Стэнфордские учёные открыли способ увеличить производство нейронов в стареющем мозге
Новое исследование, проведённое в Стэнфордском университете, позволяет понять, как способность мозга производить новые нейроны снижается с возрастом, и, что ещё важнее, как этот процесс можно реактивировать. Исследователи определили конкретные генетические пути, включая транспортёр глюкозы GLUT4, которые могут играть ключевую роль в этом процессе. Это открытие открывает путь к потенциальным методам лечения когнитивного спада и нейродегенеративных заболеваний, таких как болезнь Альцгеймера. Управляя метаболизмом глюкозы или используя генетические методы, мы можем стимулировать нейрогенез — создание новых нейронов, что даёт надежду на омоложение стареющего мозга.
Фокус на «спящие» клетки в стареющем мозге
Команда из Стэнфорда под руководством профессора Анны Брюне задалась целью выяснить, почему с возрастом производство новых нейронов в мозге замедляется. Известно, что нейрогенез в таких частях мозга, как гиппокамп, продолжается на протяжении всей жизни. Однако с возрастом эта способность снижается. Их цель — выявить генетические и метаболические факторы, вызывающие этот спад, и найти способы обратить его вспять.
Используя CRISPR, инструмент для редактирования генов, исследователи провели геномный скрининг. Это помогло им выявить гены, которые могут активировать спящие нейронные стволовые клетки у пожилых мышей. Эти клетки, расположенные в мозге, способны создавать новые нейроны. Особое внимание было уделено пожилым мышам, поскольку нейрогенез в стареющем мозге происходит гораздо менее активно. Молодой мозг, напротив, естественным образом производит новые нейроны, которые поддерживают обучение и память.
В ходе исследования было обнаружено, что отключение гена, отвечающего за транспортёр глюкозы GLUT4, активизирует спящие нейронные стволовые клетки. GLUT4 отвечает за то, как клетки управляют глюкозой — основным источником энергии для организма. Исследование показало, что в пожилом мозге накопление глюкозы может подавлять активность нейронных стволовых клеток. Это открытие связывает метаболизм глюкозы со способностью мозга генерировать новые нейроны — связь, которая в предыдущих исследованиях не была до конца изучена.
История нейрогенеза и старения мозга
Учёные уже давно изучают, как с возрастом снижается способность мозга производить нейроны. Более ранние исследования показали, что нейронные стволовые клетки остаются в мозге на протяжении всей жизни, но со временем они становятся менее активными. Несмотря на это, причины такого снижения оставались загадкой. Лишь немногие исследования изучали конкретные методы лечения.
В большинстве прошлых исследований рассматривалось, как нейрогенез в гиппокампе способствует снижению когнитивных способностей. Однако они не устанавливали чёткой связи между метаболизмом глюкозы и неактивностью нейронных стволовых клеток. Стэнфордское исследование выделяется тем, что оно сфокусировано на связи между этими факторами.
Предыдущие попытки стимулировать нейрогенез включали такие методы, как физические упражнения, благоприятная окружающая среда и некоторые лекарственные препараты. Эти стратегии показали лишь ограниченный успех в обращении вспять старения мозга. Уникальность данного исследования заключается в том, что оно сфокусировано на метаболизме глюкозы, что открывает потенциально новый путь для усиления нейрогенеза.
Пять ключевых открытий исследования
- Уменьшение количества новых нейронов с возрастом: С возрастом способность мозга производить новые нейроны, называемая нейрогенезом, замедляется. Это снижение влияет на гибкость мозга и затрудняет обучение, запоминание и адаптацию. Исследование изучает, почему это происходит и что можно сделать, чтобы остановить или обратить этот процесс вспять.
- Белки и глюкоза играют важную роль: Исследование показало, что некоторые белки, особенно те, которые участвуют в том, как мозг использует глюкозу (сахар), важны для создания новых нейронов. Один из ключевых белков, транспортёр глюкозы GLUT4, как выяснилось, помогает поддерживать активность клеток мозга. В стареющем мозге проблемы с использованием глюкозы могут снижать нейрогенез, который связывает использование энергии в мозге с производством нейронов. Основное открытие заключается в том, что повышенное содержание глюкозы в нейронных стволовых клетках стареющего мозга может подавлять их активность. Это связано с тем, что накопление глюкозы в клетках через GLUT4 делает их «спящими», то есть менее активными. Когда этот ген «отключают», клетки снова начинают активно делиться и производить новые нейроны, что открывает перспективы для восстановления функций мозга у пожилых людей или пациентов с травмами.
