Teksti on kirjoitettu yhteistyössä Miriam Nokian (FT, dosentti) kanssa.
Vanheneminen aiheuttaa monenlaisia muutoksia aivoissa. Aivot eivät kuitenkaan vain passiivisesti ota vastaan näitä muutoksia. On arveltu, että aivoilla on itse asiassa avainrooli vanhenemisnopeuden säätämisessä. Pitkään on kuitenkin ollut epäselvää, mitä kautta aivot välittävät vanhenemisnopeuteen liittyvät viestinsä elimistölle. Viimein tutkijat alkavat päästä tämän mekanismin jäljille: aivojen tietty alue ohjaa viesteillään vanhenemisen nopeutta.
Aivot ovat monessa mielessä elimistömme keskusyksikkö. Aivot ohjaavat liikkeemme ja ajatuksemme, ja aivojen kunto näkyy kaikessa toiminnassamme. Yksi aivojen keskeisimmistä ominaisuuksista on niiden plastisuus, eli kyky muuttaa hermosolujen välisten yhteyksien määrää ja vahvuutta. Tämä aivojen kyky muovautua on välttämätöntä muun muassa muistille ja oppimiselle.
Aivojen toiminta heikkenee ikääntyessä
Vanhenemisen myötä aivoissa tapahtuu monenlaisia muutoksia. Muun muassa hermosolujen määrä ja niitä yhdistävien ratojen kunto sekä verisuonitus heikkenevät. Samalla uusien hermosolujen muodostuminen muistin kannalta tärkeässä hippokampuksessa vähenee. Tästä aivojen ’kutistumisesta´ seuraa esimerkiksi muistin ja oppimisen heikkenemistä. Erilaiset sairaudet, kuten Alzheimerin tauti, saavat aivot rappeutumaan vielä normaalia nopeammin.
Hypotalamus on pieni tumake väliaivojen alaosassa ja osa hormonaalista säätelyjärjestelmää. Se kontrolloi muun muassa kehon lämpötilaa, nälkää, janoa ja kehon vuorokausirytmiä. Hypotalamus tuottaa ja koordinoi useiden eri hormonien vapautumista ohjaten kehomme kudosten ja elimien toimintaa. Hypotalamus vaikuttaisi olevan avainasemassa myös vanhenemisessa koko kehon tasolla.
Hypotalamus määrää vanhenemisen tahdin
Hypotalamuksen on osoitettu ohjaavan vanhenemisen nopeutta. Tutkijat ovat havainneet, että hiirillä, joilla hypotalamuksen solut kuolevat, vanhenevat selvästi tavallisia hiiriä nopeammin ja elävät lyhemmän aikaa. Toisaalta, kun keski-ikäisille hiirille lisätään aivoihin terveitä hypotalamuksen kantasoluja, vanheneminen hidastuu ja hiiret elävät pidempään.
Muutos vanhenemisessä havaittiin eläimissä suhteellisen nopeasti. Niinpä arveltiin, että vanhenemistahdin muutoksen syynä ei ollut aikaa vievä hermosolujen syntyminen, vaan jokin, mitä kantasolut erittivät ympäristöönsä. Aiemman tutkimuksen nojalla katseet kääntyivät vanhenemisen säätelyyn osallistuviin pieniin RNA-molekyyleihin, miRnoihin. Näin havaittiin se, että hypotalamuksen kantasolut tosiaan vapauttivat selkäydinnesteeseen paljon miRnoja, joiden määrä laski huomattavasti ikääntyessä. Tämän lisäksi hypotalamuksen solujen on havaittu erittävän ympäristöönsä erilaisia hermoston toimintaan vaikuttavia viestimolekyylejä, joiden määrän muutokset ohjaavat elinikää hiirillä.
Liikunnalla on aivoja nuorentava vaikutus
Useat eläinmallit ovat siis näyttäneet, että aivoilla on avainrooli koko kehon vanhenemisnopeuden ja eliniän säätelyssä. Vielä ei kuitenkaan tiedetä missä määrin esimerkiksi samat hypotalamuksen säätelyreitit ohjaavat vanhenemista ihmisillä.
Sen sijaan tiedetään, että aerobinen harjoittelu lieventää iän tuomia muutoksia pitämällä yllä hyvää hengitys- ja verenkiertoelimistön kuntoa, lisäämällä hermosolujen syntyä tärkeillä aivoalueilla ja tehostamalla oppimista. On myös viitteitä siitä, että fyysinen aktiivisuus ja sitä kautta hyvä aerobinen kunto voivat pienentää riskiä sairastua muistisairauksiin, kuten Alzheimerin tautiin. Siinä missä vanheneminen siis heikentää tiettyjen aivoalueiden toimintaa, voi liikunta osaltaan lisätä hermosolujen määrää ja/tai tehostaa niiden toimintaa ’nuorentaen’ näin aivojamme.
Lähteet:
- Kim K, Choe HK: Role of hypothalamus in aging and its underlying cellular mechanisms. Mech Ageing Dev 2019, 177:74-79.
- Zhang Y, Kim MS, Jia B, Yan J, Zuniga-Hertz JP, Han C, Cai D: Hypothalamic stem cells control ageing speed partly through exosomal miRNAs. Nature 2017, 548(7665):52-57.
- Zhang G, Li J, Purkayastha S, Tang Y, Zhang H, Yin Y, Li B, Liu G, Cai D: Hypothalamic programming of systemic ageing involving IKK-beta, NF-kappaB and GnRH. Nature 2013, 497(7448):211-216.
- Chang HC, Guarente L: SIRT1 mediates central circadian control in the SCN by a mechanism that decays with aging. Cell 2013, 153(7):1448-1460.
- van Praag H, Shubert T, Zhao C, Gage FH: Exercise enhances learning and hippocampal neurogenesis in aged mice. J Neurosci 2005, 25(38):8680-8685.
- Nokia MS, Lensu S, Ahtiainen JP, Johansson PP, Koch LG, Britton SL, Kainulainen H: Physical exercise increases adult hippocampal neurogenesis in male rats provided it is aerobic and sustained. J Physiol 2016, 594(7):1855-1873.
- https://www.karjalainen.fi/uutiset/uutis-alueet/kotimaa/item/54849
- Boon RA, Iekushi K, Lechner S, Seeger T, Fischer A, Heydt S, Kaluza D, Treguer K, Carmona G, Bonauer A, Horrevoets AJ, Didier N, Girmatsion Z, Biliczki P, Ehrlich JR, Katus HA, Muller OJ, Potente M, Zeiher AM, Hermeking H, Dimmeler S: MicroRNA-34a regulates cardiac ageing and function. Nature 2013, 495(7439):107-110.
- Kramer JM, Plowey ED, Beatty JA, Little HR, Waldrop TG: Hypothalamus, hypertension, and exercise. Brain Res Bull 2000, 53(1):77-85.
- Larson EB, Wang L, Bowen JD, McCormick WC, Teri L, Crane P, Kukull W: Exercise is associated with reduced risk for incident dementia among persons 65 years of age and older. Ann Intern Med 2006, 144(2):73-81.
- Kaufmann T et al., Common brain disorders are associated with heritable patterns of apparent aging of the brain. Nat Neurosci 2019, 22(10):1617-1623.
IkäKRIISI 