Американские ученые обнаружили в мозге мышей клетки, которые регулируют скорость старения организма. Результаты работы опубликованы в журнале Nature. Исследования показывают, что нервная система активно участвует в регуляции старения, причем ключевую роль в этом процессе играет гипоталамус — отдел мозга, который связывает нервную и эндокринную регуляцию биологических процессов, а также регулирует обмен веществ и выполняет множество других функций.
Тем не менее, конкретные клеточные механизмы, влияющие на старение, до сих пор не были изучены. Сотрудники Медицинского колледжа имени Альберта Эйнштейна предположили, что в этом процессе могут быть задействованы нервные стволовые клетки (НСК), ответственные за рост ткани мозга (нейрогенез) у взрослых. Это предположение возникло на основании того, что снижение нейрогенеза в разных областях мозга часто совпадает с началом различных возрастных изменений.
Исследователи определили НСК в медиобазальной области гипоталамуса молодых мышей по маркерам — фактору транскрипции Sox2 и ядерному белку Bmi1. Наблюдения показали, что количество этих клеток начинает снижаться у мышей среднего возраста (11—16 месяцев) и практически исчезает в старости (22 месяца и более).
Когда 70 процентов гипоталамических НСК у мышей среднего возраста были уничтожены с помощью специального вируса, животные начали быстро стареть, что проявлялось в физиологических, гистологических и когнитивных нарушениях, и умерли значительно раньше установленного срока.
На следующем этапе эксперимента ученые ввели в медиобазальную область гипоталамуса мышей среднего возраста НСК новорожденных особей, модифицированные для защиты от воспаления при пересадке. Спустя шесть недель у мышей значительно повысилась мышечная выносливость, улучшилась координация движений и когнитивные функции. Эти эффекты стали еще более выраженными через четыре месяца после вмешательства. Контрольные инъекции астроцитов или мезенхимальных стволовых клеток не продемонстрировали аналогичного действия.
Чтобы выяснить, как гипоталамические НСК регулируют процессы старения, исследователи проанализировали выделяемые ими биологически активные молекулы. Выяснилось, что эти клетки выделяют в цереброспинальную жидкость экзосомы с более чем 20 разновидностями микроРНК. Этот тип РНК не участвует непосредственно в синтезе белка, а регулирует экспрессию генов.
Ученые выделили экзосомы с микроРНК и вводили их в спинномозговую жидкость обычных мышей среднего возраста и их ровесников с частично уничтоженными гипоталамическими НСК. В обоих случаях признаки старения развивались значительно медленнее по сравнению с инъекциями плацебо, что свидетельствует о роли обнаруженных микроРНК в регуляции возрастных изменений.
В дальнейших исследованиях авторы планируют более подробно изучить структуру и функции микроРНК гипоталамических НСК, а также определить другие молекулы, которые могут участвовать в регуляции старения. Вопросами контроля возрастных изменений и замедления старения занимаются многие научные коллективы. В экспериментах на животных достигнуты значительные успехи, включая ограничение потребляемых калорий, ингибирование клеточного сигнального пути mTOR с помощью рапамицина, назначение никотинамидрибозида, «очистку» организма от старых клеток, пересадку половых желез молодых особей и активизацию генов, преобразующих зрелые клетки в стволовые. Перспективными выглядят также эксперименты со стволовыми клетками и манипуляции с теломерами.