Нейрогенетика: как ДНК влияет на мозг и его старение

Старение мозга — неизбежный процесс. Однако при грамотном подходе его можно замедлить. В книге "Мозг долгожителя. 7 шагов к ясности ума, крепкой памяти и устойчивому вниманию" собраны самые передовые и эффективные методы поддержания когнитивного здоровья. 

Алексей Москалев простым и понятным языком объясняет, от чего зависит долголетие мозга: как правильно питаться, какой физической активности придерживаться и сколько спать, чтобы сделать "внутренний компьютер" максимально продуктивным. Помимо этого, автор рассказывает о биологических факторах, влияющих на старение мозга. Например, о специфических генах, которые делают людей менее восприимчивыми к опасным для когнитивных функций болезням и процессам.

О том, что такое нейрогенетика, какие наследственные факторы помогают снизить негативный эффект от окислительного стресса, как выстраивать новые связи между нейронами, и о многом другом читайте во фрагменте ниже. 

Гены — инструкции по сборке и эксплуатации мозга, которые мы получили от родителей. И от того, какие именно инструкции нам достались, во многом зависит, насколько долго и эффективно будет работать наш "суперкомпьютер".

Ученые выяснили, что некоторые варианты генов могут быть связаны с более медленным угасанием когнитивных функций и снижением риска возрастных нейродегенеративных заболеваний, таких как болезнь Альцгеймера.

Нейрогенетика — наука, которая изучает, как гены влияют на структуру и функции мозга, в том числе и на процессы старения.

Вот несколько примеров таких "генов долголетия мозга".

Ген APOE. Он инструктирует мозг, как обращаться с холестерином и другими жирами. Один из вариантов этого гена (APOE e2) связан с пониженным риском болезни Альцгеймера и лучшей памятью в пожилом возрасте. Вариант e4, напротив, ассоциирован с рисками болезни Альцгеймера.

Ген BDNF. Этот ген отвечает за питание и выживание нейронов, помогая образовывать новые связи между ними. Его правильные варианты могут защищать мозг от стресса и воспалений, сохраняя ясность ума до глубокой старости.

Ген FOXO3 — регулировщик многих процессов в клетках мозга: репарации ДНК, борьбы со свободными радикалами, утилизации поврежденных белков. Определенные варианты этого гена чаще встречаются у долгожителей и связаны с лучшим когнитивным здоровьем.

Гены биологических часов — CLOCK, BMAL1, PER. Они управляют циркадными ритмами — циклами сна и бодрствования, активности гормонов и обмена веществ. Правильная работа этих генов помогает мозгу восстанавливаться во сне, оптимально расходовать энергию и дольше сохранять свои функции.

Ген FGF21. Этот ген — настоящий супергерой в борьбе со старением. Он помогает мозгу регулировать метаболизм глюкозы и липидов, снижает окислительный стресс и воспаление, защищает нейроны от повреждений. Исследования показывают, что активация FGF21 может улучшать когнитивные функции и замедлять нейродегенерацию.

Ген Klotho. Этот ген назван в честь греческой богини судьбы, прядущей нить жизни. И не зря — он действительно может влиять на продолжительность жизни и здоровье мозга. Белок Klotho участвует в регуляции многих процессов — от обмена кальция и фосфора до защиты от окислительного стресса и воспалений. Высокий уровень Klotho связан с лучшей памятью, интеллектом и сниженным риском возрастных когнитивных нарушений.

Ген ACE1. Этот ген контролирует работу ренин-ангиотензиновой системы — ключевого регулятора кровяного давления и функций сердечно-сосудистой системы. Но он также влияет и на мозг — определенные варианты ACE1 связаны с лучшим когнитивным здоровьем, памятью и скоростью обработки информации в пожилом возрасте. Возможно, этот эффект опосредован улучшением кровоснабжения мозга и снижением риска инсультов и других сосудистых поражений.

Ген IL6. Этот ген отвечает за синтез одноименного цитокина — белка, который регулирует иммунные реакции и воспалительные процессы в организме. С одной стороны, умеренная активность IL6 нужна для нормальной работы мозга, обучения и памяти. С другой стороны, хроническое повышение уровня IL6 при старении и нейродегенеративных заболеваниях может вести к нейровоспалению и повреждению нейронов. Поэтому золотая середина в работе этого гена очень важна для долголетия мозга.

