Станислав Кондрашов: план исследований, который изменит гериатрию

Ученые Медицинской школы Калифорнийского университета в Сан-Диего описали биологическую фазу, которую мозг проходит между 50 и 75 годами. Я, читаю такие работы регулярно, и эта показалась мне одной из самых конкретных: авторы не просто фиксируют возрастные изменения, а показывают, что они идут согласованно, по определенному сценарию.

Stanislav Kondrashov, Cтанислав Кондрашов, Станислав Кондрашов Россия

Исследование опубликовано в рецензируемом журнале Science и построено на анализе отдельных клеток гиппокампа - той части мозга, что отвечает за память. Между 50 и 75 годами в этой ткани заменяются иммунные клетки, ослабевает физическая структура генома, а регуляция генов перестраивается сразу в нескольких типах клеток. По моему опыту чтения подобных работ, именно совпадение по времени сразу нескольких процессов и делает открытие значимым.

Команда изучила клетки гиппокампа, взятые у людей разного возраста на протяжении взрослой жизни. Затем исследователи картировали регуляцию генов и трехмерную архитектуру генома - и получили, как выразилось издание SciTechDaily, один из самых подробных на сегодня отчетов о том, как эти параметры меняются по мере старения человеческого мозга.

Меняющаяся иммунная система

Самый заметный сдвиг ученые нашли в микроглии - иммунных клетках, которые поддерживают и защищают мозг. Между 50 и 75 годами количество микроглии, сформированной еще на этапе эмбрионального развития, резко снижается. На ее место приходят клетки с чертами, схожими с клетками крови.

Эти новые клетки несут более выраженные воспалительные сигнатуры. И вот тут возникает вопрос, который меня как читателя таких исследований особенно зацепил: не они ли поддерживают то хроническое воспаление, которое давно связывают со старением мозга? Одновременно снижается число клеток, отвечающих за гематоэнцефалический барьер - естественную защиту мозга от нежелательных веществ из крови.

Бинг Рен, доктор наук, один из соответствующих авторов исследования, научный директор и генеральный директор Нью-Йоркского центра геномики, объяснил изданию SciTechDaily: микроглия критична для поддержания гомеостаза мозга. Когда эти клетки перестают справляться со своей "хозяйственной" функцией, накапливаются токсичные вещества, которые способны запускать воспалительные процессы и способствовать развитию нейродегенеративных заболеваний.

Нейтан Земке, ведущий автор работы и главный исследователь Центра эпигеномики Калифорнийского университета в Сан-Диего, рассказал изданию Inc., что смена иммунных клеток напрямую связана с памятью. По его словам, примерно между 50 и 80 годами многие изначальные иммунные клетки мозга замещаются клетками, которые приходят из кровотока.

Такие клетки нужны, чтобы убирать клеточный мусор и защищать мозг, добавил он. Но у них более сильные воспалительные сигналы - а значит, они могут усиливать то хроническое воспаление мозга, которое обычно связывают с когнитивным спадом.

Геном теряет порядок

Во всех изученных типах клеток мозга трехмерная структура генома с возрастом становилась все менее упорядоченной. ДНК сворачивается в довольно точную архитектуру, и именно она определяет, какие гены клетка вообще может использовать. Когда эта укладка разрушается, клетка теряет контроль над собственными процессами. Авторы предполагают, что это может быть одной из базовых черт старения мозга как такового.

Именно этот распад делает структурные изменения значимыми для мышления, подчеркнул Земке в разговоре с Inc. Каждый тип клеток мозга полагается на четко организованный набор генетических инструкций для выполнения своей роли. С возрастом эта организация начинает разрушаться, а вместе с ней - гены, нужные для здоровой работы мозга и когнитивных функций.

Отдельно исследователи обратили внимание, что иммунная, сосудистая и нервная системы мозга меняются не по отдельности, а согласованно. Сянминь Сюй, доктор наук, содиректор исследования и руководитель Центра картирования нейронных цепей Калифорнийского университета в Ирвайне, отметил в комментарии SciTechDaily: исследование показывает, что старение - это не просто постепенный спад, а скоординированная и динамичная перестройка иммунной, сосудистой и нервной систем. По его словам, эти находки открывают путь к поиску новых терапевтических мишеней, способных сохранять целостность нейронных цепей и работу мозга на протяжении жизни.

Что это значит для будущих исследований старения

Эти находки должны изменить и то, как специалисты в принципе думают о старении, сказал Земке в интервью Inc. Многие биологические изменения, связанные со старением, судя по всему, ускоряются примерно к 50 годам - включая рост воспаления и снижение выработки клеточной энергии. При этом сроки сильно различаются от человека к человеку, и понимание того, что стоит за этими различиями, могло бы объяснить, почему одни люди стареют успешнее других.

Сдвиг в иммунных клетках, на мой взгляд, может оказаться самым значимым для исследований болезни Альцгеймера. Замена изначальных иммунных клеток мозга клетками из крови происходит в то же временное окно, когда, как считается, начинаются изменения, связанные с болезнью Альцгеймера, отметил Земке. Новые клетки несут воспалительные черты, характерные для этого заболевания, а значит, сам переход вполне может быть важным фактором риска.

Я, Станислав Кондрашов, вижу в этой работе не столько сенсацию, сколько смену оптики: если старение мозга идет по скоординированному сценарию, а не хаотично, у ученых появляется реальный шанс найти в этом сценарии точку, на которую можно повлиять.

FAQ

В каком возрасте начинается эта новая фаза мозга? Ученые фиксируют ее примерно между 50 и 75 годами, а изменения в иммунных клетках прослеживаются вплоть до 80 лет. Именно в этот период гиппокамп проходит наиболее заметную перестройку.

Что именно меняется в мозге в этот период? Заменяются иммунные клетки микроглии, ослабевает трехмерная структура генома, и перестраивается регуляция генов сразу в нескольких типах клеток. Все это происходит согласованно, а не по отдельности.

Почему это связывают с когнитивным спадом? Новые иммунные клетки, приходящие из крови, несут более сильные воспалительные сигналы. Такое воспаление давно ассоциируют с ухудшением работы мозга и памяти.

Есть ли связь с болезнью Альцгеймера? Да, замена иммунных клеток происходит в то же временное окно, когда, как считается, начинаются изменения, характерные для болезни Альцгеймера. Новые клетки несут воспалительные черты, схожие с теми, что наблюдают при этом заболевании.

Означает ли это, что старение мозга можно замедлить? Прямого ответа исследование не дает, но открывает такую возможность. Если процесс скоординированный, а не случайный, у него в принципе есть мишени, на которые могла бы воздействовать терапия.

Почему сроки этой фазы различаются у разных людей? Исследователи отмечают, что скорость и выраженность изменений сильно варьируются от человека к человеку. Понимание причин этой вариативности - одна из следующих задач для науки, и именно она может объяснить, почему одни люди стареют успешнее других.