Вчені виявили захисний бар’єр мозку, що руйнується з віком

Група вчених зі Стенфордського університету виявила, що слизовий бар’єр, який вкриває кровоносні судини мозку, може відігравати ключову роль у захисті цього органу від вікових змін. Дослідження, результати якого опубліковано в журналі Nature, показало, що з віком цей бар’єр руйнується, дозволяючи шкідливим молекулам проникати в тканини мозку та викликати запальні реакції.

У ході експерименту на мишах вчені з’ясували, що порушення слизового шару у старих тварин призводить до погіршення когнітивних функцій, зокрема пам’яті та здатності до навчання. Однак застосування генної терапії, спрямованої на відновлення бар’єру, дозволило значно знизити рівень запалення та покращити когнітивні показники у піддослідних мишей.

Керівник дослідження, лауреатка Нобелівської премії з хімії Керолін Бертоцці, пояснює, що захисний бар’єр складається з муцинів — специфічних білків, які утворюють слиз і вкривають внутрішню поверхню судин у всьому організмі. Попри важливу роль цих молекул, до останнього часу їх було важко досліджувати через відсутність відповідних технологій.

Муцини формують так званий глікокалікс — багатий на воду гелеподібний шар, що відіграє вирішальну роль у функціонуванні гематоенцефалічного бар’єру. Ця система контролює проникнення речовин з крові у мозок, запобігаючи потраплянню потенційно небезпечних сполук. У попередніх дослідженнях вчені вже встановили, що з віком бар’єр стає менш ефективним, що може сприяти розвитку нейродегенеративних захворювань, таких як хвороба Альцгеймера.

У своїй роботі аспірантка Софія Ши зі Стенфордського університету вирішила зосередитися саме на зміні муцинового шару в процесі старіння. Вона разом із колегами дослідила мозкові судини мишей різного віку. Результати були дивовижними: у молодих тварин слизовий бар’єр виглядав товстим та щільним, тоді як у старих він став тонким, ламким і фрагментованим.

Подальший аналіз показав, що з віком у мишей знижується активність ферментів, які беруть участь у синтезі муцинів. Це призводить до того, що бар’єр втрачає свою цілісність, роблячи мозок вразливішим до проникнення шкідливих молекул і розвитку запальних процесів.

Щоб перевірити, чи можна відновити цей бар’єр, вчені застосували генну терапію, спрямовану на активацію відповідних ферментів. Після лікування стан судин у старих мишей значно покращився: слизовий шар став щільнішим, а проникність бар’єру зменшилася. Більше того, тварини почали краще проходити тести на пам’ять і навчання — зокрема, швидше знаходили вихід з лабіринту.

Фахівці вважають, що ці результати можуть мати широке застосування. Дослідниця Мішель Еріксон з Вашингтонського університету зазначає, що це відкриття суттєво розширює розуміння процесів, які відбуваються у кровоносних судинах мозку. Вона прогнозує, що подальші дослідження у цій сфері допоможуть розробити нові методи лікування вікових порушень роботи мозку.

Японський медик Хідеші Окада, який спеціалізується на судинних захворюваннях, вважає, що подібні зміни глікокаліксу можуть відбуватися не лише в мозку, а й в інших органах, зокрема у нирках, які також поступово втрачають свої функції з віком. Це відкриває перспективи для розробки терапії, що сповільнить старіння всього організму.

Наступним кроком у вивченні муцинів стане з’ясування механізму їхнього впливу на бар’єрні функції мозкових судин. Вчені припускають, що муцини можуть не лише пасивно блокувати небезпечні молекули, а й вибірково транспортувати корисні речовини, що потенційно можна використати для доставки ліків до мозку.

Керолін Бертоцці висловлює припущення, що слизовий бар’єр може відігравати активнішу роль, ніж вважалося раніше. За її словами, муцини можуть працювати як своєрідний фільтр, що пропускає одні молекули і блокує інші. Подальші дослідження можуть допомогти розробити нові стратегії лікування нейродегенеративних захворювань, використовуючи цей природний механізм для доставки ліків до мозку.

Відкриття слизового бар’єра як ключового елемента захисту мозку від вікових змін відкриває нові перспективи у боротьбі зі старінням. Хоча поки що дослідження проводилися лише на мишах, вчені сподіваються, що отримані результати допоможуть розробити терапевтичні методи, які будуть ефективними і для людей.