Исследование механизмов старения нейронных стволовых клеток
Исследования показывают, что с возрастом наш мозг, как и другие органы, подвержен старению, что приводит к сокращению количества новых нейронов. Однако новая работа ученых из Национального университета Сингапура (NUS) выявила ключевой механизм, который может замедлить возрастное снижение производства нейронов.
С возрастом нейронные стволовые клетки (НСК), отвечающие за формирование новых нейронов, становятся менее активными, что можно сравнить с «выходом на пенсию» после долгой службы. Это снижение активности НСК связано с когнитивным ухудшением, которое наблюдается у пожилых людей.
Одна из основных причин снижения активности НСК заключается в износе теломер – защитных «колпачков» на концах ДНК. Каждый раз, когда клетка делится, теломеры подвергаются износу, что со временем снижает способность клеток к делению и увеличивает число клеточной смерти.
В рамках нового исследования ученые провели углубленный анализ механизмов, чтобы выяснить, возможно ли восстановить «усталые» НСК. Как подчеркивает химический биолог Деррик Сек Тонг Онг из NUS, «снижение регенерации нейронных стволовых клеток давно связывают с нейрокогнитивным старением». Также он добавляет, что «недостаточная регенерация НСК препятствует образованию новых клеток, необходимых для поддержания функций обучения и памяти».
Исследование, сочетающее анализ человеческих НСК в лаборатории и эксперименты на мышах, выделило белок, называемый фактором транскрипции DMTF1. Этот фактор связывается с ДНК и регулирует активность генов. Интересно, что DMTF1 более активен в молодых и здоровых мозгах. Ученые обнаружили, что увеличение уровня DMTF1 стимулирует рост и деление НСК, что может восстановить естественные процессы нейрогенеза, характерные для более молодых мозгов.
Хотя короткие теломеры уменьшали уровень DMTF1, искусственное повышение его концентрации в клетках не влияло на длину теломер, что говорит о том, что данный транскрипционный фактор находит обходные пути. DMTF1 активирует два вспомогательных гена – Arid2 и Ss18, которые способствуют клеточному росту, активируя другие гены, восстанавливающие биологические циклы формирования нейронов.
Осознание этого механизма на таком фундаментальном уровне открывает возможность контролировать его – возможно, через лечение, направленное на стимулирование роста нейронов, несмотря на возрастные изменения. Как говорит нейробиолог Лянь Яцзин из NUS, «наши находки показывают, что DMTF1 может способствовать увеличению количества нейронных стволовых клеток при нейрокогнитивном старении». Однако стоит отметить, что это открытие касается только лабораторных экспериментов и моделей на мышах.
Следующим шагом может стать более широкий анализ того, как DMTF1 может быть использован для восстановления активности НСК и возможного улучшения функций обучения и памяти. Однако это требует осторожного подхода, сначала в исследованиях на животных – избыточная активация DMTF1 может привести к опухолям.
Это исследование добавляется к растущему числу работ, изучающих, как стареет мозг, и каким образом это старение можно замедлить, остановить или даже обратить вспять. Хотя правильное питание и физические нагрузки способствуют замедлению старения мозга, интерес к терапии, направленной на восстановление стареющих нейронов, остается острым.
Стареющий мозг становится более уязвимым к когнитивным проблемам, заболеваниям и деменции. Несмотря на то, что данное исследование не касалось этих вопросов напрямую, оно может помочь лучше понять нормальное старение мозга. Как подытоживает Онг, «понимание механизмов регенерации нейронных стволовых клеток предоставляет более надежную основу для изучения возрастного когнитивного ухудшения».
