誘発性サイトカイン腫瘍壊死因子の正の調節)。

しかし、すべての調査結果がヒトに類似しているわけではなく、神経変性疾患の根本的な原因が、私たちをユニークな人間たらしめているものの一部である可能性があることを示唆しています。

マカクザルとヒトにおける年齢の影響のこれらの重要な違いは、いくつかのヒトの神経変性疾患の根底にある独自のメカニズムを説明するのに役立つ可能性があります.

地域間で最大の年齢差を示す生化学的経路の中には、エネルギー経路 (4 つの地域で見られる電子伝達鎖/酸化的リン酸化) がありました。 興味深いことに、パーキンソン病 (4 つの領域)、ハンチントン病 (3 つの領域)、アルツハイマー病 (1 つの領域) などの人間の神経変性疾患は、人間とサルの間で最も異なる遺伝子セットのいくつかと関連していました。

「これは、ヒトの神経変性経路は、一部の地域では年齢プロフィールァイルがマカクザルとは異なりますが、社会的逆境との強い重複を示しており、社会的逆境と神経変性疾患との間の人間の疫学的リンクと並行していることを示唆しています.

加齢は社会環境の変化と関連している

次に、チームは、いくつかのユニークな特徴を持つマカクの老化の社会的側面にデータを適用しました。 メスのマカクでは、優位性ランク (サルの社会的地位の類推) は母親から受け継がれ、ほとんどの場合、生涯を通じて安定したままです。 これは、成熟すると群れを離れ、新しい群れでの在職期間が長くなるにつれてランクが上がる前に、階層の最下部にある新しい群れに入るオスのマカクに見られるパターンとは大きく異なります。

Snyder-Mackler 氏は、「人間や他の社会的種における証拠は、加齢に伴う罹患率のリスク、発症、進行の変動性が、社会的逆境の変動によって部分的に説明されることを示唆している. 「たとえば、メスのマカクでは、社会的地位が低いと死亡率が高くなり、免疫細胞の遺伝子発現への影響は、人間の老化の遺伝子発現サインに似ています。」

次に、彼らは、社会的逆境がマカクの脳における年齢の分子的サインと関連があるかどうかを判断したかった. 彼らは、遺伝子発現に対するランクの影響は、特にランクの高い女性の若い分子プロフィールァイルによって駆動されることを発見しました。これは、ランクの高い女性と脳年齢の若さの間の関連性は、社会的階層に沿って直線的に表されるのではなく、ランクが最も高い女性に固有であることを示唆しています。 . 高い社会的地位は、リソースへのアクセスの増加、より予測可能な環境、グループメイトからの嫌がらせの減少など、いくつかの利点をもたらす可能性があります.

「私たちの調査結果は、老化と脳の社会的逆境との間の分子的類似点の最初の証拠のいくつかを提供し、不利な(または逆に有益な)環境と、加齢に伴う脳の衰退および疾患の早期発症および急速な進行とを結びつける重要なメカニズムを提供します。」デカシアンは言った。

最終的な考え

これらのアトラスと調査結果は、扱いやすく、臨床的に重要な人間の健康と老化のモデルにおける将来の研究のための貴重なターゲットを提供します。

これらのリンクには、因果関係がある可能性があります。 たとえば、社会的逆境の慢性的なストレスは、弱体化した免疫系からの慢性的な炎症を促進することによって老化を加速させることが提案されています. 彼らの研究は、社会環境を老化と健康の重要な要因として考慮することの重要性を強調しています。

エクセター大学の心理学と動物行動学の准教授であるローレン・ブレントは、「人間や他の集団生活をしている動物の社会生活が、生物学の残りの部分と容赦なく絡み合っていることは、もはや疑いの余地がありません。 「今後の興味深い研究により、他者との交流が老化の速さに影響を与える理由と、これらの影響が元に戻せるかどうかが明らかになるでしょう。

そして、この研究のデータと発見のおかげで、私たちはこの目標に向かって順調に進んでいるかもしれません. Snyder-Mackler 氏は、「(´・ω・`)ると、私たちの調査結果は、複雑な社会的および自然主義的な環境に住むヒト以外の霊長類のモデルにおいて、脳内の加齢に伴う分子変化をカタログ化する豊富な分子リソースを提供します」と述べています。 「私たち全員が、より長く、より健康で、より幸せな生活を送る方法について、新しい洞察を提供してくれることを願っています。」

ソース:

ジャーナルの参照:

Chiou、KL、他。 (2022) 霊長類の脳の多領域トランスクリプトーム プロフィールァイリングにより、老化と社会環境の特徴が明らかになります。 自然の神経科学。 doi.org/10.1038/s41593-022-01197-0.



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