В исследовании, опубликованном сегодня в журнале Molecular Psychiatry, команда показывает, что изменения внеклеточного матрикса головного мозга – «леса» вокруг нервных клеток – приводят к потере памяти со старением, но это можно исправить с помощью генетических методов лечения.
Недавно появились доказательства роли перинейрональных сетей (PNN) в нейропластичности – способности мозга учиться и адаптироваться – и создавать воспоминания. PNN представляют собой хрящевидные структуры, которые в основном окружают тормозящие нейроны в головном мозге.
Их основная функция – контролировать уровень пластичности мозга. Они появляются у людей примерно в возрасте пяти лет и отключают период повышенной пластичности, в течение которого связи в мозге оптимизируются. Затем пластичность частично отключается, что делает мозг более эффективным, но менее пластичным.
PNN содержат соединения, известные как сульфаты хондроитина.
Некоторые из них, такие как хондроитин-4-сульфат, подавляют действие сетей, подавляя нейропластичность; другие, такие как хондроитин-6-сульфат, способствуют нейропластичности. С возрастом баланс этих соединений изменяется, а уровень хондроитин-6-сульфата снижается, поэтому наша способность учиться и формировать новые воспоминания изменяется, что приводит к возрастному ухудшению памяти.
Исследователи из Кембриджского и Лидского университетов изучали, может ли манипулирование хондроитинсульфатным составом PNN восстановить нейропластичность и облегчить возрастной дефицит памяти.
Для этого команда исследовала 20-месячных мышей, которые считались очень старыми, и с помощью набора тестов показала, что у мышей наблюдается дефицит памяти по сравнению с шестимесячными мышами.
Например, один тест включал проверку того, распознают ли мыши объект. Мышь была помещена в начало Y-образного лабиринта и оставлена для исследования двух идентичных объектов на концах двух рукавов.
Через некоторое время мышь снова была помещена в лабиринт, но на этот раз одна рука содержала новый объект, а другая – копию повторяющегося объекта. Исследователи измерили количество времени, которое мышь потратила на изучение каждого объекта, чтобы узнать, запомнила ли она объект из предыдущего задания.
У более старых мышей было гораздо меньше шансов запомнить объект.
Команда лечила стареющих мышей с помощью «вирусного вектора», вируса, способного восстанавливать количество 6-сульфат-хондроитинсульфатов в PNN, и обнаружила, что это полностью восстановило память у старых мышей до уровня, аналогичного тому, который наблюдается в молодые мыши.
Доктор Джессика Квок из Школы биомедицинских наук Университета Лидса сказала: «Мы увидели замечательные результаты, когда лечили стареющих мышей этим препаратом.
Память и способность к обучению были восстановлены до уровня, которого они не увидели бы, так как они были намного моложе."
Чтобы изучить роль хондроитин-6-сульфата в потере памяти, исследователи вывели мышей, подвергшихся генетическим манипуляциям, так что они могли производить только низкие уровни соединения, чтобы имитировать изменения старения. Даже на 11 неделе у этих мышей проявлялись признаки преждевременной потери памяти. Однако повышение уровня хондроитин-6-сульфата с использованием вирусного вектора восстановило их память и пластичность до уровней, аналогичных здоровым мышам.
Профессор Джеймс Фосетт из Центра восстановления мозга Джона ван Геста при Кембриджском университете сказал: «Что интересно в этом, так это то, что, хотя наше исследование проводилось только на мышах, тот же механизм должен действовать и у людей – молекулы и структуры в человеческий мозг такой же, как у грызунов. Это говорит о том, что можно предотвратить развитие потери памяти у людей в пожилом возрасте."
Команда уже определила потенциальный препарат, лицензированный для использования человеком, который можно принимать внутрь и подавляет образование PNN. Когда это соединение дают мышам и крысам, оно может восстановить память при старении, а также улучшить восстановление при травмах спинного мозга.
Исследователи изучают, может ли это помочь облегчить потерю памяти на животных моделях болезни Альцгеймера.
Подход, выбранный командой профессора Фосетта, – использование вирусных векторов для лечения – все чаще используется для лечения неврологических состояний человека.
Вторая команда Центра недавно опубликовала исследование, демонстрирующее их использование для восстановления повреждений, вызванных глаукомой и деменцией.
Исследование финансировалось Alzheimer’s Research UK, Советом по медицинским исследованиям, Европейским исследовательским советом и Чешским научным фондом.