Lão hóa tế bào não do bức xạ ion hóa và các cơ chế phân tử tiềm ẩn Phần 1

Trừu tượng:

Lão hóa dân số đang diễn ra nhanh chóng trên toàn thế giới, thách thức nền kinh tế và dịch vụ chăm sóc sức khỏe toàn cầu. Lão hóa não là tác nhân đáng kể gây ra các rối loạn thần kinh và tâm lý thần kinh liên quan đến tuổi tác, bao gồm bệnh Alzheimer và bệnh Parkinson.

Khi tốc độ già hóa dân số ngày càng tăng, mọi người ngày càng chú ý hơn đến mối quan hệ giữa lão hóa não và trí nhớ. Theo nghiên cứu, bộ não con người sẽ dần mất đi một số chức năng khi già đi, đặc biệt là trí nhớ. Vậy mối liên hệ giữa lão hóa não và trí nhớ là gì?

Trước hết, lão hóa não không phải là vấn đề mà ai cũng phải đối mặt. Chúng ta có thể trì hoãn quá trình lão hóa của não thông qua lối sống lành mạnh. Người ta đã chứng minh một cách khoa học rằng tập thể dục, duy trì thói quen ăn uống tốt và tham gia rèn luyện nhận thức thường xuyên có thể có tác động tích cực đến sức khỏe não bộ và thúc đẩy sự phát triển cũng như kết nối của các tế bào thần kinh.

Ngoài ra, chúng ta cũng có thể thử một số phương pháp cụ thể để cải thiện trí nhớ. Ví dụ: chúng ta có thể tăng cường trí nhớ bằng cách ôn lại nhiều lần, sử dụng các liên tưởng và tạo ra cảm giác về ngôn ngữ. Những phương pháp này có thể giúp chúng ta kích hoạt các khu vực liên quan đến trí nhớ như vùng hải mã và hạch hạnh nhân trong não, đồng thời cải thiện hiệu quả trí nhớ của chúng ta.

Ngoài ra, chúng ta cũng có thể sử dụng hợp lý các phương tiện kỹ thuật để rèn luyện trí nhớ. Nhiều trò chơi, ứng dụng và công cụ trí nhớ khác nhau có thể giúp chúng ta cải thiện trí nhớ và sự tập trung, chẳng hạn như Flipd, BrainHQ, Elevate, v.v. Những ứng dụng và công cụ này sử dụng nghiên cứu khoa học nhận thức mới nhất để tạo ra các chương trình rèn luyện trí nhớ cá nhân hóa phù hợp với nhu cầu và sở thích của chúng ta.

Nhìn chung, tác động của bộ não lão hóa lên trí nhớ không nhất thiết phải khiến chúng ta sợ hãi. Miễn là chúng ta tuân thủ lối sống lành mạnh, tập trung vào rèn luyện nhận thức và thử nhiều phương pháp khác nhau để cải thiện trí nhớ, chúng ta có thể trì hoãn quá trình lão hóa của não một cách hiệu quả, cải thiện trí nhớ và sự tập trung, đồng thời tận hưởng một cuộc sống khỏe mạnh và trọn vẹn hơn. Có thể thấy, chúng ta cần cải thiện trí nhớ, và Cistanche Deserticola có thể cải thiện trí nhớ đáng kể vì Cistanche Deserticola là một dược liệu cổ truyền của Trung Quốc có nhiều tác dụng độc đáo, một trong số đó là cải thiện trí nhớ. Hiệu quả của Cistanche Deserticola đến từ nhiều thành phần hoạt chất có trong nó, bao gồm axit tannic, polysaccharides, flavonoid glycoside, v.v. Những thành phần này có thể tăng cường sức khỏe não bộ thông qua nhiều con đường khác nhau.

Bấm biết 10 cách cải thiện trí nhớ

Một số yếu tố bên ngoài, chẳng hạn như tiếp xúc với bức xạ ion hóa, có thể đẩy nhanh quá trình lão hóa. Nhiều nghiên cứu trên người và động vật đã báo cáo rằng việc tiếp xúc với bức xạ ion hóa có thể có những tác động khác nhau lên quá trình lão hóa của các cơ quan và dẫn đến việc kéo dài hoặc rút ngắn tuổi thọ tùy thuộc vào liều bức xạ hoặc tỷ lệ liều.

Bài viết này xem xét tác động của bức xạ lên sự lão hóa của các loại tế bào não khác nhau, bao gồm tế bào thần kinh, microglia, tế bào hình sao và tế bào nội mô não. Hơn nữa, các cơ chế phân tử có liên quan sẽ được thảo luận. Nhìn chung, tổng quan này nêu bật sự lão hóa do bức xạ gây ra ở các loại tế bào khác nhau có thể dẫn đến lão hóa não như thế nào, điều này có thể dẫn đến sự phát triển của các rối loạn thần kinh và tâm lý thần kinh khác nhau.

