Нейробиологи всего мира изучают процессы старения головного мозга и факторы, влияющие на его активность. Уже известно, например, что мозг мужчин и женщин стареет с разной скоростью, а состояние здоровья и возраст человека влияют на производство новых нейронов. Несмотря на исключительную сложность главного органа центральной нервной системы, учёные узнают всё больше о механизмах его функционирования и учатся ими управлять.
Так, новое масштабное исследование, проведённое сотрудниками медицинского факультета Стэнфордского университета (Stanford Medicine) выявило ген, кодирующий белок, ответственный за ухудшение когнитивных функций мозга в старости. Учёные разработали антитела, способные блокировать этот белок, и попробовали с их помощью "омолодить" мозг пожилых мышей.
В своей работе экспериментаторы исследовали микроглию — класс клеток мозга, ответственный за локальный иммунитет и фагоцитоз — регулярную "уборку" отложений белков и различных клеточных остатков. Поясним, что образование таких "отходов" является результатом нормальной деятельности мозга.
Специалистам уже было известно, что способность клеток микроглии выполнять свои функции снижается с возрастом. Тони Вайсс-Корей (Tony Wyss-Coray), профессор Стэнфордского университета и главный автор нового исследования, опубликованного в журнале Nature, считал весьма вероятным, что возрастные когнитивные нарушения вызывает именно снижение способности мозга по уборке накопившегося мусора. Кроме того, известно, что болезни Альцгеймера и Паркинсона тоже связаны с повышенной активностью генов, определяющих работу микроглии.
По этой причине в новой научной работе исследователи сфокусировались на трёх тысячах генов, так или иначе связанных с микроглией. Были отобраны именно те гены, на которые медики уже умеют воздействовать лекарственными препаратами, а значит, потенциально могут решать проблемы, связанные с данными генами.
Исследование проводилось одновременно в двух направлениях. В первом эксперименте учёные засеивали чашку Петри культурой клеток микроглии мышей и давали им "поживиться" частицами латекса, помеченными специальной флюоресцирующей краской. Целью эксперимента было выяснить, как "выключение" каждого из трёх тысяч генов повлияет на способность микроглии перерабатывать подкрашенный латекс. Чем ярче сияла клетка, тем лучше она переваривала поглощённые частицы.
Микроглия в культуре клеток мозга крыс обозначена зелёным, волокна нервной ткани — красным.
Фото GerryShaw/Wikimedia Commons.
"Это похоже на поиск причины плохой работы компании, убирающей мусор. Мы хотели знать в чём дело. Сломались ли машины для вывоза мусора? Проржавели ли контейнеры? А может, проблема в неожиданном избытке мусора? Может, персонал плохо подготовлен и ленив?", — объясняет в пресс-релизе университета профессор Вайсс-Корей.
Второй, параллельно идущий эксперимент, был направлен на измерение уровня активности этих же 3000 генов у молодых и старых мышей. Это помогло установить, какие гены значительно меняют свою активность по мере старения животного.
Далее учёные внимательно сравнили результаты двух поставленных опытов, ожидая найти длинный список генов, как влияющих на способность микроглиальных клеток к фагоцитозу, так и заметно изменяющих свою активность с возрастом. Но, к своему удивлению, они обнаружили один-единственный ген, удовлетворяющий обоим параметрам.
Он известен как CD22 и есть как у мышей, так и у человека. Изучив этот ген внимательнее, исследователи выяснили, что он кодирует белок, который встречается на поверхности микроглии старых мышей в три раза чаще, чем молодых.
Предположив, что именно это белок снижает активность фагоцитоза клеток микроглии, а следовательно, повинен в возрастных когнитивных нарушениях, нейробиологи атаковали его специально разработанными антителами, которые хорошо связывались с заинтересовавшим учёных белком, блокируя его работу.
Исследователи делали инъекцию антител в одну половину гиппокампа мышей. Эта область мозга отвечает среди прочего за обучение и запоминание. Во вторую половину для контроля вводились другие антитела, не способные связываться с изучаемым белком.
Вместе с антителами учёные вводили животным подкрашенные частицы миелина — вещества, также накапливающегося в головном мозге с возрастом и являющегося основной мишенью микроглиальных клеток. Так исследователи смогли проследить за "качеством уборки".
Спустя 48 часов можно было с уверенностью сказать, что в той части гиппокампа, куда вводились антитела, блокирующие CD22-ассоциированный белок, миелина стало значительно меньше, чем в контрольной половине.
Вдохновившись результатами наблюдений, учёные повторили эксперимент, используя на этот раз вместо частиц миелина белки, откладывающиеся в головном мозге при болезнях Альцгеймера и Паркинсона. Оказалось, что "обработанные" антителами микроглиальные клетки утилизировали эти патологические отложения так же хорошо, как и миелин.
Таким образом, группа Вайсс-Корея показала, что применение особых антител улучшает способность микроглии к переработке ряда "сорных" и патологических белков, накапливающихся в мозге с возрастом и ведущих к ухудшению когнитивных способностей. По мнению учёных, эффективное удаление этого "мусора" должно стимулировать умственную деятельность.
Чтобы проверить это предположение, нейробиологи несколько видоизменили эксперимент. Они обеспечили постоянное введение антител, блокирующих CD22-ассоциированный белок, в обе половины гиппокампа лабораторных мышей.
Через месяц такой непрерывной "терапии", исследователи достигли ошеломляющих результатов: пожилые мыши демонстрировали улучшение способности к обучению и запоминанию. По итогам соответствующих тестов они заметно превзошли своих ровесников, не получавших CD22-антител.
"Мыши стали умнее. Блокировка CD22-белка на их микроглии восстановила когнитивные функции животных до уровня их более молодых собратьев. Мы считаем, что CD22-белок может стать новой мишенью в лечении нейродегенеративных заболеваний, — отмечает Вайсс-Корей в интервью изданию New Atlas. — Возможно, нам удалось найти способ вернуть работу клеток в прежнее русло, чтобы они снова служили как в молодости".
Конечно, было бы преждевременно полагать, что это исследование приведёт к скорому массовому производству "молодильных яблок". Однако тот факт, что ген CD22 есть в геноме не только мышей, но и человека, определённо делает дальнейшие исследования в этой области весьма многообещающими.
К слову, ранее "Вести.Наука" (nauka.vesti.ru) писали о том, что на процесс старения влияет субъективное восприятие собственного возраста, а также о том, что пищевые привычки отражаются на состоянии нейронов.
Мы продолжаем следить за новейшими исследованиями в области медицины старения и геронтологии и будем держать вас в курсе самых важных открытий.
Источник: nauka.vesti.ru.
Рейтинг публикации:
|
