Спад когнитивных способностей в пожилом возрасте связан со снижением образования новых нейронов. В экспериментах на мышах ученые Немецкого онкологического научного центра (Deutsches Krebsforschungszentrum, DKFZ) установили, что в мозге старых животных образуется значительно больше нейронов, если выключена сигнальная молекула Dickkopf-1. В тестах на пространственную ориентацию и память пожилые мыши с подавленной экспрессией гена Dickkopf достигали показателей умственной деятельности, характерных для молодых животных.
Гиппокамп – структура мозга, форма которой напоминает морского конька, – называют «воротами» в память. Именно здесь информация хранится и отсюда извлекается. Функциональность гиппокампа зависит от новых нейронов, образующихся в нем в течение всей жизни.
«Однако в пожилом возрасте образование новых нейронов резко уменьшается. Это считается одной из причин снижения памяти и способности к обучению», - объясняет руководитель исследования невролог Ана Мартин-Виллалба (Ana Martin-Villalba).
Профессор Мартин-Виллалба и ее группа пытаются найти молекулярные причины возрастного снижения образования новых нейронов. Ответственность за непрерывное образование новых нейронов в гиппокампе несут нейральные стволовые клетки. Судьбу этих стволовых клеток определяют молекулы в их ближайшем окружении: стволовые клетки могут оставаться в состоянии покоя, самообновляться или дифференцироваться в один из двух типов специализированных клеток мозга – нейроны или астроциты. Одним из таких факторов является сигнальная молекула Wnt, способствующая образованию молодых нейронов. Однако ее молекулярный «противник» – Dickkopf-1 – может затормозить этот процесс.
«В мозге старых мышей мы находим значительно больше белка Dickkopf-1, чем у молодых животных. Поэтому ответственной за то, что в старости молодые нейроны почти не образуются, мы предполагаем эту сигнальную молекулу».
Ученые проверили свои предположения на мышах с молчащим геном, кодирующим белок Dickkopf-1. Получил этот штамм профессор Кристоф Нирс (Christof Niehrs), который в 1998 году установил, что эта сигнальная молекула регулирует развитие головы в эмбриогенезе. Термин «Dickkopf» (от немецкого «dick» = толстый и «Kopf» = голова) также предложен профессором Нирсом.
Профессор Мартин-Виллалба и ее коллеги установили, что стволовые клетки в гиппокампе мышей с нокаутированным Dickkopf чаще самообновляются и образуют значительно больше молодых нейронов. Особенно очевидно эта разница проявлялась на двухлетних мышах: у нокаутированных животных исследователи насчитали на 80 процентов больше молодых нейронов, чем у контрольных мышей того же возраста. Кроме того, вновь образованные клетки у взрослых Dickkopf-1-мутантных мышей вызревали в мощные нейроны с многочисленными отростками. В противоположность этому, нейроны контрольных животных того же возраста уже имели признаки недоразвития.
Несколько лет назад Ана Мартин-Виллалба показала, что блокирование нейрогенеза в гиппокампе проводит к потере пространственной ориентации. Но могут ли молодые нейроны улучшить когнитивные способности Dickkopf-1-дефицитных животных? Чтобы изучить, как мыши ориентируются в лабиринте, ученые использовали стандартизированные тесты. В то время как среди контрольных животных более молодые (трехмесячные) мыши демонстрировали гораздо лучшие результаты в пространственной ориентации, чем пожилые (полуторогодовалые), у Dickkopf-1-дефицитных мышей не наблюдалось возрастного снижения этой способности. Кроме того, старые Dickkopf-1-мутантные мыши превосходили нормальных животных в тестах на пространственную память.
«Наш результат доказывает, что Dickkopf-1 способствует возрастному снижению специфических когнитивных способностей», - говорит профессор Мартин-Виллалба. «Хотя мы ожидали, что сайленсинг Dickkopf-1 улучшит пространственную ориентацию и память у взрослых мышей, нас просто поразило, что животные пожилого возраста фактически достигли показателей молодых».
Эти результаты поднимают вопрос о том, можно ли отключить функцию Dickkopf-1 с помощью лекарств. Блокирующие белок Dickkopf антитела уже проходят клинические испытания для лечения совершенно других заболеваний.
«Это захватывающе, предположить, что такое вещество может замедлить и возрастное снижение когнитивных способностей. Но пока это остается мечтой, так как мы только приступили к экспериментам на мышах, чтобы изучить этот вопрос», - заключает профессор Мартин-Виллалба.
Источник: LifeSciencesToday