Do đó, việc điều trị nhắm vào stress oxy hóa và viêm thần kinh do bức xạ gây ra có thể ngăn ngừa lão hóa não do bức xạ và các rối loạn thần kinh và tâm lý thần kinh mà nó có thể gây ra.

Từ khóa: bức xạ ion hóa; sự lão hóa; não; căng thẳng oxy hóa; rối loạn chức năng ty thể; Sự phá hủy DNA.

1. Giới thiệu

Hiện nay, tình trạng già hóa dân số toàn cầu đang diễn ra với tốc độ chưa từng thấy. Đã có sự thay đổi nhân khẩu học theo hướng dân số già hơn và điều này có thể gây ra những hậu quả sâu rộng. Già hóa dân số được coi là một cuộc khủng hoảng từ góc độ kinh tế và chăm sóc sức khỏe toàn cầu [1].

Ở hầu hết các loài, giai đoạn lão hóa của cuộc sống liên quan đến sự suy giảm các cơ chế thích nghi và tự cân bằng, dẫn đến tăng tính nhạy cảm với áp lực môi trường hoặc bên trong, bệnh tật và tỷ lệ tử vong [2].

Ở người, lão hóa có liên quan đến sự suy giảm dần dần về thể chất và nhận thức, cũng như làm tăng nguy cơ mắc các bệnh như bệnh thoái hóa thần kinh. Tình trạng khuyết tật và bệnh tật liên quan đến tuổi tác ảnh hưởng tiêu cực đến chất lượng cuộc sống con người, cuối cùng làm tăng nguy cơ tử vong và dẫn đến các vấn đề ở cấp độ cá nhân, gia đình và cộng đồng [3].

Lão hóa não, bao gồm các cơ chế tế bào và phân tử phức tạp mà cuối cùng dẫn đến suy giảm nhận thức, là nguyên nhân chính gây ra thoái hóa thần kinh [4].

Lão hóa gây ra sự suy giảm dần dần khả năng chức năng của não, dẫn đến suy giảm khả năng học tập và trí nhớ, giảm khả năng tập trung, giảm tốc độ ra quyết định và suy giảm khả năng phối hợp cảm giác và vận động [5].

Sự suy giảm chức năng não liên quan đến tuổi tác xảy ra gần như song song với sự suy giảm chức năng của các hệ cơ quan khác và sự suy giảm hiệu suất được tăng tốc đáng kể sau tuổi 50 [6].

Tuy nhiên, những thay đổi liên quan đến lão hóa về tính toàn vẹn của tế bào và các con đường phân tử được chia sẻ trên các mô, bao gồm cả não [7]. Những thay đổi này bao gồm rối loạn chức năng ty thể; tích tụ nội bào của tổn thương oxy hóa đối với các đại phân tử; rối loạn chuyển hóa năng lượng; suy giảm khả năng xử lý chất thải của tế bào (chức năng autophagy-lysosome và proteasome), tín hiệu phản ứng căng thẳng thích ứng và sửa chữa DNA; và viêm. Hơn nữa, hoạt động mạng lưới thần kinh bất thường, quá trình xử lý Ca2+ bị thay đổi trong tế bào thần kinh và sự suy giảm khả năng tạo tế bào thần kinh cũng được quan sát thấy ở não lão hóa [8,9].

Tất cả các sinh vật sống đều trải qua quá trình lão hóa và tiếp xúc với bức xạ ion hóa (IR) trong suốt vòng đời của chúng. Một số nghiên cứu đã liên kết IR với quá trình lão hóa nhanh [10]. Kuzmic và cộng sự đã sử dụng glp-1 Caenorhabditis elegans vô trùng để đánh giá tác động của bức xạ gamma mãn tính đến tuổi thọ và xác nhận rằng IR có thể đẩy nhanh quá trình lão hóa [11]. Việc tiếp xúc với IR được biết là gây ra một loạt các thay đổi sinh lý.

IR có thể dẫn đến đứt gãy chuỗi kép DNA (DSB), gây tổn thương DNA mất ổn định di truyền và stress oxy hóa, dẫn đến lão hóa tế bào nội mô não và chết tế bào [12,13]. Sự lão hóa của tế bào, một trạng thái trì trệ tăng trưởng không thể đảo ngược, có thể giúp chúng ta hiểu được mối liên quan của lão hóa với một số quá trình sinh học khác, từ sự phát triển của phôi thai đến quá trình sửa chữa mô và các bệnh liên quan đến lão hóa [14,15].

