Выявлена молекулярная причина возрастного снижения когнитивных функций

Фото из открытых источников

Группа исследователей из университетских больниц, Университета Кейс Вестерн Резерв и Медицинского центра Луиса Стокса в Кливленде выявила важнейшую молекулярную причину возрастного снижения когнитивных функций, что потенциально может открыть путь к разработке новых методов лечения для защиты здоровья мозга в пожилом возрасте.

Результаты исследования, проведенного под руководством лаборатории Пайпера, были опубликованы в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.

Исследование сосредоточено на защитной структуре, называемой гематоэнцефалическим барьером (ГЭБ). Внутри этой структуры эндотелиальные клетки, выстилающие кровеносные сосуды, плотно упакованы в результате энергозатратного процесса, который препятствует проникновению вредных веществ и патогенов из кровотока в мозг, удаляет некоторые продукты обмена веществ, накапливающиеся во время нормальной мозговой активности, и динамически регулирует кровоток к тем областям мозга, которые наиболее активны в данный момент.

Нарушение этих критически важных функций гематоэнцефалического барьера (ГЭБ) давно наблюдается в стареющем мозге, однако достаточно ли этого для того, чтобы вызвать снижение когнитивных функций в процессе старения, ранее не было установлено. Кроме того, основные молекулярные причины возрастной деградации ГЭБ остаются неясными, что ограничивает разработку целенаправленных методов лечения.

«В основе наших выводов лежит белок KLF4, который вырабатывается эндотелиальными клетками, выстилающими гематоэнцефалический барьер. С возрастом эндотелиальные клетки теряют способность вырабатывать KLF4. Мы обнаружили, что ускоренная потеря KLF4 в эндотелиальных клетках также ускоряет возрастную деградацию гематоэнцефалического барьера и снижение когнитивных функций», — заявили соавторы исследования Эндрю А. Пайпер и Ребекка Э. Барчас.

Используя передовую двухфотонную микроскопию для мониторинга активности головного мозга и кровеносных сосудов у живых мышей на разных этапах их жизни, команда исследователей обнаружила, что потеря KLF4 приводит к нарушению проницаемости гематоэнцефалического барьера, уменьшению количества мелких кровеносных сосудов в головном мозге и нарушению способности гематоэнцефалического барьера обеспечивать соответствие кровоснабжения активности нейронов.

Даже у мышей среднего возраста эти изменения вызывали окислительное повреждение головного мозга, нейровоспаление, повреждение нервных клеток, тревожность и снижение когнитивных функций — состояния, обычно наблюдаемые только у гораздо более старых животных.

«Потеря KLF4 в эндотелиальных клетках ускорила все ключевые аспекты старения мозга, которые мы измеряли. Это говорит о том, что методы лечения, направленные на сохранение или восстановление функции KLF4 в эндотелиальных клетках, могут помочь предотвратить возрастное ухудшение гематоэнцефалического барьера и последующее снижение когнитивных функций», — добавил Пайпер.

Дальнейший анализ с использованием секвенирования РНК отдельных клеток показал, что потеря KLF4 нарушает генные программы, связанные с иммунным ответом и целостностью гематоэнцефалического барьера, что помогает объяснить его центральную роль в поддержании здоровья мозга.

Выявление основного виновника возрастного снижения когнитивных функций открыло важные новые направления исследований для разработки нейропротекторных терапевтических средств.

Следующие шаги в этом исследовании включают использование полученных результатов для открытия новых направлений в будущих исследованиях и разработке лекарств, направленных на выяснение причин снижения активности KLF4 с возрастом и способов безопасного повышения его активности для защиты мозга.