Старение головного мозга затрагивает астроциты раньше, чем нейроны

Работа российских ученых, посвященная особенностям старения человеческого мозга, показала: состояние астроцитов изменяется еще до того, как возрастные изменения затронут нейроны. «Во многих странах доля населения преклонного возраста в популяции растет, и это представляет большую проблему для экономики, — комментирует руководитель и последний автор исследования Алексей Семьянов, — и нам хочется понять, каким образом можно бороться с этим состоянием, улучшить его, повлиять на негативные последствия и продлить активное долголетие. Как нейрофизиологи, мы в первую очередь интересовались процессами нормального старения в мозге и достаточно долго проводили исследования на животных, но результаты, получаемые в подобных работах, бывает сложно перенести на человека».

Исследование, опубликованное в Nature Communications, было проведено на ткани мозга, полученной при удалении глиом у пациентов разного возраста от 22 до 72 лет. Морфологический анализ клеток показал, что у людей старшей возрастной группы астроциты характеризуются более короткими и толстыми веточками с меньшим числом листочков — тонких концевых выростов, участвующих в формировании синапсов и обеспечивающих их работу. Изменялся и состав структурных белков — в астроцитах людей из старшей возрастной группы увеличивалось количество GFAP (glial fibrillary acidic protein) и снижалось количество эзрина — структурного белка листочков. В целом, такие изменения могут приводить к ухудшению покрытия синапсов астроцитами и менее эффективному поддержанию гомеостаза в головном мозге. При этом состояние нейронов, оцениваемое по базовым электрофизиологическим параметрам, не изменялось, и признаков нейродегенерации не наблюдалось.

В данном исследовании метаболическое состояние клеток в образцах оценивали при помощи спектроскопии комбинационного рассеяния (КР). Этот метод позволил выявить изменения в редокс-состоянии комплексов дыхательной цепи митохондрий: у людей старшей возрастной группы доля восстановленных комплексов в митохондриях астроцитов снижалась, тогда как в нейронах статистически-значимых изменений не наблюдалось. «Именно это является ключевым результатом нашей работы — изменения, происходящие при старении, затрагивают в первую очередь не нейроны, а другие клетки мозга, — говорит Семьянов. — Мы разработали концепцию активной среды мозга, которая рассматривает его не как нейронную сеть, а как орган, состоящий из различных типов клеток, взаимодействующих между собой: нейронов, разных типов глиальных клеток, клеток кровеносных сосудов, а также межклеточного пространства и матрикса. И все эти элементы подвергаются изменениям с возрастом, и эти изменения начинаются раньше, чем в нейронах: мы наблюдали, что уже в возрасте пятидесяти лет менялось метаболическое состояние астроцитов. И этот аспект позволяет нам в будущем рассматривать их или другие компоненты активной среды, которые нам еще предстоит исследовать, как потенциальные мишени для терапевтических или профилактических воздействий, которые могли бы предотвратить ухудшение когнитивных функций, вызванное старением головного мозга».



Менопауза влияет на когнитивные функции через астроциты