Выпуск 230: «омолаживающая» спинномозговая жидкость
Последние исследования в области головного мозга направлены на поиск многочисленных стратегий, которые бы могли замедлить его старение. Спинномозговая жидкость или ликвор окружает клетки головного мозга, обеспечивая их питательными соединениями. В исследовании, опубликованном в журнале Nature, рассказывают, что ее введение от молодых животных старым улучшает функцию памяти. Наиболее чувствительными к воздействию «омолаживающих» веществ оказались олигодендроциты гиппокампа. Ликвор молодых животных стимулирует у старых производство клеток-предшественников олигодендроцитов и их превращение во взрослые клетки в гиппокампе, что улучшает когнитивные функции их головного мозга.
Старение мозга – процесс, связанный с нарушением функции клеток головного мозга восстанавливать повреждения, возникающие на протяжении жизни. Эти процессы лежат в основе слабоумия и возникновении различных нейродегенеративных заболеваний, например, болезни Альцгеймера (БА). В последние годы продолжительность жизни населения увеличивается, поэтому одной из главных проблем медицины становятся возрастные изменения головного мозга и снижение умственных показателей у пожилых людей. Не зря ту же БА называют «эпидемией XXI века».
Поиск средств, способных замедлить или обратить вспять процесс старения клеток головного мозга, не прекращается. Например, введение плазмы молодого организма старому способно «омолаживать» постаревший мозг и восстанавливать память. Но поиск «омолаживающих» средств сопряжен с некоторыми трудностями. Одна из них – гематоэнцефалический барьер, который ограничивает доступность мозга к этим факторам, препятствуя их омолаживающему потенциалу.
Спинномозговая жидкость (СМЖ) несет сигналы, ответственные за развитие молодых нейронов – так называемые факторы роста. Однако, белковый состав СМЖ меняется с возрастом человека. В результате этого процесса происходит увеличение количества воспалительных белков и уменьшение факторов роста. Остается неизвестным, способствуют ли изменения состава СМЖ возрастному снижению когнитивных функций.
В исследовании СМЖ молодых крыс вводили непосредственно в головной мозг старых мышей. Ученые предположили, что это окажет омолаживающее действие на головной мозг и в первую очередь – на гиппокамп, который отвечает за производство новых воспоминаний и запись опыта.
На первом этапе отслеживали, связано ли введение СМЖ с усилением способности к обучению и памяти. Оказалось, что СМЖ от молодых мышей привела к более высокой средней скорости реакции на опасность у старых мышей. Это свидетельствует о большем сохранении отдаленной памяти о страхе, чем у старых мышей, которым не вводили СМЖ.
Вышеописанный эффект связан с изменениями в гиппокампе, который «омывается» диквором и играет основную роль в снижении когнитивных функций с возрастом. Анализ генов, ответственных за развитие новых клеток гиппокампа, показал, что они стимулируются под действием СМЖ, полученной от молодых крыс. В основном, процесс происходит в олигодендроцитах. Это указывает на то, что эти клетки выступают субстратом для действия различных веществ и отвечают за развитие новых нейронов гиппокампа, предотвращая старение мозга.
На втором этапе отслеживали, какой именно фактор приводит к пролиферации клеток гиппокампа у старых крыс. Обнаружено, что у молодых мышей ген Fgf17 обильно экспрессируется кортикальными нейронами и его экспрессия заметно снижается с возрастом. Этот процесс имеет решающее значение для развития потерянных олигодендроцитов у пациентов и с димиелинизирующими болезнями, например, рассеянным склерозом.
Таким образом, обнаружено, что введение СМЖ от молодых крыс способствует улучшению функции памяти у старых мышей. Одновременно образуются новые олигодендроциты, и восстанавливается миелиновая оболочка нервных волокон гиппокампа. В этом процессе активно участвует ген Fgf17. Он частично имитирует эффекты «молодой» СМЖ, стимулирует производство олигодендроцитов и долговременную память.
Результаты исследования показывают, что воздействие на гиппокамп с помощью факторов, присутствующих в «молодой» СМЖ, может применяться для предотвращения или восстановления утраченных когнитивных функций, связанных со старением и нейродегенеративными заболеваниями.
Young CSF restores oligodendrogenesis and memory in aged mice via Fgf17 by Tal Iram et al. in Nature. Published May 2022 https://doi.org/10.1038/s41586-022-04722-0