Ученые из Медицинской школы Стэнфордского университета улучшили когнитивные функции стареющих мышей, очистив их мозг от клеточного «мусора».
В основе экспериментов, которые проводились на лабораторных мышах, лежит идея о том, с возрастом в тканях мозга накапливается различный клеточный «мусор» – остатки разрушенных нейронов, белковые отложения. Его уничтожением (фагоцитозом) занимаются клетки микроглии, иммунные клетки мозга – макрофаги центральной нервной системы. Активация макрофагов-мусорщиков прописана в генах клеток головного мозга.
Не так давно было обнаружено, что при болезни Альцгеймера, Паркинсона, боковом амиотрофическом склерозе и других нейродегенеративных заболеваниях эти гены не работают или работают плохо.
Ученые вводили в культуру тканей мозга мышей меченый, светящийся «мусор» в виде мелких частиц латекса. Они отобрали около 3 тысяч генов, кодирующих белки, которые могли бы быть ответственны за способность микроглии проглатывать этот «мусор», и по яркости свечения макрофагов определяли, насколько они активны. Попутно исследователи выясняли, какие из этих 3 тысяч генов более или менее активны в микроглии из гиппокампа молодых мышей по сравнению с пожилыми животными. Напомним, что гиппокамп – это структура мозга, отвечающая за обучение и память.
При сравнении результатов наблюдений обнаружился один-единственный ген CD22 (есть и у людей, и у мышей), который влиял на работу клеток микроглии и чья активность значительно увеличивалась с возрастом животных. А при его отключении фагоцитоз, то есть процесс очистки тканей мозга от мусора, значительно улучшался.
Дальнейшие наблюдения показали, что белок CD22, который кодирует этот ген, в 3 раза чаще обнаруживается на поверхности клеток микроглии пожилых мышей. И этот белок можно блокировать при помощи антител, вводимых учеными.
Исследователи вводили антитела для блокирования CD22 в одну половину мозга мыши, а в другую – схожие антитела, не способные связываться с этим белком. Попутно в ткани мозга вводили меченый светящийся миелин, который макрофагами воспринимается как клеточный мусор. Через 48 часов оказалось, что в половине мозга, куда вводили антитела, блокирующие работу белка CD22, мусора почти нет.
Сходные эксперименты были проведены с бета-амилоидным белком (болезнь Альцгеймера) и альфа-синуклеиновым белком (болезнь Паркинсона). В обоих случаях блокировка CD22 очищала клетки мозга от этих убийственных для нейронов белков.
Наконец, когда ученые стали блокировать CD22 на протяжении целого месяца, они обнаружили, что пожилые мыши, которым вводили антитела, обогнали своих ровесниц в тестах на обучение и память, используемых для оценки когнитивных способностей. То есть, мыши стали умнее, так как блокирование белка CD22 в их микроглии восстановило их память и способность к обучению до уровня молодых животных.
Таким образом, ученые считают, что можно говорить о новой цели для разработки лекарств для лечения нейродегенеративных заболеваний.