- Потенциал для новых методов лечения: По мнению исследователей, воздействуя на эти белки и процессы, можно «разбудить» неактивные нейронные стволовые клетки в пожилом мозге. Это может подтолкнуть мозг к созданию новых нейронов, что поможет в разработке методов лечения старения мозга и таких заболеваний, как болезнь Альцгеймера.
- Замедление когнитивного спада: Самое интересное, что если в мозге пожилых людей будут вырабатываться новые нейроны, то это может улучшить память и мыслительные способности пожилых людей. Это исследование позволяет предположить, что усиление нейрогенеза может замедлить некоторые последствия когнитивного спада.
- Долговременное здоровье мозга: Помимо улучшения памяти и обучаемости, увеличение производства нейронов может улучшить общее состояние мозга и сделать его более выносливым. Это может помочь в профилактике нейродегенеративных заболеваний и улучшении восстановления после травм мозга, что даёт надежду на более здоровое старение и улучшение работы мозга в долгосрочной перспективе.
Эти результаты дают новое представление о том, как стареет наш мозг и что мы можем сделать, чтобы замедлить или улучшить этот процесс, а также перспективные идеи для будущих методов лечения, направленных на поддержание здоровья мозга с возрастом.
Потенциальные преимущества для здоровья и науки
Связь между метаболизмом глюкозы и нейрогенезом может иметь огромное значение для лечения когнитивного спада и нейродегенеративных заболеваний. Современные методы лечения таких заболеваний, как болезнь Альцгеймера, направлены в основном на устранение симптомов. Однако данное исследование предполагает возможность воздействия на первопричины снижения когнитивных способностей путём повышения способности мозга генерировать новые нейроны.
Один из самых захватывающих аспектов этого исследования — его потенциал для неинвазивных методов лечения. Если ограничение потребления глюкозы может увеличить нейрогенез, то у пациентов может появиться доступ к более доступным и безопасным способам поддержания здоровья мозга с возрастом.
Не забудьте включить субтитры на русском языке.
В будущем команда Брюне изучит, может ли ограничение глюкозы усилить нейрогенез у людей. Следующий этап исследований будет направлен на модулирование метаболизма глюкозы без использования генетических вмешательств, что облегчит применение этих методов лечения в клинических условиях.
По мере старения населения планеты понимание того, как стареет мозг, становится всё более важным. Это исследование даёт надежду на то, что мы сможем не только замедлить снижение когнитивных способностей, но и вернуть мозгу его молодость, улучшив качество жизни миллионов людей по всему миру.
Выводы
Исследование, проведённое в Стэнфордском университете, открывает новое перспективное направление в борьбе с последствиями старения мозга. Определив специфические белки, такие как транспортер глюкозы GLUT4, и выяснив, как метаболизм глюкозы влияет на неактивность нейронных стволовых клеток, исследователи открыли новые возможности для ускорения нейрогенеза в пожилом мозге. Исследование не только углубляет наше понимание того, почему нейрогенез замедляется с возрастом, но и предлагает действенные цели для будущих терапий, направленных на омоложение функций мозга.
В дополнение к потенциальным медицинским методам лечения, индивидуальные когнитивные тренировки могут стать ещё одним ценным инструментом в борьбе с когнитивным спадом. Работа мозга с помощью структурированных упражнений и умственных задач может помочь сохранить когнитивные способности. Это способствует нейропластичности, помогая мозгу адаптироваться, укреплять нейронные связи и потенциально замедлять возрастное снижение.
Потенциальная возможность замедлить снижение когнитивных способностей с помощью терапевтических вмешательств и когнитивных тренировок может привести к значительным успехам в лечении нейродегенеративных заболеваний, таких как болезнь Альцгеймера и болезнь Паркинсона. Такой двойной подход подчёркивает важность факторов образа жизни, таких как умственная стимуляция, наряду с медицинскими инновациями в деле содействия здоровому старению мозга. При дальнейшем изучении и развитии эти результаты могут изменить методы лечения возрастных заболеваний мозга, давая надежду миллионам людей во всём мире, которые с возрастом сталкиваются с проблемой снижения когнитивных способностей.
