Микроглия: важная роль в здоровье мозга

Новое исследование показало, что пересадка костного мозга молодых лабораторных мышей старым мышам предотвращает снижение когнитивных способностей у старых мышей, сохраняя их память и способности к обучению. Полученные результаты подтверждают появление новой модели, которая приписывает снижение когнитивных функций, в частности, старению клеток крови, которые вырабатываются в костном мозге.

«Хотя предыдущие исследования показали, что введение крови от молодых мышей может обратить вспять когнитивное снижение у старых мышей, не очень понятно, как это происходит», – сказала доктор наук Хелен Гудридж, доцент медицины и биомедицинских наук в Cedars-Sinai и старший соавтор исследования. 

Микроглия в мозге старых мышей имеет более крупные клеточные тела с меньшим количеством и более короткими ветвями, чем у молодых мышей. Но микроглия старых мышей, которые получали трансплантаты костного мозга (BMT) от молодых мышей, напоминала таковые у молодых мышей; в свою очередь пересадка от старых мышей не имела такого эффекта. Микроглия играет важную роль в здоровье мозга.
Фото: Cedars-Sinai / Communications Biology

«Наше исследование предполагает, что один из ответов заключается в специфических свойствах клеток крови молодости. Если дальнейшие исследования подтвердят аналогичные процессы у людей, полученные результаты могут обеспечить путь для разработки методов лечения для замедления прогрессирования нейродегенеративных заболеваний, включая болезнь Альцгеймера, которые поражают миллионы американцев», – сказал Гудридж.

В исследовании, опубликованном в журнале Communications Biology , 18-месячные лабораторные мыши получали трансплантаты костного мозга от 4-месячных мышей или мышей их возраста. Через шесть месяцев обе трансплантированные группы прошли стандартные лабораторные тесты уровня активности и обучения, а также тесты на пространственную и рабочую память. Мыши, которые получали молодой костный мозг, превосходили мышей, которые получали старый костный мозг. Они также превзошли контрольную группу старых мышей, которые не получали трансплантаты.

Затем исследовательская группа проверила гиппокамп – область, связанную с памятью, в мозге мышей. Реципиенты молодого костного мозга сохранили больше связей, известных как синапсы, между нейронами в гиппокампе, чем реципиенты старого костного мозга, хотя у них было примерно одинаковое количество нейронов. 

Синапсы имеют решающее значение для работы мозга.

Дальнейшие тесты показали возможную причину недостающих синапсов. Клетки крови, вырабатываемые молодым костным мозгом, снижают активацию микроглии, типа иммунных клеток в мозге. Микроглия поддерживает здоровье нейронов, но может стать сверхактивной и участвовать в разъединении синапсов. С меньшим количеством сверхактивной микроглии нейроны останутся здоровыми, и выживет больше синапсов.

«Мы вступаем в эру, в которой будет больше пожилых людей среди населения, наряду с ростом заболеваемости болезнью Альцгеймера, что станет огромным бременем для системы здравоохранения», – сказал Клайв Свендсен, доктор философии, директор Cedars-Sinai Board of Governors Regenerative Medicine Institute, профессор биомедицинских наук и медицины и соавтор исследования. 

«Наша работа показывает, что снижение когнитивных функций у мышей может быть значительно уменьшено, если просто обеспечить молодые клетки крови, которые воздействуют на мозг, чтобы уменьшить потерю синапсов, связанных со старением».

Перевод результатов, если они подтверждены в человеческих образцах, в потенциальные методы лечения, может оказаться сложной задачей, учитывая, что в настоящее время трансплантация костного мозга для этого применения невозможна. Но для будущих исследований на людях Свендсен работает над созданием «персонализированных» молодых стволовых клеток крови для человека с помощью технологии стволовых клеток. Эти клетки, возможно, смогут быть использованы для замены собственных стареющих стволовых клеток крови и предотвращения когнитивных нарушений и, возможно, нейродегенеративных заболеваний, таких как болезнь Альцгеймера.

Melanie M. Das, Marlesa Godoy, Shuang Chen, V. Alexandra Moser, Pablo Avalos, Kristina M. Roxas, Ivy Dang, Alberto Yáñez, Wenxuan Zhang, Catherine Bresee, Moshe Arditi, George Y. Liu, Clive N. Svendsen, Helen S. Goodridge. 

Young bone marrow transplantation preserves learning and memory in old mice. 

Communications Biology, 2019; 2 (1) DOI: 10.1038/s42003-019-0298-5