Суточные ритмы мозга меняются с возрастом

Некоторые из часовых генов мозга со временем утрачивают свойство следить за суточным ритмом, однако другие, наоборот, с возрастом становятся новыми «деталями» биологических часов.

Множество молекулярных и клеточных процессов, биохимических реакций подчиняются биологическим часам, из которых самые известные – циркадные, или суточные. День и ночь сменяют друг друга в 24-часовом цикле, и многие живые существа адаптировались к такому положению дел. Как они работают, мы все хорошо знаем: утром мы просыпаемся, а вечером нас клонит в сон – вот самое очевидное проявление циркадных ритмов. Похожие вещи происходят и с другими высшими функциями мозга, и с гормональной системой, и с пищеварительной, и с обменом веществ, и т. д. Считается, что во всех клетках и органах есть свои биологические часы, которые обладают известной самостоятельностью, однако все они так или иначе сверяют свою работу с часами в мозге.

Возрастная бессонница может быть связана с неправильной работой циркадных генов в мозге. (Фото Todd Warnock / Corbis.)

Однако, как и прочие системы организма, биологические часы меняются со временем, то есть, проще говоря, стареют. Например, с возрастом человек начинает меньше спать, начинает раньше просыпаться по утрам, а температура его тела, которая тоже подчиняется суточным ритмам, уже не меняется днём и ночью так же сильно, как в молодости. Очевидно, какие-то возрастные изменения касаются генов, контролирующих биологические часы, но что это за изменения, что именно происходит с циркадными генами – особенно с теми, которые работают в мозге – до сих пор мало что известно.

Исследователи из Питтсбургского университета сравнили образцы мозга у почти полутора сотен человек, которые были либо не старше 40 лет, либо старше 60. Образцы брали лишь у тех, у кого было известно время смерти и у кого не было психоневрологических болезней – ни у них самих, ни у членов семей. Нейробиологов интересовали изменения в активности генов, работающих в префронтальной коре (которая, как известно, отвечает за высшие когнитивные функции) и демонстрирующих суточные изменения в активности. Таких набралось целых 245; соотнеся уровень РНК, считанной с конкретного гена, или белка, который он кодирует, с временем смерти, можно было определить его активность, а потом, сравнив образцы у разновозрастных людей, можно было понять, как активность этого гена изменилась с возрастом.

В статье в PNAS авторы работы пишут, что у людей помоложе все классические циркадные гены работали с чётко выраженным ритмом, однако со временем у многих из них ритм сглаживался, то есть в разное время суток они начинали работать одинаково. Но при том в функционировании у некоторых генов, которые раньше не зависели от времени суток, вдруг появлялись суточные изменения. Иными словами, не стоит говорить о том, что генетическая активность в мозге меняется только в одну сторону, что все суточно-циклические гены постепенно утрачивают цикличность – действительная картина на самом деле сложнее.

Конечно, можно было предположить, что и проблемы со сном, и приступы плохого настроения, и быстрая усталость от умственной работы у пожилых людей связаны с разрегулированной системой суточных ритмов, и что всё сводится к возрастным изменениям в активности тех или иных генов. Однако хорошо бы знать, что это за гены и что и именно с ними происходит, и важный шаг здесь, как видим,  уже сделан. Возможно, в будущем можно будет продлить здоровую жизнь мозга до самой глубокой старости, просто восстанавливая правильную работу его биологических часов.