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.

«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