Фото из открытых источников
Что, если бы мы могли точно определить, где в мозге начинается старение? Ученые из Института Аллена сделали именно это, создав первый подробный клеточный атлас старения мозга, проанализировав миллионы отдельных клеток и определив ключевые области, где впервые возникают возрастные изменения.
Мозг похож на огромный город с тысячами различных районов, каждый из которых населен уникальными типами клеток, выполняющих определенные функции. До сих пор у исследователей не было подробной «переписи», показывающей, как каждый район меняется по мере старения города. Это исследование, опубликованное в Nature, дает именно это, изучая клетки молодых взрослых мышей (2 месяца) и старых мышей (18 месяцев). Хотя мыши стареют не так, как люди, это сравнение примерно отражает различия между молодыми и пожилыми человеческими мозгами.
Исследователи проанализировали 16 различных областей мозга, охватывающих около 35% общего объема мозга мыши. Они идентифицировали 847 различных типов клеток и обнаружили, что определенные популяции клеток, в частности, поддерживающие клетки, называемые глией, были особенно чувствительны к старению. Они обнаружили значительные изменения вокруг третьего желудочка в гипоталамусе, который является главным центром управления мозга, регулирующим такие важные функции, как голод, температура тела, сон и выработка гормонов.
По мере того, как мозг стареет, он демонстрирует повышенную иммунную активность в различных типах клеток. Исследователи наблюдали это, особенно в микроглии, которая является специализированными клетками, действующими в качестве системы поддержания и иммунной защиты мозга. Они также обнаружили это в макрофагах, ассоциированных с границей, другом типе иммунных клеток. Эти клетки показали признаки повышенной воспалительной активности у старых мышей, что говорит о том, что они работали усерднее, чтобы поддерживать здоровье мозга.
Исследовательская группа обнаружила интересные изменения в специализированных клетках, называемых таницитами и эпендимальными клетками, которые выстилают заполненные жидкостью камеры мозга, особенно вокруг третьего желудочка.
«Наша гипотеза заключается в том, что эти типы клеток становятся менее эффективными в интеграции сигналов из нашей окружающей среды или от вещей, которые мы потребляем», — говорит ведущий автор исследования Келли Джин. Эта неэффективность может способствовать более широким эффектам старения во всем организме.
Исследование выявило изменения в клетках, которые производят миелин, важнейший изоляционный материал вокруг нервных волокон. Подобно защитному покрытию вокруг электрических проводов, миелин помогает нейронам эффективно общаться. Исследователи обнаружили, что старение влияет на эти клетки, производящие изоляторы, что может повлиять на то, насколько хорошо функционируют мозговые цепи.
Самое интересное, что исследователи выявили определенные группы нейронов в гипоталамусе, которые показали резкие изменения с возрастом. Эти нейроны, которые помогают контролировать аппетит, метаболизм и использование энергии во всем организме, показали признаки как сниженной функции, так и повышенной иммунной активности. Это открытие согласуется с предыдущими исследованиями, предполагающими, что диетические факторы, такие как прерывистое голодание или ограничение калорий, могут влиять на продолжительность жизни.
«Старение — самый важный фактор риска болезни Альцгеймера и многих других разрушительных заболеваний мозга. Эти результаты дают очень подробную карту того, какие клетки мозга могут быть больше всего затронуты старением», — говорит директор Национального института старения NIH Ричард Дж. Ходес.
Хотя это исследование проводилось на мышах, его результаты дают важную дорожную карту для понимания старения человеческого мозга. Выявление конкретных уязвимых типов клеток и областей дает ученым четкие цели для будущей разработки методов лечения, чтобы поддерживать здоровье мозга на протяжении всей жизни.
