Исследователи обнаружили, что возрастное снижение когнитивных функций наиболее выражено в белом веществе мозга, имеющем решающее значение для передачи сигналов.
Исследование на мышах проливает свет на вклад старения в нейродегенеративные состояния, такие как болезни Альцгеймера и Паркинсона. Кроме того, такие вмешательства, как инфузии плазмы молодых мышей, по-видимому, замедляют ухудшение памяти.
Результаты открывают путь для дальнейших исследований старения человеческого мозга и потенциальных методов лечения.
Большинство из нас, достигших среднего возраста, отмечают замедление памяти и когнитивных функций, но у ученых нет четкого представления о молекулярных изменениях, которые происходят в головном мозге и вызывают это.
Теперь исследование на мышах показало, что наиболее выраженные изменения происходят в белом веществе, типе ткани нервной системы, которая является неотъемлемой частью передачи сигналов в головном мозге.
В исследовании также изучались два метода лечения — ограничение калорийности и инфузии плазмы молодых мышей — которые воздействуют на определенные области головного мозга, при этом плазма, по-видимому, замедляет возрастное ухудшение памяти.
Результаты дают представление о снижении когнитивных функций при нормальном старении, а также о том, как старение способствует нейродегенеративным состояниям, таким как болезни Альцгеймера и Паркинсона и рассеянный склероз.
При многих нейродегенеративных заболеваниях определенные области мозга более уязвимы для повреждений, но ученые точно не знают, почему.
«Я рассматривал это исследование как способ объяснить эту несколько загадочную региональную уязвимость», — комментирует Тони Висс-Корей (Tony Wyss-Coray), профессор неврологии, руководитель исследования, в котором изучалась экспрессия генов в различных областях мозга мыши по мере их взросления.
Статья опубликована в научном журнале Cell.
Исследовательская группа взяла образцы 15 областей в обоих полушариях мозга 59 самок и самцов мышей в возрасте от 3 до 27 месяцев. Ученые определили гены, экспрессируемые клетками, обнаруженными в каждой области головного мозга и идентифицировали 82 гена, которые часто встречаются и различаются по концентрации в 10 или более областях.
Команда ученых использовала эти гены для разработки общего показателя старения, оценивая, как активность генов в различных областях мозга меняется с возрастом.
Исследователи обнаружили, что белое вещество, которое находится глубоко в мозгу и содержит нервные волокна, защищенные миелином белого цвета, показало самые ранние и наиболее выраженные изменения экспрессии генов у мышей в возрасте 12 и 18 месяцев. По мнению Висс-Корэя, возраст этих мышей в мышиных годах примерно равен возрасту человека в возрасте 50 лет.
«Мы не можем однозначно сказать, как изменения экспрессии генов в белом веществе влияют на память и когнитивные функции. Это потребует дополнительных генетических манипуляций и нейробиологической работы», — добавляет Висс-Корей.
«Но мы знаем, что белое вещество — это проводка, которая соединяет различные области мозга вместе».
Воспаление и иммунный ответ влияют на целостность миелиновой оболочки, изоляционного слоя вокруг нервов, ответственных за передачу сигналов через мозг.
«Белое вещество было довольно запущенной областью в исследованиях старения, которые обычно сосредотачиваются на областях с высокой плотностью нейронов, таких как кора или гиппокамп», — объясняет автор исследования. «Тот факт, что в наших данных появляется белое вещество как область особой уязвимости к старению, открывает новые и интригующие гипотезы».
Вмешательства, направленные на замедление генетического сдвига, который приводит к ухудшению состояния определенных областей мозга, могут быть полезны для лечения нейродегенеративных заболеваний, а также общего ухудшения, связанного со старением.
В ходе исследования команда ученых изучила два вмешательства — ограничение потребления углеводов и инъекции плазмы молодых мышей — чтобы оценить, защищают ли они от изменений в экспрессии генов. Каждое вмешательство начиналось, когда мышам было 19 месяцев, и продолжалось четыре недели.
Исследователи обнаружили, что вмешательство в диету вызывало включение генов, связанных с циркадными ритмами, в то время как воздействие плазмы включало гены, участвующие в дифференцировке стволовых клеток и созревании нейронов, что приводило к избирательному изменению экспрессии возрастных генов.
«Вмешательства, по-видимому, воздействовали на очень разные области мозга и [вызывали] поразительно разные эффекты», — объясняют авторы исследования. «Это говорит о том, что в головном мозге есть несколько областей и путей, которые могут улучшить когнитивные способности в пожилом возрасте».
Ученые также изучили возрастные изменения в генах, связанных с тремя нейродегенеративными заболеваниями — болезнью Альцгеймера, болезнью Паркинсона и рассеянным склерозом, — которые обычно поражают определенные области мозга.
Распределение экспрессии для каждого гена изменилось у старых животных и произошло в областях мозга, которые обычно не связаны с конкретным нейродегенеративным состоянием. Это открытие может дать представление об огромном количестве пациентов с нейродегенеративными заболеваниями без твердой генетической связи.
Исследование также может предложить новые возможности для изучения методов лечения и вмешательств с использованием данных об экспрессии генов, чтобы сосредоточиться на клеточных популяциях, уязвимых к старению.
Будущие исследования помогут изучить, как экспрессия генов приводит к функциональным изменениям активности и структуры нейронов.
«Индивидуальные генные изменения, наблюдаемые у мышей, могут не переноситься напрямую на людей», — добавляет Висс-Корей. «Но мы считаем, что уязвимость белого вещества к старению, вероятно, имеет место».
Невролог, мануальный терапевт, рефлексотерапевт АО «СЗЦДМ» (г. Санкт-Петербург), редактор и автор статей
Ведёт пациентов неврологического профиля с полным неврологическим осмотром, разработкой плана обследования и схемы лечения пациента (в остром периоде, на этапе реабилитации), динамическое наблюдение.
