Удивительный новый протеиновый игрок восстанавливает память у старых мышей

Переиздано Платоном

Читают: 0

Хорошо, люди, давайте сделаем это еще раз.

Если вы следили за исследованиями долголетия, вы уже знаете историю: молодая кровь, либо непосредственно влитые, либо введенный в старых мышей, Восстанавливает несколько функций органов к себе младшим и продлевает жизнь.

Мышцы регенерируют. Ткани сердца восстанавливают свою силу. Области мозга, важные для обучения и памяти, активизируются, поэтому пожилые животные, получавшие лечение, учатся и запоминают новую среду быстрее и лучше, чем их сверстники того же возраста.

Несмотря на то, что терапия далека от пресловутого «фонтана молодости», она привлекла интерес и воображение как ученых, так и предпринимателей. Клинические испытания в работах для болезни Альцгеймера. Коммерческие компании предлагают экспериментальные вливания тем, у кого есть желание — и богатство — испытать на себе. Чтобы быть очень ясным: данные о лечении человека скудны. Энтузиазм, однако, достигает небывалый максимум.

Помимо шумихи, остается основной вопрос: почему терапия работает на мышах? Какой компонент превращает кровь молодого животного в омолаживающий эликсир?

На этой неделе команда под руководством Саула Вильеды из Университета Сан-Франциско обнаружила неожиданного кандидата: тромбоцитарный фактор 4 (PF4). Белок не новичок в науке или жизни — ваше тело, вероятно, произвело кучу в детстве, когда хромал домой с царапиной на колене. PF4 является частью системы крови, которая герметизирует поврежденные кровеносные сосуды и способствует свертыванию крови после травм.

Новое исследование, опубликовано в природа, показало, что непритязательный протеин далек от пони с одним трюком. Вместо простого белкового винтика в механизме заживления ран, PF4 также действует как посол между мозгом и иммунной системой. В молодом возрасте белок «привратник» подавляет воспаление и помогает поддерживать когнитивные функции мозга.

К сожалению, уровень PF4 в организме резко падает с возрастом. Капля вызывает искру воспаления в «центре памяти» мозга — гиппокампе — и препятствует способности нейронов общаться. Нейронные сети дают осечку. Как и память: старое животное изо всех сил пытается запомнить новые места или освоить новые задачи.

Это не все плохие новости. В одном тесте укол PF4 частично перезагрузил иммунную систему организма, снизив уровень белков, способствующих воспалению, и улучшил когнитивные функции у пожилых мышей.

«Я нашел это очень удивительным», — сказал Вильеда. Singularity Hub. «Обычно я думаю о тромбоцитах больше как о поддерживающих игроках, но здесь… [они] являются активными движущими силами когнитивного омоложения».

«Терапевтические возможности очень захватывающие», — сказал исследователя долголетия Дэвида Синклера из Гарвардского университета, который не участвовал в исследовании.

Мозг, Тело, Кровь

Мозг защищен клеточной стенкой, называемой гематоэнцефалическим барьером, который обычно предотвращает просачивание крупных молекул из крови в ткани мозга. Однако наши головы постоянно общаются с остальным телом через более мелкие химические мессенджеры в крови.

Звучит странно, но кровь несет в себе множество химических информаторов, которые сообщают мозгу о состоянии тела — о голоде, жаре, стрессе. В свою очередь, эти мессенджеры также регулируют активность нейронной сети и даже рождение новых нейронов в мозгу.

Более десяти лет назад Вилледа и его коллеги обнаружили, что подключение кровеносной системы молодых мышей к пожилым повернуло время вспять для дедушки грызунов (что очень плохо для молодых — они старели быстрее). Введение жидкого компонента крови, называемого плазмой, имело аналогичные омолаживающие эффекты для многих органов.

Результат, среди прочего, побудил несколько команд отправиться на поиски «волшебного» компонента в молодой крови. Их было несколько, и у каждого были непостижимые имена. Примеры? ГДФ11. gpld1. Дело не в академической рыбалке. Скорее, нужно найти один фактор крови или, скорее всего, смесь факторов, которые контролируют старение. Нацелившись на эти белки, мы потенциально могли бы замедлить или обратить вспять признаки старения и справиться с бременем возрастных заболеваний.

Неграненый Алмаз

Верно. Итак, почему тромбоциты?

Все сводится к экспериментальному рецепту молодой крови.

