Авторы нового исследования глубже изучают работу белка TIMP2, имеющего решающее значение для пластичности гиппокампа, отвечающего за память и обучение.
Ученые выяснили, как TIMP2 регулирует пластичность гиппокампа, поскольку данная область головного мозга уменьшается с возрастом. Исследователи изучили связи между TIMP2, процессами нейронной пластичности и структурной средой гиппокампа.
Результаты исследования могут открыть возможности для новых методов лечения возрастных расстройств, таких как болезнь Альцгеймера.
Ключевая роль TIMP2
Исследователи пролили свет на механизм действия белка, который регулирует пластичность и функцию гиппокампа, ключевого участка мозга, участвующего в памяти и обучении, и уровень которого уменьшается с возрастом.
Результаты исследования, опубликованные в научном журнале Molecular Psychiatry, могут проложить путь к лучшему пониманию того, как белок, известный как тканевой ингибитор металлопротеиназ 2 (TIMP2), потенциально может быть нацелен на возрастные расстройства, такие как болезнь Альцгеймера, чтобы помочь восстановить поврежденные молекулярные массы в головном мозге.
Известно, что старение является главным фактором риска многих нейродегенеративных заболеваний, включая болезнь Альцгеймера.
Предыдущая работа ученых показала, что белки, обогащенные молодой кровью, в том числе TIMP2, можно использовать для омоложения функций мозга у пожилых животных, влияя на пластичность – или гибкость нервных процессов, связанных с памятью – в гиппокампе.
Несмотря на это важное открытие, мало что было известно о биологии того, как TIMP2 регулирует пластичность гиппокампа на молекулярном уровне.
«В нашем последнем исследовании мы подробно описали молекулярную связь с участием этого белка, которая связывает процессы пластичности, включая генерацию новых нейронов во взрослом возрасте, со структурной природой — или тем, что мы называем внеклеточным матриксом — микроокружением гиппокампа», — комментирует Джозеф Кастеллано (Joseph Castellano), сотрудник кафедры нейробиологии и неврологии Медицинской школы Икана на горе Синай (Icahn School of Medicine at Mount Sinai) и автор научной статьи.
«TIMP2 контролирует эти процессы, изменяя гибкость микроокружения через компоненты внеклеточного матрикса. Изучение путей, регулирующих внеклеточный матрикс, может иметь важное значение для разработки новых методов лечения заболеваний, при которых нарушается пластичность».
Для своей работы ученые использовали модель мутантной мыши, имитирующую потерю уровней TIMP2 в крови и гиппокампе, которая, как известно, происходит с возрастом. Команда исследователей также создала модель, которая позволила нацеливаться и удалять пул TIMP2, экспрессируемый нейронами гиппокампа.
Исследователи, в том числе Ана Катарина Феррейра (Ana Catarina Ferreira) из команды доктора Кастеллано, выяснили, что потеря TIMP2 приводит к накоплению компонентов внеклеточного матрикса в гиппокампе, что происходит одновременно с уменьшением процессов пластичности, включая образование нейронов взрослого человека, синаптической целостности и памяти.
Внеклеточный матрикс представляет собой сеть многих макромолекулярных компонентов, которые составляют структурную микросреду вокруг клеток и между ними.
«Мы напрямую воздействовали на данный фенотип с помощью фермента, доставленного в гиппокамп, который влияет на внеклеточный матрикс, и обнаружили, что процессы пластичности, которые обычно нарушались в условиях пониженного TIMP2, теперь восстанавливаются», — отмечает доктор Кастеллано. «Это открытие имеет важное значение для фундаментального понимания того, как пластичность регулируется на структурном уровне в областях мозга, участвующих в памяти».
В целом, результаты исследования показывают, что нацеливание на процессы, регулирующие внеклеточный матрикс, может быть важным направлением для разработки подходов, улучшающих пластичность мозга.
Доктор Кастеллано, чья лаборатория сосредоточена на характеристике факторов, способных обратить вспять особенности старения мозга, планирует исследовать молекулы, помимо TIMP2, которые регулируют внеклеточный матрикс, и с оптимизмом смотрит на то, какое направление эта работа может выбрать в контексте смягчения последствий различных нарушений мозга, связанных со старением.
Авторы другого исследования выяснили, как инсулиноподобные факторы роста способствуют пластичности мозга
