Американские ученые обнаружили в мозге мышей клетки, которые регулируют скорость старения организма. Результаты работы опубликованы в журнале Nature.
Как было неоднократно показано, нервная система принимает активное участие в регуляции процесса старения, причем важнейшую роль в этом играет гипоталамус — отдел мозга, который связывает нервную и эндокринную регуляцию биологических процессов, регулирует обмен веществ и имеет ряд других важных функций. Тем не менее, конкретные клеточные механизмы регуляции старения изучены не были.
Сотрудники Медицинского колледжа имени Альберта Эйнштейна предположили, что в этом процессе могут быть задействованы нервные стволовые клетки (НСК), которые отвечают за рост ткани мозга (нейрогенез) у взрослых. Поводом для такого предположения стало то, что снижение нейрогенеза в некоторых областях мозга зачастую коррелирует с началом различных возрастных изменений.
По характерным маркерам — фактору транскрипции Sox2 и ядерному белку Bmi1 — исследователи выявили НСК в медиобазальной области гипоталамуса молодых мышей. Наблюдение показало, что количество этих клеток начинает снижаться у животных среднего возраста (11—16 месяцев) и уменьшается практически до нуля в старости (22 и более месяца).
Когда исследователи с помощью специально подготовленного вируса избирательно уничтожили 70 процентов гипоталамических НСК у мышей среднего возраста, животные начали быстро стареть (это проявлялось физиологическими, гистологическими и когнитивными нарушениями) и умерли существенно раньше положенного срока.
На следующем этапе экспериментов ученые ввели в медобазальную область гипоталамуса мышей среднего возраста НСК новорожденных животных, модифицированные так, чтобы предохранить их от гибели в результате воспаления при пересадке. Через шесть недель у мышей повысилась мышечная выносливость, улучшились координация движений и когнитивные функции. Эти эффекты стали еще более выраженными спустя четыре месяца после вмешательства. Контрольные инъекции других клеток — астроцитов или мезенхимальных стволовых клеток — подобным действием не обладали.
Чтобы выяснить, как именно гипоталамические НСК регулируют процессы старения, исследователи проанализировали производимые ими биологически активные молекулы. Оказалось, что эти клетки выделяют в цереброспинальную жидкость экзосомы («пузырьки», заключенные в липидную мембрану) с более чем 20 разновидностями микроРНК. Этот тип РНК не принимает непосредственного участия в синтезе белка, а служит регулятором экспрессии генов.
Ученые выделили экзосомы с микроРНК и вводили их в спинномозговую жидкость обычных мышей среднего возраста и их ровесников с частично уничтоженными гипоталамическими НСК. В обоих случаях признаки старения развивались значительно медленнее, чем при инъекциях плацебо, что свидетельствует о роли обнаруженных микроРНК в регуляции возрастных изменений.
В дальнейших исследованиях авторы работы планируют уточнить структуру и конкретные функции микроРНК гипоталамических НСК, а также проанализировать другие молекулярные продукты этих клеток, которые также могут участвовать в регуляции старения.
Вопросами контроля возрастных изменений и замедления старения занимаются многие научные коллективы. В экспериментах на животных удалось достичь значительных успехов в этой области 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. Определенные перспективы имеют также эксперименты со стволовыми клетками и манипуляции с теломерами.
Автор: Олег Лищук