Ученые назвали главный фактор долголетия мозга
Американские биологи выяснили, что ген FOXO3 защищает стволовые клетки мозга от старения. Результаты проведенного исследования опубликованы в журнале Nature Communications.
Ученым известно, что сверхдолгожители — люди, чей возраст составляет более 100 лет, — имеют общую необычную версию гена, который отвечает за образование белка FOXO3. Исследователи из медицинского колледжа Корнельского университета Weill Cornell Medicine и Дьюкского университета описали, как этот ген воздействует на мозг.
В 2018 году доктор Джихе Пайк вместе со своей командой обнаружили, что клетки мозга мышей, у которых нет гена FOXO3, не могут справиться с окислительным стрессом и отмирают. В новом исследовании ученые выяснили, что FOXO3 поддерживает способности мозга к регенерации, приостанавливая деление стволовых клеток до тех пор, пока окружающая среда не станет благоприятной для выживания новых нейронов.
Возможно, проблемы с жизнеспособностью клеток мозга связаны с воспалением, недостатком питательных веществ или действием радиации. Все указанные состояния оказывают на мозг дополнительную нагрузку. Но окислительный стресс имеет самое большое отрицательное воздействие на клетки мозга. При нем в организме накапливаются вредные соединения кислорода. Этот процесс и изучали исследователи.
«Стволовые клетки производят новые клетки мозга, необходимые для обучения и запоминания на протяжении всей жизни. Если стволовые клетки делятся бесконтрольно, они истощаются. Ген FOXO3 выполняет свою работу, не давая стволовым клеткам делиться до тех пор, пока не пройдет стресс», — заявили ученые.
Они выяснили, что FOXO3 напрямую модифицируется окислительным стрессом, и эта модификация отправляет белок в ядро стволовой клетки, и там он включает гены стрессовой реакции. Результирующая реакция ведет к блокированию питательного вещества, называемого s-аденозилметионином (SAM), которое необходимо белку под названием ламин для образования защитной оболочки вокруг ДНК в ядре стволовой клетки. В результате ДНК начинает просачиваться наружу, клетка принимает ее за вирусную инфекцию, что вызывает иммунный ответ, называемый интерфероновым ответом типа I. Одно из следствий данного ответа заключается в том, что стволовые клетки прекращают производить новые нейроны.
«На самом деле это хорошо, потому что в это время внешняя среда не идеальна для новорожденных нейронов. Если бы новые клетки оказались в подобных стрессовых условиях, они были бы убиты. Для стволовых клеток лучше оставаться в спящем состоянии и ждать, пока стресс не исчезнет, чтобы позднее начать производить нейроны», — отмечает Пайк.
Результаты исследования объясняют, почему некоторые версии гена FOXO3 связаны с долгой и здоровой жизнью, — они помогают людям сохранить хороший запас стволовых клеток мозга. Но ученые предупреждают, что еще рано говорить о возможности создания новых методов омоложения и лечения заболеваний мозга.
Ранее 11 февраля сообщалось, что природные соединения фитонутриенты, содержащиеся в яблоках и других фруктах, способствуют выработке новых клеток мозга, что помогает улучшению памяти и когнитивных функций. К таким выводам пришли австралийские и немецкие ученые.
