Мозговая жидкость молодых мышей омолодила мозг старых мышей

Ученые уже несколько десятилетий пытаются противостоять разрушительному воздействию старения на способность нашего мозга, в дополнение к последствиям для остального организма. Не говоря уже о том, что нейродегенеративные заболевания растут по мере старения населения планеты. Непосредственное окружение наших нервных клеток уже некоторое время пристально изучается, чтобы постараться понять механизмы. Недавно группа американских исследователей выявила в спинномозговой жидкости белок, который стимулирует клетки для поддержания работы мозга. Это может привести к будущим методам лечения нейродегенеративных заболеваний.

Возрастное снижение когнитивных способностей затрагивает до четверти взрослых старше 60 лет. Здоровое питание и регулярная физическая активность могут помочь предотвратить это ухудшение, но в настоящее время не существует лечения, способного обратить его вспять.

Недавнее понимание того, как системная среда формирует мозг на протяжении всей жизни, привело к появлению множества стратегий вмешательства для замедления старения мозга. Этот системный подход используется для понимания мозга в его окружении, его функционирования и его механизмов.

С этой точки зрения, спинномозговая жидкость (СЖ) представляет собой непосредственную среду обитания клеток мозга. Эта жидкость омывает ткани головного и спинного мозга всех позвоночных животных, снабжая их питательными соединениями. Он необходим для нормального развития мозга. Врачи часто используют его в качестве индикатора здоровья мозга и биомаркера неврологических заболеваний. Но по мере старения млекопитающих спинномозговая жидкость теряет часть своей эффективности, и эти изменения могут повлиять на клетки, связанные с памятью.

Вот почему Тал Ирам, нейробиолог из Стэнфордского университета в Калифорнии, и его коллеги исследовали, может ли молодая спинномозговая жидкость, введенная пожилым людям, улучшить деградировавшие функции мозга, включая память. К такому выводу, по-видимому, приходит их исследование, опубликованное в журнале Nature.

Значительное улучшение памяти

Работа над СЖ основывается на предыдущей работе Wyss-Coray, показавшей, что плазма крови молодых мышей может восстановить функцию памяти у старых грызунов. Но техническая задача здесь была гораздо сложнее: извлечь СЖ и затем снова ввести его в другой мозг. Для того чтобы ввести в действие необходимую технику, потребовался почти год. Сбор чрезвычайно сложен и должен быть выполнен с точностью. Любое загрязнение кровью портит жидкость. Не говоря уже о том, что давление в мозге - это хрупкий баланс, поэтому перфузия должна быть медленной и осуществляться в определенном месте мозга - мозговом желудочке.

Вторым шагом Тала Ирама и его команды было дать стареющим мышам опыт, который они бы запомнили, чтобы проверить их память. Команда дала 20-месячным мышам три небольших удара током по одной лапе в сочетании с несколькими вспышками света и звука, чтобы создать ассоциацию между светом и ударами током.

Затем исследователи "ввели" в мозг группы из 8 мышей СЖ от 10-недельных мышат, в то время как контрольная группа из 10 мышей получала искусственную СЖ. Через три недели мыши столкнулись с теми же визуальными и слуховыми стимулами, но на этот раз без разряда, воссоздавая контекст страха без фактического действия. Около 40% мышей, которым давали молодую СЖ, вспомнили о разряде и замерли от страха, в то время как только около 18% мышей, которым давали искусственную СЖ, замерли. Результаты показывают, что молодая СЖ может в определенной степени восстанавливать способности мозга, деградирующие с возрастом.

Соавтор исследования Тони Висс-Корэй, нейробиолог из Стэнфорда, говорит в заявлении, сопровождающем исследование: "Более широкий смысл заключается в том, что мозг все еще податлив и что есть способы улучшить его работу. Не все потеряно".

Затем исследователи задались целью понять механизм, лежащий в основе полученных ими многообещающих результатов. Гиппокамп - это центр управления памятью в мозге: он отвечает за создание, сохранение и восстановление воспоминаний. Именно поэтому команда сосредоточилась на этой структуре, чтобы лучше понять, как молодая спинномозговая жидкость может улучшить функцию памяти у стареющих мышей.

Например, они обнаружили, что структура повышает уровень регуляции генов, связанных с клетками под названием "олигодендроциты". Олигодендроциты производят миелиновую оболочку вокруг хвостов нейронов. Уайсс-Корэй объясняет простыми словами: "Это покрытие, покрывающее "провода" в мозге. Как и изоляция на проводах, эта оболочка способствует проводимости".

В частности, СЖ помогает вырабатывать больше олигодендроцитов ранней стадии - клеток-предшественников олигодендроцитов. Уравнение простое: создание большего количества клеток, изолирующих нервные связи, помогает поддерживать функцию мозга.

Ученые также выделили в этой жидкости белок, который, согласно другому анализу, является убедительным кандидатом на улучшение памяти: фактор роста фибробластов 17 (Fgf17). Инфузия Fgf17 оказывала такой же эффект восстановления памяти, как и инфузия СЖ. Кроме того, введение мышам антитела, блокирующего функцию Fgf17, ухудшало способность грызунов к запоминанию. Уисс-Корай и Ирам подали заявку на патент на свои открытия, касающиеся Fgf17.

Ирам и Висс-Корэй заключают: "Fgf17 и СЖ кажутся многообещающими эликсирами для здоровья мозга, но изучение того, как СЖ взаимодействует с олигодендроцитами и как эти клетки участвуют в памяти, будет важно для улучшения нашего понимания старения мозга".

Используемая процедура очень деликатна и может создать проблемы для применения на людях, будь то с точки зрения безопасности, сложности и дискомфорта (болезненные люмбальные пункции все еще считаются "инвазивными" в медицине) или даже этики (пункция и последующее вливание жидкости от молодого человека к пожилому пациенту). Трудности также включают понимание того, какие другие белки СЖ могут быть вовлечены в процесс, и как использовать их эффекты, не вызывая отдельных проблем.