NM: стареющие вспомогательные клетки мозга ускоряют снижение когнитивных функций

Фото из открытых источников

Некоторые люди сохраняют остроту ума до 80 лет, в то время как другие теряют ее гораздо быстрее, и причины этого долгое время оставались неясными. Снижение когнитивных функций влияет на качество жизни, и в статье отмечается, что методов лечения недостаточно. Исследование, опубликованное в журнале Nature Medicine, указывает на неожиданную причину: вспомогательные клетки, покрывающие нервные волокна головного мозга, его «проводку». Эти клетки были более многочисленны у людей, чьи мыслительные способности снижались быстрее, чем в среднем.

Эти клетки, называемые олигодендроцитами (oh-LIG-oh-DEN-droh-sites), обволакивают нервные волокна жировым слоем, называемым миелином, подобно пластику, окружающему электрический провод, благодаря чему сигналы передаются быстро. Более ранние исследования на мышах связывали обучение с образованием новых клеток этого типа, поэтому их избыток стал неожиданностью.

В своей статье авторы утверждают, что эти клетки не всегда способствуют функционированию мозга и когнитивным способностям, и что они «могут стать активно вредными в процессе старения». Это ставит под сомнение идею о том, что чем больше таких клеток, тем лучше.

Исследователи опирались на данные Лотианской когорты 1936 года рождения, которую в статье называют «самым продолжительным исследованием человеческого познания». Все участники родились в 1936 году и проживали в шотландском регионе Лотиан на момент набора. Участники были преимущественно европейского происхождения, как мужчины, так и женщины. Большинство прошли тест на IQ в возрасте 11 лет, затем повторно тестировались в 70 лет и примерно каждые три года до 82 лет по показателям памяти, скорости мышления и пространственных навыков.

Из 866 человек, прошедших повторное тестирование после 70 лет, у всех, кроме одного, наблюдалось снижение показателей. Команда разделила их по тому, происходило ли снижение их показателей быстрее или медленнее, чем в среднем по группе. Детский IQ предсказывал, какие результаты люди показали бы к 70 годам, но не предсказывал, к какой стороне среднего значения они бы попали, что говорит о том, что острый ум в 11 лет мало что говорит о том, как быстро ухудшаются мыслительные способности впоследствии.

Некоторые участники исследования пожертвовали свой мозг после смерти. Исследовательская группа сосредоточилась на толстом участке нервных волокон, соединяющем две половины мозга, но детальные исследования охватили лишь 13-21 человека, в зависимости от теста, что составляет небольшую часть от всей группы. Именно из-за ограниченного размера выборки результаты, полученные на людях, нуждаются в подтверждении в более масштабных исследованиях.

Под микроскопом мозг людей с более быстрым снижением когнитивных функций обнаружил неожиданное явление. Проблемы с мышлением обычно связаны с истончением миелина, однако здесь крупные нервные волокна были покрыты необычно толстым слоем миелина, а сами волокна в целом были тоньше. Считается, что размер волокон и толщина миелина в значительной степени определяют скорость передачи сигналов, поэтому это несоответствие вполне может замедлить передачу сигналов в мозг. Более толстая оболочка звучит как защитное действие, но авторы приводят данные о том, что избыток миелина предшествует повреждению нервов при других заболеваниях, включая рассеянный склероз и у старых обезьян.

У пациентов с более быстрым ухудшением состояния также наблюдалось больше пустых миелиновых оболочек, внутри которых не осталось нервных волокон, что может свидетельствовать о раннем разрушении. Ничто из этого не было связано с возрастом смерти, полом, уровнем интеллекта в детстве или повреждением мелких кровеносных сосудов. Однако более мелкие волокна соответствовали изменениям, связанным с болезнью Альцгеймера.

Чтобы выяснить, что происходит внутри клеток, команда проанализировала генетическую активность в 14 головных мозгах. Олигодендроциты оказались единственным основным типом клеток, количество которых увеличивалось с более быстрым снижением, что было подтверждено окрашиванием тканей 18 человек.

Два подтипа этих клеток показали признаки низкой активности NRF2, белка, который помогает клеткам выводить отходы и защищаться от повреждений. Более ранние исследования показали, что у мышей с дефицитом NRF2 во всем организме наблюдаются более выраженные возрастные проблемы с памятью, но тип клеток, ответственный за это, оставался неясным. Данное исследование указывает на олигодендроциты. Окрашивание подтвердило это: меньшая доля олигодендроцитов, несущих NRF2, наблюдалась у мышей с более быстрым снижением активности, чем у мышей с более медленным снижением. Разумное предположение, подтвержденное более ранними данными, полученными на мышах, заключается в том, что сначала происходит перенаселение, а затем происходит снижение уровня NRF2.

Ассоциация не является доказательством, поэтому исследователи отключили NRF2 только в олигодендроцитах мышей. В возрасте 12 месяцев, когда у мышей начинают проявляться проблемы с обучением и памятью, 38 самцов столкнулись с водным лабиринтом, где вознаграждением является запоминание местоположения скрытой платформы, ориентируясь на визуальные подсказки на стенах. Самки были исключены из этого анализа после того, как у них были обнаружены различия в тревожном поведении. Все показатели улучшились за четыре дня, но мыши с дефицитом NRF2 сначала опережали остальных и добились меньших результатов: нормальные мыши проводили примерно на 58% больше времени в зоне платформы к концу эксперимента, по сравнению с примерно на 28% большим временем у группы с дефицитом NRF2.

У мышей с худшими результатами наблюдались более узкие волокна и более толстый миелин, что повторяет картину, наблюдаемую у людей, а у мышей с дефицитом NRF2 та же картина отмечалась к 18 месяцам, даже без дополнительных олигодендроцитов, что позволяет предположить, что потеря одного только белка может изменить структуру нейронных связей.

Ген NRF2 может активироваться с помощью лекарств. Одно из них, диметилфумарат, улучшил когнитивные функции у грызунов и в исследованиях рассеянного склероза, поэтому идея повторного использования таких препаратов заслуживает изучения.

Долгое время оставалось неясным, почему один мозг стареют быстрее другого, и теперь эти вспомогательные клетки предлагают убедительную зацепку. Доказательства причинно-следственной связи получены только на мышах, и никаких лекарств здесь не тестировалось, поэтому NRF2 — это лишь зацепка для исследователей, а не лекарство для кого-либо еще.

* Информация представлена исключительно в ознакомительных целях и не служит рекомендацией для лечения заболеваний