В крови обнаружены факторы, вызывающие старение головного мозга

Ученые из Медицинской Школы при Стэнфордском Университете (Stanford University School of Medicine, США) обнаружили в крови старых мышей вещества, которые при воздействии их на молодой головной мозг вызывают его старение. Эти факторы, концентрация которых увеличивается при старении, ингибируют размножение нервных клеток.Ученые из Медицинской Школы при Стэнфордском Университете (Stanford University School of Medicine, США) обнаружили в крови старых мышей вещества, которые при воздействии их на молодой головной мозг вызывают его старение. Эти факторы, концентрация которых увеличивается при старении, ингибируют размножение нервных клеток.

«Результаты исследования заставили задуматься о том, возможно ли защитить мозг от старения путем элиминирования или смягчения эффекта этих пагубных веществ, или идентификации других факторов крови, оказывающих омолаживающий эффект на головной мозг» , - говорит руководитель исследования Тони Вайсс-Корэй (Tony Wyss-Coray), адъюнкт-профессор неврологии.

Долгое время считалось, что нервные клетки в головном мозге человека не восстанавливаются. В настоящее время известно, по крайней мере, 2 области головного мозга млекопитающих, в которых нервные клетки образуются на протяжении всей жизни. Одной из таких областей является зубчатая извилина, часть важнейшего отдела мозга, ответственного за консолидацию памяти - гиппокампа. Как и в других тканях, новые клетки в этом участке головного мозга берут начало из стволовых клеток, способных как к самовоспроизведению, так и к дифференциации в нейроны. По мере старения организма количество стволовых клеток в зубчатой извилине уменьшается, равно как и ухудшаются некоторые когнитивные способности человека, такие как пространственная память.

На первом этапе исследования ученые из Стэнфордского Университета хирургическими методами объединили кровеносные системы двух мышей - молодой и старой.  «Таким способом мы хотели оценить эффект, который оказывает кровь старой мыши на головной мозг молодой мыши, и наоборот» , - говорит участник исследования Саул Вилледа (Saul Villeda), работающий в лаборатории Вайсса-Корэя. Основоположником данной процедуры стал профессор неврологии Томас Рандо (Thomas Rando), впервые продемонстрировавший, что кровь молодого организма может омолаживать «старые» мышцы.

Смешивание «молодой» и «старой» крови вызывало изменения в головном мозге обеих мышей. В зубчатой извилине старых мышей повышалась продукция нервных клеток, а у молодых мышей она, напротив, снижалась.  «После эксперимента мы отметили трехкратное увеличение количества нервных клеток у старых мышей» , - говорит Вайсс-Корэй.

Ученые задумались над тем, какие именно факторы крови могли приводить к подобному эффекту. Они создали несколько пар животных, объединенных общей кровеносной системой. Каждая пара включала старую и молодую мышь, кроме того, одна из мышей была генетически модифицирована таким образом, чтобы ее клетки при воздействии ультрафиолетового света излучали зеленое свечение, позволяющее отследить миграцию клеток. В каждой паре мышей «зеленые» клетки одной особи с течением времени обнаруживались в кровеносной системе другой мыши, однако они никогда не достигали головного мозга. Очевидно, что не клетки, а некие другие факторы вызывали в головном мозге мыши продукцию нервных клеток.

При инъекции молодой мыши плазмы крови старой наблюдался тот же эффект, что и при объединении их кровеносных систем. Более того, молодые мыши начинали хуже выполнять пространственно-навигационные задачи, что свидетельствовало о нарушениях в гиппокампе.

Чтобы идентифицировать специфические факторы крови, связанные со старением и дегенерацией нервной ткани, ученые проанализировали 66 различных иммунных сигнальных молекул в крови мышей. Для шести из них было показано повышенное содержание в крови старых мышей и молодых особей, соединенных общей кровеносной системой со старыми мышами.

Наиболее вероятным кандидатом, ответственным за старение мозга, оказался белок эотаксин - цитокин, участвующий в миграции лимфоцитов. Проведя ряд экспериментов на крови и спинномозговой жидкости, отобранной у здоровых людей от 20 до 90 лет, ученым удалось выявить постепенное возрастное увеличение концентрации эотаксина в крови.

Здоровые мыши, получавшие инъекцию эотаксина, демонстрировали пониженную продукцию нервных клеток в зубчатой извилине и, как следствие, пониженную работоспособность и более слабое выполнение пространственно-навигационных задач.

Однако, возможно, что и другие белковые факторы также играют значительную роль в ослаблении когнитивных функций. Еще одним из шести белков, выделенных группой Вайсса-Корэя, также стал MCP-1 - цитокин, ответственный за миграцию макрофагов. Адъюнкт-профессор кафедры нейрохирургии Тео Палмер (Theo Palmer) в своих ранних экспериментах выявил ассоциацию между повышением уровня MCP-1 и снижением количества стволовых клеток в зубчатой извилине.

В настоящее время исследовательская группа Вайсса-Корэя изучает возможную роль эотаксина в развитии симптомов болезни Альцгеймера, таких как потеря памяти, а также планирует провести расширенный анализ факторов крови с целью поиска «омолаживающих» белков, пригодных для лечения слабоумия и замедления процессов старения пожилых людей.

Тони Вайсс-Корэй (Tony Wyss-Coray) с коллегами обнаружили в крови старых мышей вещества, ингибирующие размножение нервных клеток в головном мозге (фото: Steve Fisch)

По материалам:
Stanford University Medical Center

Оригинальная статья:
Saul A. Villeda, Jian Luo, Kira I. Mosher, Bende Zou, Markus Britschgi, Gregor Bieri, Trisha M. Stan, Nina Fainberg, Zhaoqing Ding, Alexander Eggel, Kurt M. Lucin, Eva Czirr, Jeong-Soo Park, Sebastien Couillard-Després, Ludwig Aigner, Ge Li, Elaine R. Peskind, Jeffrey A. Kaye, Joseph F. Quinn, Douglas R. Galasko, Xinmin S. Xie, Thomas A. Rando, Tony Wyss-Coray. The ageing systemic milieu negatively regulates neurogenesis and cognitive function. Nature, 2011; 477 (7362): 90 DOI: 10.1038/nature10357