Менопауза влияет на когнитивные функции через астроциты

Старение мозга ассоциировано с его атрофией; это также фактор риска развития нейродегенеративных заболеваний. Однако ученые не до конца понимают, какой эффект старение оказывает на мозг. Менопауза и андропауза ассоциированы со снижением когнитивных функций у здоровых людей и ухудшением симптомов болезни Альцгеймера и рассеянного склероза. Ароматаза в мозге превращает тестостерон в эстроген, поэтому снижение уровня любого из этих гормонов влияет на связывание эстрогенового рецептора. Эстроген показал нейропротективные функции.

Старение и связанное с ним снижение когнитивных функций протекает по-разному у мужчин и у женщин. Отличия были показаны и для животных моделей, в частности, для мышей. В новой работе исследователи из США изучили эффект половых гормонов на процессы старения, происходящие в мозге, на самках мышей.

Сначала авторы проанализировали МРТ-снимки мозга самок и самцов мышей трех возрастов: молодые мыши (3–4 месяца), мыши среднего возраста (12–14 месяцев) и старшего возраста (20–22 месяца). У самок и самцов старшего возраста была показана атрофия фронтальной коры и полосатого тела мозга. Но у самок среднего возраста атрофия была не такой сильной, как у самцов в этом возрасте. У самцов атрофия постепенно нарастала с молодости, в то время как у самок до среднего возраста не было признаков атрофии, а затем они резко появлялись. Это также было видно в дорсальном гиппокампе (области мозга, в том числе отвечающей за когнитивные функции и память).

Для изучения эффекта потери половых гормонов на атрофию гиппокампа исследователи провели гонадэктомию у подгруппы самок в возрасте двух месяцев. Когда такие мыши достигали среднего возраст, их дорсальный гиппокамп был меньше, чем у мышей без операции; его размер был сравним с дорсальным гиппокампом старых мышей. До достижения среднего возраста гонадэктомия не влияла на объемы дорсального гиппокампа.

Эффект, который старение оказывает на пространственную память, изучали с помощью водного лабиринта Морриса. Как и было показано раньше, у здоровых мышей не было проблем с прохождением теста. Однако у самок среднего возраста после гонадэктомии пространственная память ухудшалась, а у самцов после гонадэктомии — нет. Гонадэктомия нарушала когнитивные функции самок среднего возраста, но не молодых мышей. Также у здоровых самок среднего возраста не было когнитивных нарушений. То есть на пространственную память влияла потеря половых гормонов и старение. Такой же эффект был показан в Y-лабиринте, то есть потеря гормонов и старение влияли и на рабочую пространственную память. Худшее прохождение водного лабиринта авторы связали с большей степенью атрофии гиппокампа.

У самок среднего возраста после гонадэктомии в дорсальном гиппокампе были выявлены реактивный астроглиоз, активация микроглии и потеря синапсов, если сравнивать с мышами среднего возраста без операции. Худшее прохождение водного и Y-лабиринта было ассоциировано с более значительной активацией микроглии и астроцитов.

Рецептор эстрогена Erβ экспрессируется как на астроцитах, так и на нейронах. Авторы исследования удаляли рецептор на астроцитах и на нейронах, чтобы проверить, сможет ли это воспроизвести эффект потери эндогенного эстрогена. Оказалось, что только потеря Erβ на астроцитах, но не на нейронах, снижала когнитивные функции мышей, вызывала атрофию гиппокампа, активацию микроглии и падение числа синапсов, но только у мышей среднего возраста, не у молодых мышей.

Делеция Erβ в астроцитах повлияла на экспрессию генов в этих клетках, прежде всего ввязанных с глюконеогенезом I и гликолизом I, особенно Eno1. Более высокая экспрессия ENO1 ранее уже была показана у женщин старшего возраста. Так, уровень ENO1 был выше в гиппокампе у женщин старше 60 лет, чем у женщин моложе 50 лет.

Далее самкам мышей возрастом 11 месяцев проводили гонадэктомию, а через неделю части мышей давали лиганд Erβ в течение месяца. Воздействие лиганда обращало вспять снижение когнитивных функций, активацию астроцитов и микроглии, а также потерю синапсов.

На МРТ-снимках были видны половые различия в атрофии отдельных областей мозга мышей с возрастом. Эффект гонадэктомии зависел от пола мышей. Потеря эндогенных овариальных гормонов не влияла на когнитивные способности мышей в молодом возрасте. Делеция Erβ в астроцитах, но не в нейронах, идуцировала нарушение памяти, атрофию дорсального гиппокампа, активацию микроглии и потерю синапсов у мышей среднего возраста. Дополнительные исследования покажут, можно ли, воздействуя на Erβ, смягчить последствия возрастных изменений.

Интервальное голодание снижает тяжесть протекания болезни Альцгеймера у мышей