Мозг: найдены клетки, управляющие старением
Ученые из США в мозге мышей обнаружили клетки, регулирующие скорость старения организма. Журнал Nature опубликовал результаты работы.
Выводы, сделанные в опытах на мышах, могут привести к новым стратегиям для предотвращения возрастных болезней и продления жизни.
Известно, что гипоталамус регулирует важные процессы, включая рост, развитие, размножение и обмен веществ. В 2013 исследователи Медицинского колледжа имени Альберта Эйнштейна сделали неожиданный вывод, что гипоталамус регулирует также старения организма. Теперь ученые точно определили клетки в гипоталамусе, которые контролируют старение: крошечная популяция взрослых нервных стволовых клеток, которые, как известно, отвечают за формирование новых нейронов мозга. При этом конкретные клеточные механизмы регуляции старения изучены не были.
"Наше исследование показывает, что количество гипоталамических нервных стволовых клеток, естественно, снижается в течение жизни животного, и это падение ускоряется старение", - говорит руководитель работ Дуншэн Цай (Dongsheng Cai), доктор медицины, доктор философии, профессор молекулярной фармакологии Медицинского колледжа имени Альберта Эйнштейна. -"Но мы также обнаружили, что эффект от этого потери не являются необратимыми. Путем пополнения этих стволовых клеток или молекул, которые они производят, можно замедлить и даже повернуть вспять различные аспекты старения организма."
была высказано предположение, что в этом процессе могут быть задействованы нервные стволовые клетки (НСК), отвечающие за рост ткани мозга (нейрогенез) у взрослых. Обоснованием такого предположения было то обстоятельство, что снижение нейрогенеза в некоторых областях мозга зачастую коррелирует с началом различных возрастных изменений. Исследователями был выявлен НСК в медиобазальной области гипоталамуса молодых мышей по характерным маркерам — фактору транскрипции Sox2 и ядерному белку Bmi1. Результаты наблюдений показали, что количество этих клеток начинает снижаться у животных среднего возраста (11—16 месяцев) и уменьшается практически до нуля в старости (22 и более месяца). После того, как исследователи с помощью специально подготовленного вируса избирательно уничтожили 70% гипоталамических НСК у мышей среднего возраста, животные начали быстро стареть, что проявлялось в виде физиологических, гистологических и когнитивных нарушениях. Их смерть наступила существенно раньше положенного срока.
На следующем этапе экспериментов ученые ввели в медобазальную область гипоталамуса мышей среднего возраста НСК новорожденных животных. Эти НСК были модифицированы так, чтобы предохранить этих мышей от гибели в результате воспаления при пересадке. Шесть недель спустя у мышей повысилась мышечная выносливость, улучшились координация движений и когнитивные функции. Эти эффекты стали еще более подчеркнутыми и выразительными спустя четыре месяца после вмешательства. Для контрольных инъекций других клеток — астроцитов или мезенхимальных стволовых клеток — подобных эффектов не наблюдалось. Для выяснения того, как именно гипоталамические НСК регулируют процессы старения, исследователи проанализировали производимые ими биологически активные молекулы. Выяснилось, что эти клетки выделяют в цереброспинальную жидкость экзосомы («пузырьки», заключенные в липидную мембрану) с более чем двадцатью разновидностями микроРНК*. Эти типы РНК не принимают непосредственного участия в синтезе белка, служа регулятором экспрессии генов.
— Рибонуклеи́новая кислота́ (РНК) — одна из трёх основных макромолекул (две другие — ДНК и белки), которые содержатся в клетках всех живых организмов.
Были выделены экзосомы с микроРНК и они вводились в спинномозговую жидкость обычных мышей среднего возраста и их ровесников с частично уничтоженными гипоталамическими НСК. И в том, и в другом случае признаки старения развивались значительно медленнее, чем при инъекциях плацебо. Это, в свою очередь, может свидетельствовать о роли обнаруженных микроРНК в регуляции возрастных изменений. Авторы работы в дальнейших исследованиях планируют уточнить структуру и конкретные функции микроРНК гипоталамических НСК, а также проанализировать другие молекулярные продукты этих клеток, чье участие в регуляции старения также возможно.
Многие научные коллективы занимаются вопросами контроля возрастных изменений и замедления старения. Удалось достичь значительных успехов в этой области при экспериментах на животных путем ограничения потребляемых калорий, ингибирования клеточного сигнального пути mTOR рапамицином, назначения никотинамидрибозида, фармакологической «очистки» организма от старых клеток, пересадки половых желез молодых особей и временного «включения» генов, преобразующих зрелые клетки в стволовые. Эксперименты со стволовыми клетками и манипуляции с теломерами также имеют определенные перспективы.
26.07.2017