Плазма, «водянистая» часть крови, наполнена растворимыми белками, как растворенный сахар в сиропе. Однако обычный метод приготовления плазмы для так называемых инъекций «молодой крови» оставляет в препарате некоторое количество тромбоцитов. Эти крошечные клетки крови, имеющие форму обеденных тарелок, обычно помогают останавливать кровотечение и заживлять раны. Этот экспериментальный сбой заставил Вильеду и другие лаборатории задаться вопросом: подождите, участвуют ли тромбоциты в восстановлении функций мозга?

В первом тесте команда сравнила профили экспрессии генов у мышей, которым вводили молодые тромбоциты, и у мышей того же возраста, которым вводили физиологический раствор. После лечения появилось множество генов, связанных с иммунитетом, что указывает на воспламенение мозга — нейровоспаление — как на признак старения.

Затем они вводили молодые тромбоциты пожилым мышам в течение месяца. Уколы несколькими способами снижали нейровоспаление в гиппокампе. Иммунные клетки мозга, называемые микроглией, которые обычно способствуют воспалению в стареющем мозге, остыли. Уровни воспалительных белков снизились.

Неожиданный герой

Большой. Но тромбоциты имеют несколько белков. Есть ли тот, который выделяется? Или несколько игроков объединяются, чтобы обратить вспять разрушительное действие времени?

Используя ряд биохимических исследований, команда в конечном итоге остановилась на PF4. Тромбоцитарный фактор казался идеальным солдатом для борьбы со старением: его уровни высоки у молодых животных, но быстро падают у старых — в тканях как мышей, так и людей.

Инъекция лабораторного PF4 пожилым мышам повторила предыдущие результаты с использованием молодых тромбоцитов. Нейровоспаление в гиппокампе стихло. Микроглия успокоилась, а их внутренние провоспалительные гены набрали низкий уровень.

Удивительно, как и у старых мышей, которых лечили тромбоцитами, PF4 также восстанавливал иммунную систему организма, например, иммунные Т-клетки, до более молодого профиля. Изменения наблюдались только у старых мышей — молодые, получившие те же уколы PF4, продолжили свой веселый путь без каких-либо изменений в статусе воспаления мозга.

«Я рассматриваю воспаление как в теле, так и в мозгу как основной фактор старения. Это действительно кажется одним из процессов, который связывает старение с нейродегенеративными заболеваниями, и я думаю, что все больше и больше наше внимание будет смещаться в сторону воздействия на иммунную систему для восстановления когнитивных функций при старении и болезнях», — сказал Вильеда.

PF4 не просто ослабил иммунный пожар в стареющем мозге. Дальнейший анализ показал, что инъекции фактора крови запускают каскад молекулярных процессов, которые помогают нейронам связываться друг с другом и общаться друг с другом, что часто считается основой для памяти и познания.

Затем следует окончательное подтверждение: пожилые мыши, которым вводили человеческий PF4, показали лучшие результаты, чем их сверстники, в двух разных тестах на память и навигацию, оба из которых сильно нагружают гиппокамп.

Жуткое действие на расстоянии

Старение — сложная задача, и PF4 — это только часть головоломки.

Но, возможно, большая часть. Дена Дубал и Дэвид Коултер из Калифорнийского университета в Сан-Франциско. тоже нацелился на PF4 в качестве «посланника» клото, гормона, улучшающего когнитивные функции в стареющем мозге. Тем временем Тара Уокер из Университета Квинсленда найденный PF4, повышенный после тренировки, стимулирует гиппокамп генерировать новые нейроны и восстанавливает способность к обучению и память у пожилых мышей.

Результаты «застали меня врасплох», — объяснил Вильеда. Все три исследовательские группы обнаружили, что PF4 является объединяющим фактором во многих методах лечения, которые, как известно, противодействуют старению — молодой крови, клото и физических упражнениях. Это указывает на конвергентный механизм, который, возможно, управляет несколькими аспектами старения.

«Я был действительно ошеломлен тем фактом, что несколько групп определили один и тот же омолаживающий фактор, и я действительно думаю, что воздействие на периферическую иммунную систему окажется многообещающим при попытке повысить когнитивную функцию», — сказал Вильеда.

Это не значит, что PF4 домен серебряная пуля против тиканья времени. Старение бросает вызов биологии каждого немного по-разному. PF4, как и другие факторы, способствующие сохранению молодости, может быть лишь частью общей картины укрепления здоровья по мере того, как мы седеем.

«В конечном счете, я думаю, это будет комбинаторная стратегия, дающая наиболее полный эффект «омоложения», — сказал Вильеда.

Изображение Фото: Сэнди Миллар / Unsplash