Исследователи обнаружили в спинномозговой жидкости белок, который может улучшить познание стареющих животных - и, возможно, поможет в будущем найти методы лечения для людей.
Пять лет назад Тал Ирам, молодой нейробиолог из Стэнфордского университета, обратилась к своему руководителю со смелым предложением: Она хотела извлечь жидкость из полостей мозга молодых мышей и влить ее в мозг старых мышей, чтобы проверить, смогут ли эти переливания омолодить стареющих грызунов.
Ее руководитель Тони Уайсс-Корэй, как известно, показал, что введение старым животным крови молодых животных может противодействовать и даже обратить вспять некоторые эффекты старения. Но идея проверить этот принцип с помощью спинномозговой жидкости, труднодоступной жидкости, которая омывает головной и спинной мозг, показалась ему настолько сложной технической задачей, что ее осуществление граничило с безрассудством.
"Когда мы обсуждали это вначале, я сказал: "Это настолько сложно, что я не уверен, что это сработает", - сказал д-р Уайсс-Корэй.
Доктор Ирам упорствовала, целый год работая только над тем, чтобы понять, как собрать бесцветную жидкость у мышей. В среду она сообщила о дразнящих результатах в журнале Nature: Недельное вливание молодой спинномозговой жидкости улучшило память пожилых мышей.
Эта находка стала последним свидетельством того, что создание мозга, устойчивого к неумолимым изменениям пожилого возраста, может зависеть не столько от вмешательства в конкретные процессы болезни, сколько от попыток восстановить среду мозга до состояния, близкого к молодости.
"Это подчеркивает идею о том, что спинномозговая жидкость может быть использована в качестве среды для манипуляций с мозгом", - сказал д-р Ирам.
Однако, по словам авторов исследования, превращение этой идеи в метод лечения для людей является более сложной задачей. Более ранние исследования того, как молодая кровь может обратить вспять некоторые признаки старения, привели к недавним клиническим испытаниям, в ходе которых кровь молодых людей фильтровалась и давалась пациентам с болезнью Альцгеймера или Паркинсона.
Но насколько успешными могут быть эти методы лечения, а тем более насколько широко они могут быть использованы, остается неясным, говорят ученые. А трудности работы со спинномозговой жидкостью гораздо сложнее, чем с кровью. Вливание жидкости молодого человека пожилому пациенту, вероятно, невозможно; для извлечения жидкости обычно требуется спинномозговая пункция, и ученые говорят, что существуют этические вопросы о том, как собрать достаточное количество спинномозговой жидкости для инфузий.
Хотя теоретически существуют и другие способы достижения подобных преимуществ - например, доставка критического белка в жидкость, который исследователи идентифицировали, или создание небольшой молекулы, имитирующей этот белок, - эти подходы сталкиваются с собственными проблемами.
Джеффри Хейнс, биохимик, изучавший спинномозговую жидкость и рассеянный склероз в Медицинском центре Маунт Синай в Нью-Йорке, сказал, что исследование позволило элегантно определить, как определенные ингредиенты в жидкости могут способствовать развитию памяти. Но он сказал, что аппетит широкой публики к антивозрастным препаратам опережает научные данные.
"В целом, люди ищут Святой Грааль старения, и они думают, что должен существовать некий волшебный фактор, который выделяется, чтобы обратить все вспять", - сказал он. "Я не думаю, что все так просто".
Цереброспинальная жидкость - логичная цель для исследователей, интересующихся проблемами старения. Она питает клетки мозга, и ее состав меняется с возрастом. В отличие от крови, жидкость находится близко к мозгу.
Но в течение многих лет ученые рассматривали жидкость в основном как способ регистрации изменений, связанных со старением, а не противодействия его последствиям. Анализы спинномозговой жидкости, например, помогли определить уровень аномальных белков у пациентов со значительной потерей памяти, у которых впоследствии развилась болезнь Альцгеймера. Ученые знали, что в спинномозговой жидкости есть и белки, способствующие укреплению здоровья, но определить их местонахождение и точное воздействие казалось недостижимым.
Во-первых, по словам ученых, было трудно отследить изменения в жидкости, которая постоянно пополняется организмом. А сбор жидкости у мышей, избегая загрязнения жидкости даже следами их крови, был чрезвычайно сложной задачей.
