Науковці виявили ген, який може допомагати мозку протистояти віковим змінам і зберігати пам’ять. У дослідженні, опублікованому в журналі Nature Neuroscience, підвищення активності гена Pla2g2f захистило старих мишей від низки змін, пов’язаних зі старінням мозку, зокрема втрати зв’язків між нейронами, запалення та порушень жирового обміну.
Дослідники також встановили, що активація цього гена у мишей середнього віку, ще до появи значних когнітивних порушень, змінювала перебіг вікового погіршення пам’яті. Результати можуть допомогти зрозуміти, чому деякі люди з ознаками патології Альцгеймера зберігають відносно добрі когнітивні здібності.
Ген, пов’язаний із природним захистом мозку
З віком у мозку відбуваються зміни, які можуть послаблювати його роботу. Серед них — втрата синапсів, через які нейрони передають сигнали, хронічне запалення та порушення обміну ліпідів, тобто жирів. У сукупності ці процеси можуть негативно впливати на пам’ять і здатність до навчання.
Команда під керівництвом Сінції Вікодіміні та Амара Сахая з Mass General Brigham, Гарвардського інституту стовбурових клітин і Broad Institute досліджувала гени, активність яких змінюється у відповідь на втрату синапсів у гіпокампі — ділянці мозку, важливій для формування спогадів.
Особливу увагу вчені приділили гену Pla2g2f, який кодує фермент-фосфоліпазу. Раніше його роль у роботі мозку залишалася недостатньо вивченою.
Дослідники виявили, що активність цього гена зростає в гіпокампі під час старіння та за умов запалення мозку. Вищий рівень його експресії також спостерігали в деяких літніх людей, які мали ознаки патології Альцгеймера, але зберігали когнітивну стійкість.
Як активація гена вплинула на пам’ять
Щоб з’ясувати функцію Pla2g2f, науковці за допомогою генетичних і вірусних методів змінювали його активність у мозку мишей.
Коли активність гена знижували, посилювалися ознаки старіння мозку. Зокрема, збільшувалася втрата синапсів, змінювалася активність мікроглії — імунних клітин мозку — та астроцитів, які підтримують роботу нейронів. Також порушувалися утворення й дозрівання нових нейронів, а в клітинах накопичувалися жирові краплі. На цьому тлі погіршувалися показники пам’яті.
Підвищення активності Pla2g2f давало протилежний ефект: допомагало зберігати зв’язки між нейронами, послаблювало низку несприятливих змін і підтримувало пам’ять.
Особливо важливим виявився результат експериментів із мишами середнього віку. Активація гена до розвитку значних когнітивних порушень змінювала траєкторію вікового погіршення пам’яті. Це вказує на можливу важливість втручання до того, як пошкодження мозку стануть вираженими.
Як ген може впливати на запалення
Додаткові експерименти допомогли встановити зв’язок між Pla2g2f і жировим обміном у мозку. Під час старіння та хвороби Альцгеймера мікроглія може накопичувати ліпідні краплі й ефіри холестерину. Такі зміни здатні порушувати нормальну роботу імунних клітин і підтримувати запалення.
У лабораторних експериментах із людською мікроглією, отриманою зі стовбурових клітин, дослідники виявили, що фермент PLA2G2F, який виділяють нейрони, впливає на накопичення жирів у цих клітинах. Підвищення його активності зменшувало кількість ліпідних крапель та ефірів холестерину. Коли вчені порушували каталітичну ділянку ферменту, він втрачав здатність забезпечувати цей ефект. Це свідчить, що для потенційного захисту важлива саме його біохімічна активність.
Чи допоможе відкриття в лікуванні хвороби Альцгеймера
Результати визначають PLA2G2F як перспективний напрям для дослідження механізмів когнітивної стійкості. У майбутньому вплив на цей фермент потенційно може допомогти підтримувати здоров’я мозку та відтерміновувати розвиток когнітивних порушень.
Проте наразі не доведено, що підвищення активності цього гена захищатиме пам’ять людей або запобігатиме хворобі Альцгеймера. Основні результати щодо пам’яті отримано в експериментах на мишах, а дослідження людських клітин проводили в лабораторних умовах. Наступним етапом стане перевірка безпеки та пошук способів впливати на PLA2G2F у мозку людини. Лише подальші дослідження покажуть, чи можна перетворити це відкриття на ефективну терапію.