На основе нового исследования по картированию мозга ученые обнаружили, что не все типы клеток в мозге стареют одинаково. Они обнаружили, что некоторые клетки, такие как небольшая группа клеток, контролирующих гормоны, могут претерпевать больше возрастных изменений в генетической активности, чем другие. Результаты, опубликованные в Nature, подтверждают идею о том, что некоторые клетки более чувствительны к процессу старения и возрастным расстройствам мозга, чем другие.
«Старение является самым важным фактором риска болезни Альцгеймера и многих других разрушительных заболеваний мозга. Эти результаты дают очень подробную карту того, какие клетки мозга могут быть наиболее затронуты старением», — сказал Ричард Дж. Ходс из Национального института старения NIH. «Эта новая карта может в корне изменить то, как ученые думают о том, как старение влияет на мозг, а также предоставить руководство для разработки новых методов лечения заболеваний мозга, связанных со старением».
Ученые использовали передовые инструменты генетического анализа для изучения отдельных клеток в мозге 2-месячных «молодых» и 18-месячных «старых» мышей. Для каждого возраста исследователи проанализировали генетическую активность различных типов клеток, расположенных в 16 различных обширных регионах — составляющих 35% от общего объема мозга мыши.
Как и в предыдущих исследованиях, первоначальные результаты показали снижение активности генов, связанных с нейронными цепями. Это снижение наблюдалось в нейронах, первичных клетках цепей, а также в «глиальных» клетках, называемых астроцитами и олигодендроцитами, которые могут поддерживать нейронную сигнализацию, контролируя уровни нейротрансмиттеров и электрически изолируя нервные волокна. Напротив, старение увеличивало активность генов, связанных с иммунитетом мозга и воспалительными системами, а также клетками кровеносных сосудов мозга.
Дальнейший анализ помог определить, какие типы клеток могут быть наиболее чувствительны к старению. Например, результаты показали, что старение замедляет развитие новорожденных нейронов, обнаруженных по крайней мере в трех различных частях мозга. Предыдущие исследования показали, что некоторые из этих новорожденных нейронов могут играть роль в схеме, которая контролирует некоторые формы обучения и памяти, в то время как другие могут помогать мышам распознавать различные запахи.
Клетки, которые, по-видимому, наиболее чувствительны к старению, окружают третий желудочек, главный трубопровод, который позволяет спинномозговой жидкости проходить через гипоталамус. Расположенный в основании мозга мыши, гипоталамус вырабатывает гормоны, которые могут контролировать основные потребности организма, включая температуру, частоту сердечных сокращений, сон, жажду и голод. Результаты показали, что клетки, выстилающие третий желудочек и соседние нейроны в гипоталамусе, претерпевают наибольшие изменения в генетической активности с возрастом, включая увеличение генов иммунитета и уменьшение генов, связанных с нейронной схемой.
Авторы отметили, что эти наблюдения согласуются с предыдущими исследованиями на нескольких различных животных, которые показали связь между старением и метаболизмом организма, включая исследования о том, как прерывистое голодание и другие диеты с ограничением калорий могут увеличить продолжительность жизни. В частности, известно, что чувствительные к возрасту нейроны в гипоталамусе вырабатывают гормоны питания и контроля энергии, в то время как клетки, выстилающие желудочки, контролируют прохождение гормонов и питательных веществ между мозгом и телом. Необходимы дополнительные исследования для изучения биологических механизмов, лежащих в основе результатов, а также для поиска любых возможных связей со здоровьем человека.
«В течение многих лет ученые изучали влияние старения на мозг, в основном по одной клетке за раз. Теперь, с инновационными инструментами картирования мозга, которые стали возможны благодаря инициативе NIH BRAIN, исследователи могут изучать, как старение влияет на большую часть всего мозга», — сказал соавтор исследования Джон Нгай. «Это исследование показывает, что более глобальное изучение мозга может предоставить ученым новые идеи о том, как стареет мозг и как нейродегенеративные заболевания могут нарушать нормальную старческую активность».
