Исследователи обнаружили, что с возрастом в человеческом мозге происходят масштабные изменения в регуляции генома. Полученные результаты могут помочь понять, почему возраст является главным фактором риска нейродегенеративных заболеваний, включая болезнь Альцгеймера.
В новом исследовании, опубликованном в Science, учёные использовали современные методы анализа отдельных клеток, чтобы изучить регуляцию генов и трёхмерную организацию генома клеток человеческого гиппокампа, области мозга, играющей ключевую роль в обучении и памяти. Команда исследовала 40 посмертных образцов гиппокампа неврологически здоровых взрослых людей разного возраста.
Одни из наиболее заметных изменений затронули микроглию, иммунные клетки, которые поддерживают и защищают мозг. В возрасте примерно от 50 до 75 лет исследователи обнаружили резкое снижение количества клеток с молекулярными признаками микроглии, происходящей из эмбрионального желточного мешка. Одновременно становилось больше клеток, по своим молекулярным характеристикам напоминающих микроглию, происходящую из моноцитов периферической крови.
Этот результат ставит под сомнение давнее представление о том, что сформировавшаяся на ранних этапах развития микроглия остаётся основной популяцией этих клеток на протяжении всей жизни. Клетки нового типа также демонстрировали более выраженные признаки воспалительной активности, поэтому они потенциально могут способствовать хроническому воспалению в стареющем мозге.
Исследователи также обнаружили значительное возрастное уменьшение количества астроцитов, клеток‑предшественников олигодендроцитов и эндотелиальных клеток. Астроциты и эндотелиальные клетки участвуют в поддержании гематоэнцефалического барьера, поэтому их сокращение может способствовать известному ухудшению его работы с возрастом, хотя непосредственно функцию барьера в этой работе не измеряли.
Изменения затронули не только иммунные и вспомогательные клетки. Во многих типах клеток мозга исследователи выявили общее ухудшение трёхмерной организации генома. ДНК внутри клеточного ядра не упакована случайным образом: она образует сложную трёхмерную структуру, которая помогает регулировать активность генов. С возрастом исследователи обнаружили ослабление ряда элементов этой организации, включая топологически ассоциированные домены и структуры хроматина, связанные с белком CTCF.
Полученные результаты показывают, что старение мозга представляет собой не просто постепенное ухудшение его состояния. С возрастом одновременно меняются иммунные клетки, астроциты, клетки сосудистой системы и механизмы регуляции генома. При этом исследование было поперечным: учёные сравнивали посмертные ткани разных людей, а не наблюдали за одними и теми же участниками на протяжении десятилетий. Поэтому переход между примерно 50 и 75 годами отражает возрастную закономерность в исследованной популяции, а не доказанный резкий перелом, который обязательно происходит в мозге каждого человека.
Источник: habr.com