Процессы, связанные со старением головного мозга, происходят в сосудистых сплетениях

У старения есть два основных механизма. Один связан с деятельностью периферической иммунной системы, а другой – с циркулирующими в крови веществами. Мозг отделен от остального организма гемато-энцефалическим барьером, который должен предотвращать попадание в него каких-либо метаболитов или химических сигналов от других органов. Клетки мозга делятся далеко не все и очень медленно, поэтому репликативное старение, связанное с укорочением теломер – это тоже не их случай. Однако же когнитивные способности с возрастом ухудшаются, и дело тут не только в нейродегенеративных заболеваниях вроде болезни Паркинсона и болезни Альцгеймера.

Иммунофлюоресцентное изображение сосудистого сплетения.
Эпителиальные клетки окрашены зеленым, белок-хемокин (CXCL10) – красным.

В головном мозге позвоночных, почти в каждом желудочке мозга, присутствуют образования, называемые сосудистыми сплетениями. Это ворсинчатые структуры, состоящие из эпителиальных клеток, они вырабатывают цереброспинальную жидкость. Цереброспинальная жидкость окружает головной мозг. Сосудистые сплетения – «ближайшие» к головному мозгу места, куда попадает информация от остального организма.

Процессы, связанные со старением головного мозга, происходят именно в сосудистых сплетениях. Чтобы выяснить, что это за процессы, авторы проанализировали активность большого количества генов в сосудистых сплетениях мышей в возрасте 3 и 22 месяцев (всего лабораторные мыши живут около двух лет).

Самые точные способы проанализировать активность генов связаны с тем, чтобы проанализировать количество и активность разных белков. Но это очень трудоемкая и дорогая процедура, поэтому, когда надо проанализировать много генов, используют не ее. В этом случае анализируют матричную РНК (мРНК). Напомним, что в ядре на основании геномной ДНК синтезируются молекулы мРНК, они отправляются в цитоплазму, и там рибосомы синтезируют на их основании белки. Выделить из клеток РНК довольно легко. Затем уже в пробирках с помощью вирусных белков обратных транскриптаз (они превращают состоящий из молекулы РНК геном РНК-содержащих вирусов в ДНК, чтобы он мог встроиться в геном хозяина) синтезируются молекулы ДНК, соответствующие мРНК. Следующий этап – это секвенирование. Все получившиеся молекулы ДНК прочитываются, и подсчитывают, сколько молекул, соответствующих отдельным генам. Чем больше ДНК – тем выше активность генов.

Оказалось, что в процессе старения в сосудистых сплетениях активизируется экспрессия генов, которые обычно связаны с активацией интерферонов I типа, характерной для вирусной инфекции. Тестирования мышей, содержащихся в самых различных условиях в разных научных центрах по всему миру, подтвердили, что эта находка едва ли является артефактом, вызванным, например, реальной вирусной инфекцией среди мышей в одной лаборатории. Более того, подобные явления обнаруживались ранее и в головном мозге людей старшего возраста. Активность генов, связанных с интерферонами II типа оказалась наоборот пониженной.

Чтобы проверить, вызывают ли эти изменения вещества из кровотока, ученые провели довольно сложный эксперимент по объединению кровотоков двух мышей: старой и молодой. Такое объединение производится хирургически, метод применяется обычно как раз для того, чтобы выяснить, играют ли роль в исследуемом явлении какие-либо вещества, циркулирующие в крови. Эксперимент дал только частично положительные результаты: частично произошли соответствующие изменения в активности генов интерферонов II группы, но с активностью генов интерферонов I группы не произошло ничего. Это означает, что в первом случае в регуляции участвуют и факторы, вырабатываемые организмом, и факторы, вырабатываемые мозгом. А вот на группу интерферонов I типа влияет только сам мозг.

Если у пожилых мышей с нарушением памяти заблокировать в головном мозге передачу сигнала интерферонами первой группы, то нарушение памяти отступает, а образование новых клеток в головном мозге интенсифицируется. Возможно, это наблюдение поможет в дальнейшем бороться с возрастными нарушениями памяти и у людей.