Человеческий мозг, похоже, стареет не просто медленно и равномерно. Новое исследование показало, что примерно между 50 и 75 годами в нём происходят масштабные изменения, затрагивающие иммунные клетки, кровеносные сосуды и даже трёхмерную организацию генома.
Эти результаты могут помочь понять, почему возраст остаётся главным фактором риска нейродегенеративных заболеваний, включая болезнь Альцгеймера.
В исследовании, опубликованном в журнале Science, учёные изучили отдельные клетки гиппокампа — области мозга, играющей важную роль в обучении и памяти. Они проанализировали образцы людей разных возрастов и проследили, как с годами меняется регулирование генов и пространственная организация ДНК внутри клеточного ядра.
Одно из самых заметных изменений обнаружилось у микроглии — иммунных клеток, которые защищают мозг и помогают поддерживать его нормальную работу.
Примерно между 50 и 75 годами количество клеток микроглии, сформировавшихся ещё во время эмбрионального развития, резко сокращалось. Одновременно их всё чаще заменяли клетки, молекулярные характеристики которых напоминали иммунные клетки крови.
Это противоречит прежнему представлению о том, что микроглия, появившаяся на ранних этапах развития человека, остаётся в мозге на протяжении всей жизни.
Кроме того, заменяющие её клетки демонстрировали более выраженные признаки воспалительной активности. Исследователи допускают, что подобные изменения могут способствовать хроническому воспалению стареющего мозга.
Микроглия выполняет своеобразную «уборку»: помогает поддерживать нормальное состояние тканей и избавляться от ненужных или потенциально вредных материалов. Если эти клетки перестают нормально выполнять свою работу, такие вещества могут накапливаться и запускать воспалительные процессы, связанные с нейродегенеративными заболеваниями.
Одновременно учёные обнаружили заметное сокращение числа клеток, поддерживающих гематоэнцефалический барьер. Эта защитная система отделяет мозг от кровотока и препятствует проникновению потенциально опасных веществ из крови.
Но изменения оказались ещё глубже.
В нескольких типах клеток мозга с возрастом постепенно нарушалась трёхмерная организация генома.
ДНК внутри ядра не лежит беспорядочным клубком. Она сложена в сложную пространственную структуру, от которой зависит, какие гены будут активны, а какие останутся выключенными.
Исследователи обнаружили, что с возрастом эта структура становится менее упорядоченной. По их мнению, постепенное разрушение пространственной архитектуры генома может быть одной из фундаментальных особенностей старения мозга.
В совокупности результаты показывают, что старение мозга представляет собой не просто постепенное ухудшение отдельных функций. Вместо этого в определённый период жизни одновременно перестраиваются сразу несколько взаимосвязанных систем — иммунная, сосудистая, нервная и система регулирования генов.
Особенно выраженные изменения исследователи обнаружили в промежутке примерно от 50 до 75 лет.
Авторы считают, что понимание этой перестройки в будущем может помочь выявить новые мишени для терапии, направленной на сохранение нервных связей и функций мозга при старении.
Работа стала частью крупной десятилетней программы по изучению пространственной организации генома. С 2015 по 2025 год исследовательские группы по всей территории США изучали, как расположение ДНК внутри клеточного ядра влияет на работу клеток и как эта структура меняется со временем.
Новое исследование вошло в серию из шести работ, опубликованных в Science. Вместе они создают подробную основу для дальнейшего изучения того, как перестройка генома связана с развитием организма, старением и заболеваниями, в том числе нейродегенеративными.