Phơi nhiễm liều cao có thể gây ra bệnh phóng xạ cấp tính, trong khi tiếp xúc kéo dài với bức xạ liều thấp thường dẫn đến các rối loạn mãn tính như bệnh thoái hóa thần kinh. Trong khi tác hại của IR liều cao/liều lượng đối với sức khỏe con người đã được xác định rõ ràng thì tác động của việc tiếp xúc với liều lượng/liều thấp thường bị bỏ qua mặc dù tính chất phổ biến của nó.

Việc sử dụng IR trong chẩn đoán y tế và điều trị ung thư đã tăng lên đáng kể. Do đó, chất thải hạt nhân từ bệnh viện chiếm khoảng 14% tổng lượng phơi nhiễm phóng xạ hàng năm của thế giới [16].

Một số nghiên cứu đã chỉ ra rằng việc tiếp xúc lâu dài với IR liều thấp trong phòng thí nghiệm đặt ống thông làm tăng nguy cơ mắc các bệnh tim mạch, cho thấy rằng nó gây ra tình trạng lão hóa mạch máu tăng cường và xơ vữa động mạch sớm [17].

Hơn 50% bệnh nhân ung thư sẽ được điều trị bằng xạ trị. Xạ trị sẽ tiêu diệt mô khối u đồng thời làm tổn thương các mô bình thường xung quanh, dẫn đến nhiễm độc phóng xạ. [18]. Xạ trị làm lộ ra cả mô khối u và IR khỏe mạnh xung quanh, gây tổn thương DNA, từ đó gây ra phản ứng phá hủy DNA (DDR). Trong phản ứng này, bức xạ ion hóa sẽ khiến chu kỳ tế bào dừng lại và gây tổn thương tế bào, sau đó các tế bào bị tổn thương này sẽ tự động sửa chữa. Nếu DNA được sửa chữa hoàn toàn, các tế bào này có thể phục hồi như trước.

Tuy nhiên, khi các yếu tố bên trong và bên ngoài ảnh hưởng đến khả năng sửa chữa DNA thì tình trạng lão hóa (tức là ngừng chu kỳ tế bào vĩnh viễn) hoặc chết tế bào (như apoptosis hoặc thảm họa phân bào) sẽ xảy ra. [19,20]. Hơn nữa, vì IR thường được yêu cầu để thu được hình ảnh có độ phân giải cao trong quá trình chụp ảnh thần kinh, nên phải kiểm tra sự đóng góp của IR liều thấp/tỷ lệ liều đối với các bệnh thoái hóa thần kinh [21].

Phơi nhiễm bức xạ, đặc biệt là phơi nhiễm bức xạ tự nhiên, xảy ra trong đời sống hàng ngày của con người. Một số nguyên tố phóng xạ trong vỏ trái đất như uranium (238U), kali (40K), thorium (232T) và các sản phẩm phân rã phóng xạ của chúng, ví dụ radon (222Rn) và radium (226Ra) đóng vai trò là nguồn phơi nhiễm phóng xạ tự nhiên [22 ].

Các khu vực có mức bức xạ nền cao được coi là lý tưởng để nghiên cứu ảnh hưởng lâu dài của việc tiếp xúc với bức xạ liều thấp mãn tính ở người [23]. Một số nghiên cứu về bức xạ nền tự nhiên cao đã được thực hiện ở Brazil, Trung Quốc, Ấn Độ và Iran [24–26]. Tiếp xúc với bức xạ liều cao có thể gây ung thư.

Ngoài ra, điều đáng chú ý là bức xạ nền tự nhiên cao quan sát được ở Dương Giang, Trung Quốc cũng làm tăng tỷ lệ mắc một số bệnh không phải ung thư như bệnh lao, bệnh tiêu hóa và bệnh mạch máu não. [27]. Bức xạ nền tự nhiên cao trong môi trường có thể được coi là một loại ô nhiễm tự nhiên. Nó có thể đến cơ thể con người thông qua cả nguồn bên trong và bên ngoài, đồng thời có thể làm hỏng DNA của con người.

Ngoài ra, bức xạ nền tự nhiên cũng xâm nhập vào hệ sinh thái thông qua các hoạt động của con người, ảnh hưởng đến sức khỏe và chất lượng cuộc sống của người dân sống ở những khu vực có nền bức xạ tự nhiên cao. Một nghiên cứu theo dõi dài hạn về thảm họa Chornobyl năm 1986 cho thấy tỷ lệ mắc bệnh trên diện rộng ngày càng gia tăng. loạt bệnh ở những người bị phơi nhiễm trên tất cả các khu vực bị ô nhiễm được đánh giá.

