Защитить мозг от старения можно, если усилить слизистый барьер

Исследование показало, что этот слизистый барьер со временем разрушается, позволяет вредным молекулам проникать в мозговую ткань и вызывать воспалительные реакции. Генная терапия для восстановления барьера уменьшила воспаление в мозге и улучшила обучение и память у старых мышей. Работа опубликована в журнале Nature.

Эта работа позволяет лучше понять пока недостаточно изученные молекулы, называемые муцинами, которые покрывают внутреннюю часть кровеносных сосудов по всему телу и придают слизи ее скользкую текстуру, говорит Кэролин Бертоцци, лауреат Нобелевской премии по химии и ведущий автор исследования. — «Муцины играют много интересных ролей в организме. Но до недавнего времени у нас не было инструментов для их изучения. Они были невидимы».

Муцины — это крупные белки, содержащие углеводы. Муцины образуют связи друг с другом, создавая наполненную водой гелеобразную субстанцию. Они являются важнейшими составляющими гематоэнцефалического барьера, системы, которая ограничивает перемещение некоторых молекул из крови в мозг.

Исследователи долго искали способы доставить лекарства через этот барьер для лечения заболеваний мозга. Предыдущие работы также показали, что целостность барьера разрушается с возрастом. Это значит, что он может быть важной целью для терапии по борьбе с заболеваниями, связанными со старением, такими как болезнь Альцгеймера.

Но ученые мало знали о вкладе муцинов в эти изменения, пока София Ши, аспирантка Стэнфорда, не решила сосредоточиться на богатом муцином слое, называемом гликокаликсом, который выстилает кровеносные сосуды. Ши и ее коллеги изучали, что происходит с гликокаликсом в мозге по мере старения мышей. «Муцины на молодых кровеносных сосудах были толстыми и сочными», — говорит Бертоцци. — «У старых мышей они были тонкими и слабыми».

Команда обнаружила, что муцины определенного класса были менее распространены у старых мышей, чем у молодых. Ученые также показали, что снижение активности ферментов, необходимых для выработки этих муцинов, привело к тому, что гематоэнцефалический барьер стал более проницаемым.

А усиление активности этих ферментов у старых мышей уменьшило проницаемость и улучшило результаты животных в тестах на обучение и память. Старые мыши могут быть забывчивыми, говорит Бертоцци: «Они не могут выбраться из лабиринта, как раньше. Но они лучше справляются с этими тестами после того, как мы восстановим муциновый барьер».

Эта работа открывает новые возможности для исследователей, которые изучают гематоэнцефалический барьер, говорит Мишель Эриксон, которая изучает нейробиологию и физиологию в Университете Вашингтона в Сиэтле: «Это значительно продвинет эту область».

Другие ученые заинтересованы в изучении возможных возрастных изменений в гликокаликсе кровеносных сосудов, проходящих через другие органы. «Старение — это концепция, которая применима не только к мозгу», — говорит Хидеши Окада,, изучающий сосудистые заболевания в университетской больнице Гифу в Японии. В частности, Окада хочет изучить муцины в почках из-за их роли в фильтрации крови и потому, что функции почек также снижаются с возрастом.

Следующий большой вопрос — почему муцины так важны для гематоэнцефалического барьера, говорит Эриксон. Они могут функционировать как физическое сито, не давая определенным молекулам проходить через стенки кровеносных сосудов. Но Бертоцци говорит, что белки могут также играть более сложную роль — ту, которая может раскрыть способы «контрабандной доставки лекарств» через гематоэнцефалический барьер. Бертоцци говорит: «У меня есть подозрение, что муцины на самом деле активно перемещают некоторые молекулы и исключают другие. Мы должны докопаться до сути».