"Эта область на десятилетия отстала от других областей неврологии", - говорит Мария Лехтинен, которая изучает спинномозговую жидкость в Бостонской детской больнице и является соавтором комментария в журнале Nature, посвященного новому исследованию на мышах. "Во многом это связано с техническими ограничениями при изучении жидкости, которая находится глубоко внутри мозга и постоянно меняется".
Доктор Ирам не унывала. Она взяла жидкость у 10-недельных мышей, разрезав им шею и вытянув жидкость из крошечной полости в задней части мозга, стараясь при этом не проколоть кровеносные сосуды и не задеть сам мозг.
По словам доктора Ирама, когда ей это удавалось, в результате получалось около 10 микролитров спинномозговой жидкости - примерно одна пятая часть от размера капли воды. Чтобы собрать достаточное для вливания количество жидкости, ей пришлось проделать эту процедуру на многих сотнях мышей, преодолевая технические трудности, о которых предупреждал доктор Уайсс-Корэй, исключительно силой повторения.
"Мне нравится проводить такие исследования, которые требуют большого упорства", - говорит д-р Ирам. "Я просто ставлю перед собой цель и не останавливаюсь".
Чтобы влить молодую спинномозговую жидкость в старых мышей, доктор Ирам просверлил крошечное отверстие в их черепе и вживил насос под кожу на верхней части спины. Для сравнения, отдельной группе старых мышей вводили искусственную спинномозговую жидкость.
Через несколько недель мышей подвергли воздействию сигналов - звукового сигнала и мигающего света, - которые они ранее научились ассоциировать с ударами по ногам. Животные, которым вводили молодую спинномозговую жидкость, замирали дольше, что говорит о том, что у них сохранились более сильные воспоминания о первоначальных ударах по ногам.
"Это очень крутое исследование, которое кажется мне научно обоснованным", - сказал Мэтт Кэберлейн, биолог, изучающий старение в Университете Вашингтона и не принимавший участия в исследовании. "Это добавляет к растущему числу доказательств того, что можно, возможно, удивительно легко, восстановить функции в старых тканях, воздействуя на механизмы биологического старения".
Доктор Ирам попытался определить, как молодая спинномозговая жидкость помогает сохранить память, проанализировав гиппокамп - часть мозга, предназначенную для формирования и хранения памяти. Она обнаружила, что лечение старых мышей этой жидкостью оказывает сильное влияние на клетки, которые являются предшественниками олигодендроцитов, производящих слои жира, известные как миелин, которые изолируют нервные волокна и обеспечивают прочные сигнальные связи между нейронами.
Авторы исследования обратили внимание на особый белок в спинномозговой жидкости молодых людей, который, как оказалось, участвует в запуске цепи событий, приводящих к усилению изоляции нервов. Известный как фактор роста фибробластов 17, или FGF17, этот белок можно вводить в старую спинномозговую жидкость и частично воспроизводить эффект молодой жидкости, как показало исследование.
Еще более поразительно то, что блокирование белка у молодых мышей ухудшало их мозговую деятельность, что является более убедительным доказательством того, что FGF17 влияет на познание и изменяется с возрастом.
Исследование укрепило версию о том, что нарушения в образовании миелина связаны с возрастной потерей памяти. Это является некоторым отступлением от давнего внимания к жировой изоляции в контексте таких заболеваний, как рассеянный склероз.
Некоторые ученые заявили, что знание одного из белков, ответственных за воздействие молодой спинномозговой жидкости, может открыть дверь для потенциальных методов лечения, основанных на этом белке. В то же время последние технологические достижения приблизили ученых к наблюдению за изменениями в спинномозговой жидкости в режиме реального времени, помогая им "снять слои сложности и тайны, окружающие эту жидкость", - сказал д-р Лехтинен.
Тем не менее, ученые предупреждают, что такие методы лечения не появятся в ближайшее время. Среди трудностей - понять, какие еще белки могут быть вовлечены в процесс, и выяснить, как использовать их эффекты, не вызывая при этом отдельных проблем.
Но доктор Висс-Корэй сказал, что исследование заполнило критический пробел в понимании того, как среда мозга меняется с возрастом.
Вопрос заключается в следующем: "Как сохранить когнитивное здоровье до самой смерти? Как сделать мозг устойчивым к этой неумолимой дегенерации тела?", - сказал он, - "и растущее число исследований показывает, что по мере того, как мы узнаем больше о самом процессе старения, возможно, мы сможем замедлить некоторые аспекты старения и сохранить целостность тканей или даже омолодить их".
|