Детальное картирование 1,2 миллиона клеток мозга показало, что разные типы клеток стареют с разной скоростью. Также локализована «горячая точка», клетки в которой более чувствительны к процессу старения. Это открывает двери для разработки новых методов лечения возрастных заболеваний мозга. И добавляет смысла принципам ЗОЖа для нейропротекции и здорового долголетия.
Ключ к нейродегенерации и особенности старения мозга
По мере того, как мы стареем, различные клетки и ткани накапливают повреждения. Хоть это и естественный процесс, но приводит к тому, что наш биологический возраст отличается от хронологического возраста. Понимание клеточных изменений, сопровождающих биологическое старение, приближает нас к замедлению или управлению процессом старения.
В новом исследовании ученые из Института мозга Аллена в Сиэтле определили определенные типы клеток, которые сильнее деградируют со временем жизни, а также обнаружили «горячую точку», где эти изменения протекают интенсивнее.
Наша гипотеза в том, что эти типы клеток становятся менее эффективными в обработке сигналов из окружающей среды или привычных аспектов нашего образа жизни. Такая потеря эффективности каким-то образом способствует старению остальной части нашего тела. Я думаю, это довольно удивительно, и это замечательно, что мы можем обнаружить столь специфические.
Келли Джин, доктор философии из Института Аллена и ведущий автор исследования.
От мышей к человеку. Или как стареет мозг
Джин и её коллеги использовали передовые методы секвенирования РНК отдельных клеток и передовые инструменты картирования мозга, разработанные в рамках инициативы BRAIN Национального института здравоохранения (NIH) , чтобы картировать примерно 1,2 миллиона отдельных клеток мозга молодых взрослых и старых мышей обоих полов. «Старым» мышам было 18 месяцев, что в человеческих годах соответствует возрасту примерно от 50 до 70 лет. Мозг мыши был выбран из-за его сходства с мозгом человека по структуре, функциям, генам и типам клеток.
Исследователи картировали клетки в 16 обширных областях мозга — около 35% от общего объема мозга мыши. Отбор строился по принципу чувствительности этих клеток к возрастным заболеваниям. Подход ученых позволил идентифицировать уникальную транскриптомику клеток – это набор всех РНК, присутствующих в клетке в определенное время. А потом исследовать транскриптомику на предмет возрастных изменений в экспрессии генов.
В течение многих лет ученые изучали влияние старения на мозг, в основном, по одной клетке за раз. Теперь, с инновационными картографическими инструментами — ставшими возможными благодаря NIH BRAIN Initiative — исследователи могут изучать, как старение влияет на большую часть всего мозга. Это исследование показывает, что более глобальное изучение мозга может дать ученым новые идеи о том, как мозг стареет и как нейродегенеративные заболевания могут нарушать функциональность человека с возрастом.
Джон Нгай, доктор философии, директор The BRAIN Initiative.
Исследователи обнаружили, что сильнее всего страдают глиальные клетки, класс клеток, которые поддерживают, соединяют и защищают нейроны мозга. В этих клетках прослеживаются значительные возрастные изменения в экспрессии генов. Сильно пострадали клетки, связанные с иммунной системой: клетки микроглии, олигодендроциты и погранично-ассоциированные макрофаги (BAMs), а также специализированные глиальные клетки, называемые таницитами и эпендимальными клетками. Танициты находятся в гипоталамусе, в основном выстилая третий желудочек. Они уникальны, так как выступают как структурными, так и функциональными барьерами между мозгом и спинномозговой жидкостью (СМЖ). Эпендимальные клетки выстилают спинной мозг и желудочки мозга, полости, которые производят и хранят СМЖ, и необходимы для поддержания стабильной среды в этих структурах. По сути, танициты обеспечивают оптимальную работу нейронов и других клеток. В то время как астроциты стали ключом к нашей памяти.
Воспаление и иммунные реакции как разрушители мозга?
В частности, исследователи обнаружили повышенную экспрессию генов воспалительного и иммунного ответа в этих клетках и пониженную экспрессию генов, связанных с сигнализацией и структурой нейронов. Наиболее значительные изменения были в клетках около третьего желудочка гипоталамуса (V3), критически важного для регулирования жизненно важных физиологических и поведенческих процессов, включая терморегуляцию, чувства голода и насыщения, жажду и баланс жидкости, циклы сна и бодрствования и циркадные ритмы.
В совокупности наши результаты систематически раскрывают широкий спектр специфичных для разных типов клеток закономерностей старения, выявляют кластеры типов клеток, которые демонстрируют уникальные изменения экспрессии генов, и выделяют область V3 гипоталамуса как потенциальную горячую точку старения мозга.
По материалам исследователей.
Исследователи надеются, что их результаты приведут к дальнейшему изучению этой недавно обнаруженной горячей точки и, возможно, к разработке терапевтических средств, которые замедлят или будут контролировать старение мозга и предотвращая нейродегенеративные заболевания.
Со старением растут риски болезни Альцгеймера и многих других разрушительных заболеваний мозга. Эти результаты предоставляют очень подробную карту того, какие клетки мозга наиболее чувствительны к старению. А новая карта может в корне изменить видение того, как старение влияет на мозг, а также предоставить руководство для разработки новых методов лечения заболеваний мозга, связанных со старением.
Ричард Ходес, доктор медицины, директор Национального института старения NIH.
Больше материалов по теме мозга, старения, продуктивности, личной эффективности и личного потенциала – читайте в материалах сообщества. Подписывайтесь, чтобы не пропустить свежие статьи!