Ученые из Института наук о мозге Аллена (Allen Institute for Brain Science) представили результаты нового исследования, которое показывает, что клетки мозга стареют неравномерно. Некоторые из них, особенно клетки гипоталамуса, претерпевают больше генетических изменений с возрастом.
Результаты исследования
Исследование, опубликованное в журнале Nature, выявило, что старение мозга влияет на различные типы клеток по-разному. Ученые проанализировали генетическую активность клеток мозга у молодых (2-месячных) и старых (18-месячных) мышей. Они изучили 16 различных областей мозга, составляющих 35% его объема.
Снижение активности генов
Первоначальные результаты показали, что с возрастом снижается активность генов, связанных с нейронными цепями. Это наблюдалось в нейронах, клетках первичной схемы и глиальных клетках, таких как астроциты и олигодендроциты.
Увеличение активности генов
Однако старение также увеличивает активность генов, связанных с иммунитетом и воспалительными системами мозга, а также генов, связанных с клетками кровеносных сосудов головного мозга.
Наиболее чувствительные к старению клетки
Исследование выявило, что клетки, окружающие третий желудочек мозга, особенно чувствительны к старению. Третий желудочек — это главный трубопровод, через который спинномозговая жидкость проходит через гипоталамус. Гипоталамус, расположенный в основании мозга, вырабатывает гормоны, контролирующие основные потребности организма, такие как температура, частота сердечных сокращений, сон, жажда и голод.
Клетки гипоталамуса
Клетки, выстилающие третий желудочек, и соседние нейроны гипоталамуса показали наибольшие изменения в генетической активности с возрастом. Эти изменения включали увеличение активности генов, связанных с иммунитетом, и снижение активности генов, связанных с нейронными цепями.
Связь с метаболизмом
Результаты исследования согласуются с предыдущими наблюдениями о связи между старением и метаболизмом организма. Исследования показали, что прерывистое голодание и другие диеты, ограничивающие калории, могут увеличить продолжительность жизни. Чувствительные к возрасту нейроны в гипоталамусе производят гормоны, контролирующие питание и энергию, а клетки, выстилающие желудочки, регулируют прохождение гормонов и питательных веществ между мозгом и телом.
Необходимость дальнейших исследований
Для полного понимания биологических механизмов, лежащих в основе этих результатов, и их связи со здоровьем человека, необходимы дополнительные исследования. Ученые планируют продолжить изучение биологических механизмов старения мозга и его связи с нейродегенеративными заболеваниями.
Проект и его участники
Проект был возглавлен Келли Джин, Босилькой Тасич и Хункуй Цзэн из Института наук о мозге Аллена. Они использовали инструменты картирования мозга, разработанные в рамках Инициативы NIH BRAIN (Brain Research Through Advancing Innovative Neurotechnologies Initiative) — Сеть переписи клеток (Brain Imaging Census of Cell Networks, BICCN), чтобы изучить более 1,2 миллиона клеток головного мозга у молодых и старых мышей.
Заключение
Исследование показало, что более глобальное изучение мозга может дать ученым новое представление о том, как стареет мозг и как нейродегенеративные заболевания могут нарушить его нормальную активность. Это открытие может стать основой для разработки новых методов лечения, направленных на возрастные изменения мозга и нейродегенеративные заболевания.
Литература.
“Brain-wide cell-type specific transcriptomic signatures of healthy aging in mice” by Kelly Jin et al. Nature
