Ученые приблизились к пониманию того, как можно замедлить старение мозга

Фото из открытых источников

Исследователи из Медицинской школы Айкан в Маунт-Синай выявили роль белка, ассоциированного с молодёжью TIMP2, в поддержании здоровой функции микроглии — иммунных клеток мозга.

В исследовании, опубликованном в Nature Communications, они обнаружили, что потеря TIMP2 вызывает развитие микроглии ряда признаков, связанных со старением и нейродегенерацией. Напротив, восстановление TIMP2 в крови пожилых мышей улучшило способность микроглии очищать мусор и снизило молекулярные маркеры, связанные с воспалениями и другими неадаптивными состояниями.

Результаты дают новое понимание того, как факторы, связанные с молодостью, могут влиять на старение мозга, и предполагают, что TIMP2 может помогать поддерживать здоровую иммунную функцию мозга по мере старения организмов.

Старение — самый сильный известный фактор риска болезни Альцгеймера и других нейродегенеративных расстройств, однако биологические изменения, делающие стареющий мозг более уязвимым к болезням, до конца не изучены. Микроглия играет важную роль в поддержании здоровья мозга, очищая клеточный мусор, поддерживая нейронные цепи и реагируя на травмы. Однако с возрастом микроглия может становиться менее эффективной и принимать состояния, способствующие воспалению и нарушению функции мозга.

«TIMP2 способствует здоровой работе иммунных клеток мозга», — сказал Джозеф М. Кастеллано, доктор философии, доцент нейронауки в Центре болезни Альцгеймера имени Рональда М. Лоэба и Институте мозга Фридмана при Медицинской школе Икана в Маунт-Синай, а также соответствующий автор исследования. «Поддерживая способность микроглии очищать мусор и ограничивать неадаптивные реакции, TIMP2 может помочь восстановить аспекты микроглиальной функции, которые с возрастом нарушаются. Поскольку наша предыдущая работа определила TIMP2 как регулятор синаптической пластичности через внеклеточный матрикс, эти данные свидетельствуют о том, что этот фактор находится на пересечении нескольких процессов, критически важных для нормальной работы мозга.»

Исследователи, включая первого автора Бриттани Хеммер, доктора философии, которая тогда была аспиранткой лаборатории Кастеллано, использовали несколько мышиных моделей для изучения того, как TIMP2 влияет на микроглиальную биологию в здоровом и пожилом мозге. К ним относились мыши с отсутством TIMP2 по всему телу, а также мыши, у которых TIMP2 избирательно удалялся из микроглии или нейронов. Команда профилировала экспрессию генов с помощью секвенирования РНК в одном ядре мозга, а также применяла передовую визуализацию и метод отбора проб мозга под названием in vivo microdialysis, а также функциональные анализы для изучения влияния TIMP2 на микроглиальные состояния и обращение с мусором.

Они обнаружили, что удаление TIMP2 вызывает у микроглии характеристики, часто связанные со старением и повреждениями мозга. Среди них были изменения в маркерах клеточной активации, ухудшение способности очищать клеточный мусор и молекулярные сигнатуры, связанные с клеточным старением. Потеря TIMP2 также сопровождалась повышением уровня воспалительных и связанных со стрессом белков в внеклеточной среде мозга, измеряемых с помощью микродиализа in vivo.

Затем исследователи проверили, может ли прием TIMP2 обратить некоторые из этих возрастных изменений. Они вводили системные инъекции TIMP2 пожилым мышам и обнаружили, что лечение смещает микроглию из провоспалительных состояний и улучшает её способность очищать мусор.

Результаты свидетельствуют о том, что TIMP2 помогает регулировать реакцию микроглии на проблемы в мозге, поддерживая функции, поддерживающие здоровую нейронную среду и одновременно ограничивая потенциально вредные реакции. Результаты также указывают на возможную молекулярную связь между системными факторами, связанными с молодостью, и функцией врождённых иммунных клеток в стареющем мозге.

«Хотя необходимы дополнительные исследования, эта работа даёт новое понимание того, как факторы, связанные с молодёжью, влияют на пути, связанные со старением мозга и возрастные неврологические расстройства, которые в конечном итоге могут повлиять на терапевтические стратегии», — добавил доктор Кастеллано.

Учёные подчёркивают, что исследование проводилось на мышах, и необходимы дальнейшие исследования, чтобы определить, применятся ли результаты к человеку и могут ли TIMP2 или его регулируемые пути в конечном итоге быть нацелены на изменение возрастных изменений в мозге.