Đặc biệt, những thay đổi đối với hệ thần kinh trung ương (CNS), dẫn đến rối loạn chức năng nhận thức thần kinh do chiếu xạ, đã được quan sát thấy ở nhiều cá nhân [28]. Hơn nữa, những người thanh lý Chornobyl còn sống sót có dấu hiệu viêm nhiễm có thể liên quan đến lão hóa sớm [29]. Sự suy giảm hệ thống miễn dịch do bức xạ gây ra là tác nhân quan trọng gây ra những thay đổi sinh lý xảy ra ngay sau khi tiếp xúc với bức xạ và có liên quan đến tác dụng chậm của bức xạ như phát triển khối u và lão hóa sớm [30].

Phơi nhiễm IR liều thấp mãn tính có thể đẩy nhanh quá trình lão hóa của mạch máu, bao gồm cả mạch não. Điều này đã được chứng minh là có liên quan đến bệnh não liên quan đến tuổi tác ở những người trên 40 tuổi, cũng như bệnh xơ vữa động mạch hệ thống [31,32].

Trong số 306 công nhân tiếp xúc với vụ tai nạn hạt nhân Chornobyl được xem xét trong một nghiên cứu trước đây, lần lượt 81% và 77% nam giới và phụ nữ có dấu hiệu lão hóa nhanh.

Ngoài ra, những người dưới 45 tuổi dường như dễ bị lão hóa nhanh do bức xạ hơn [33]. Ở người, độ nhạy cảm với bức xạ giảm dần theo tuổi tác cho đến khi cá nhân trưởng thành. Tuy nhiên, độ nhạy này tăng lên ở tuổi già.

Dữ liệu thực nghiệm từ động vật cũng ủng hộ giả thuyết rằng IR gây ra lão hóa. Brizzee quan sát thấy rằng khi tuổi càng tăng, một số thay đổi xảy ra ở vỏ não của khỉ Rhesus và chuột bạch tạng [34].

Các phân tích về cấu hình phiên mã từ não chuột cho thấy rằng các phản ứng phân tử quan sát được vài giờ sau khi chiếu xạ liều thấp toàn cơ thể (100 mGy) tương tự như các phản ứng liên quan đến suy giảm nhận thức sớm, bệnh Alzheimer và các rối loạn tâm thần kinh khác nhau [35,36]. Cấu hình phiên mã của microglia thu được sau chiếu xạ một ngày và một tháng cũng tương tự như những gì được quan sát thấy trong quá trình lão hóa, chỉ ra tác động tăng cường lão hóa của bức xạ [37].

Chiếu xạ in vitro liều cao (2–8 Gy) lên các tế bào nội mô mạch máu não nguyên phát ở chuột thúc đẩy kiểu hình bài tiết liên quan đến lão hóa, được đặc trưng bởi sự điều hòa tăng của các cytokine và chemokine gây viêm, bao gồm IL-6, IL{{5} } và MCP-1 [38].

Đã có báo cáo rằng IR làm tăng sự lão hóa của tế bào và -galactosidase (SA- -Gal) liên quan đến tuổi già và các gen đặc hiệu cho tuổi già (p16, p12 và Bcl-2) được biểu hiện cao ở tủy xương được chiếu xạ- đại thực bào có nguồn gốc [39]. Những phát hiện này chứng thực bằng chứng in vivo chỉ ra tác động tiềm ẩn gây lão hóa của bức xạ lên các tế bào nội mô của mạch máu não.

Nhìn chung, rõ ràng là các tác động sinh học của việc tiếp xúc với IR, không chỉ giới hạn ở stress oxy hóa, tổn thương nhiễm sắc thể, apoptosis, suy tế bào gốc và viêm, tất cả đều góp phần đẩy nhanh quá trình lão hóa [40]. Hơn nữa, sự đóng góp của phơi nhiễm IR vào sự phát triển của các tình trạng không ác tính như bệnh thoái hóa thần kinh cũng đang trở nên rõ ràng thông qua các nghiên cứu dịch tễ học [21], và nhiều tình trạng bệnh lý có liên quan đến việc tiếp xúc với các loại bức xạ liều thấp/liều thấp khác nhau (Bảng 1) .

Trong bài đánh giá này, chúng tôi sẽ tập trung vào tác động của IR đối với quá trình lão hóa não, bao gồm sự lão hóa của các loại tế bào CNS khác nhau (microglia, tế bào hình sao, tế bào nội mô não và tế bào thần kinh). Hơn nữa, các cơ chế phân tử liên quan sẽ được thảo luận và các hướng nghiên cứu trong tương lai nhằm làm sáng tỏ tác động thực sự của lão hóa não do bức xạ sẽ được đề xuất.

For more information:1950477648nn@gmail.com