Иммунитет мозга устроен иначе, чем иммунитет остального тела. Мозг отделён от кровотока гематоэнцефалическим барьером, а роль его главных защитников традиционно отводится микроглии — специализированным клеткам, которые возникают ещё в эмбриональном периоде и, по давнему убеждению учёных, самообновляются на протяжении всей жизни. Новое исследование, результаты которого опубликованы в Science и поддержанное Национальным институтом старения США, поставило это убеждение под сомнение.
Как устроено исследование
Команда учёных из Калифорнийского университета в Сан-Диего, Нью-Йоркского геномного центра и Калифорнийского университета в Ирвайне проанализировала посмертную ткань гиппокампа — области мозга, отвечающей за обучение и память, — у 40 неврологически здоровых людей в возрасте от 20 до 95 лет. Это обсервационное исследование поперечного среза: оно описывает связи между возрастом и клеточными характеристиками, но не отслеживает изменения в одних и тех же людях со временем. Посмертный дизайн также означает, что данные отражают конечную точку жизни, а не динамику процессов.
Вместо стандартного анализа экспрессии генов авторы применили многоуровневый подход: изучали не только то, какие гены активны в клетках, но и трёхмерную архитектуру генома, а также эпигенетические метки — химические модификации ДНК, которые кодируют историю клетки и её происхождение.
Что обнаружили: смена состава иммунных клеток
Примерно между 50 и 75 годами состав иммунных клеток гиппокампа заметно менялся. Доля резидентной микроглии, характерной для более молодого мозга, постепенно снижалась. Одновременно становилось больше клеток с усиленными воспалительными сигнатурами и признаками, напоминающими периферические иммунные клетки. Такой профиль указывает на возможное происхождение из крови, но посмертное исследование не прослеживало миграцию клеток напрямую.
«Экспрессия генов говорит нам, что клетка делает в данный момент, но эпигенетические сигнатуры хранят информацию о том, откуда клетка пришла», — объясняет первый автор Натан Земке из UC San Diego. Именно комбинация этих методов позволила различить клетки по происхождению там, где анализ одной лишь экспрессии генов это сделать не позволял.
Параллельно исследователи зафиксировали нарушение клеток, поддерживающих гематоэнцефалический барьер, и широко распространённые изменения пространственной организации хроматина — ДНК в ядрах клеток всё хуже «упакована» в функциональную архитектуру.
Что остаётся неизвестным
Авторы предлагают гипотезу, а не доказанный механизм. Связь между заменой микроглии и нейродегенеративными заболеваниями — деменцией, болезнью Альцгеймера — пока остаётся корреляционной. Неизвестно, вызывает ли эта клеточная смена когнитивное снижение, сопровождает его или является частью нормальной адаптации. Выборка в 40 человек достаточна для первоначального описания явления, но невелика для статистически надёжных выводов о частных закономерностях. Посмертный материал неизбежно несёт артефакты, связанные с задержкой между смертью и фиксацией ткани.
«Старение — главный фактор риска деменции, но мы до сих пор не понимаем полностью, как оно движет болезнью», — говорит директор Национального института старения Ричард Ходес. Этот новый «сдвиг микроглии» может стать важным ключом, но пока это именно ключ, а не ответ.
Читайте также: Как малоподвижный образ жизни связан со старением мозга
Что дальше
Следующий шаг — понять, что именно запускает гибель резидентной микроглии в среднем возрасте и определяет ли этот переход непосредственно риск болезней Альцгеймера и Паркинсона. Если окажется, что замещение микроглии клетками из крови играет ключевую причинную роль, это откроет новые терапевтические мишени. Но называть их «готовыми мишенями» преждевременно — разрыв между описанием явления и разработкой лечения в нейронауках обычно велик.