В среднем возрасте в головном мозге человека начинаются масштабные изменения в регуляции генома, что может объяснять, почему возраст – главный фактор риска нейродегенеративных заболеваний, таких как болезнь Альцгеймера. К такому выводу пришла международная группа учёных, опубликовавшая результаты исследования в журнале Science.
Исследователи изучили образцы гиппокампа – отдела мозга, отвечающего за память и обучение, – у людей разного возраста. С помощью одноклеточных методов анализа они составили подробную картину того, как с годами меняется регуляция генов и трёхмерная организация генома в отдельных клетках.
Одно из самых заметных изменений коснулось микроглии – иммунных клеток, которые защищают мозг и поддерживают его в здоровом состоянии. Учёные выяснили, что в возрасте от 50 до 75 лет резко сокращается количество клеток микроглии, которые закладываются ещё на эмбриональной стадии. Их место занимают клетки, по своим молекулярным характеристикам похожие на иммунные клетки крови. Этот вывод опровергает устоявшееся представление о том, что «эмбриональная» микроглия сохраняется в мозге на всю жизнь. Новые клетки при этом проявляют более выраженную воспалительную активность, что может провоцировать хронические воспалительные процессы в стареющем мозге.
Параллельно исследователи зафиксировали существенное сокращение популяций клеток, которые поддерживают гематоэнцефалический барьер. Этот барьер защищает мозг от потенциально вредных веществ, циркулирующих в кровотоке. Кроме того, в разных типах клеток мозга наблюдалось общее нарушение трёхмерной структуры генома. В норме ДНК в ядре клетки уложена в строго упорядоченную структуру, которая помогает контролировать активность генов. С возрастом эта организация теряет порядок, что, по мнению авторов, может быть фундаментальным процессом старения мозга.
Полученные данные говорят о том, что старение мозга – это не просто постепенный спад функций, а скоординированная перестройка, которая одновременно затрагивает иммунную и сосудистую системы, а также нейроны и организацию генома. Работа стала частью масштабной десятилетней программы Национальных институтов здравоохранения США 4D Nucleome, которая изучает пространственную организацию генома.