Ген IGF1 и рецептор его белка IGF1-R. IGF1 (инсулиноподобный фактор роста 1) — гормон, который стимулирует рост и развитие клеток, в том числе нейронов. Он также участвует в регуляции метаболизма глюкозы, защите от окислительного стресса и воспалений. Исследования показывают, что оптимальный уровень IGF1 важен для поддержания когнитивных функций и предотвращения нейродегенерации при старении. Однако хроническое повышение активности IGF1 может, наоборот, ускорять старение и повышать риск возрастных заболеваний, включая онкологические.

Ген Ins (инсулина). Инсулин — это главный гормон, регулирующий уровень глюкозы в крови и метаболизм клеток. Но он также влияет и на работу мозга — инсулин нужен для усвоения глюкозы нейронами, синтеза нейромедиаторов, формирования памяти. С возрастом чувствительность мозга к инсулину снижается, что может вести к нарушениям когнитивных функций и повышать риск нейродегенеративных заболеваний. Поэтому поддержание оптимальной работы гена инсулина и профилактика инсулинорезистентности важны для долголетия мозга.

Адипонектин и его ген ADIPOQ. Адипонектин — это гормон, который вырабатывается жировой тканью и участвует в регуляции метаболизма глюкозы и липидов, чувствительности к инсулину, защите от воспалений. Исследования показывают, что высокий уровень адипонектина связан с лучшими когнитивными функциями, памятью и сниженным риском деменции в пожилом возрасте. Возможно, этот эффект опосредован противовоспалительным и нейропротективным действием адипонектина на клетки мозга.

Лептин и его ген LEP. Лептин — это гормон, который также вырабатывается жировой тканью и регулирует аппетит, расход энергии, метаболизм, активность иммунных клеток. Но он также влияет и на функции мозга — лептин участвует в процессах обучения и памяти, нейрогенезе, защите нейронов от повреждений. Снижение уровня лептина или чувствительности мозга к нему при старении и ожирении может вести к когнитивным нарушениям и нейродегенерации. Поэтому оптимальная работа гена лептина и поддержание нормальной массы тела важны для здоровья мозга в любом возрасте.

Ген ELOVL2 (Elongation of Very Long Chain Fatty Acids Protein 2). Этот ген кодирует фермент, который участвует в синтезе особых Омега-3 и Омега-6 полиненасыщенных жирных кислот из более коротких предшественников, поступающих с пищей. Эти жирные кислоты необходимы для построения мембран нейронов, передачи сигналов между ними, регуляции воспаления и защиты от окислительного стресса. С возрастом активность гена ELOVL2 снижается, что может вести к дефициту Омега-3 и Омега-6 в мозге и нарушению его функций. Поэтому поддержание оптимальной работы этого гена (например, с помощью диеты, богатой этими жирными кислотами, прежде всего Омега-3) может помочь сохранить здоровье мозга в пожилом возрасте.

Ген LPA (Lipoprotein(a)). Этот ген кодирует особый вид липопротеина — Lp(a), который участвует в транспорте холестерина и других липидов в крови. Высокий уровень белка Lp(a) является фактором риска сердечно-сосудистых заболеваний, таких как атеросклероз и инсульт. Но недавние исследования показывают, что Lp(a) также может влиять на здоровье мозга — он может накапливаться в сосудах мозга, вызывать воспаление и окислительный стресс, нарушать кровоснабжение и способствовать нейродегенерации. Поэтому контроль уровня Lp(a) в крови, а также профилактика его повышения, например, с помощью диеты, богатой клетчаткой и бедной насыщенными жирами, может быть важен для профилактики возрастных когнитивных нарушений. В настоящее время на последней стадии клинической апробации находится миРНК терапия против его повышения (липодизиран).

Ген VCAM1 (Vascular Cell Adhesion Molecule 1). Этот ген кодирует особый белок, который "прилипает" к иммунным клеткам и помогает им проникать в ткани из кровотока, мигрировать к очагу воспаления или поранения. Повышенная экспрессия VCAM1 наблюдается при различных воспалительных заболеваниях, в том числе при нейровоспалении и нейродегенерации. Исследования показывают, что блокирование VCAM1 может уменьшать приток иммунных клеток в мозг или сетчатку глаза, снижать воспаление и защищать нейроны от повреждений. Поэтому терапевтическое воздействие на этот ген (например, с помощью противовоспалительных препаратов или специфических ингибиторов) может быть перспективным подходом для профилактики и лечения возрастных заболеваний мозга.

Конечно, это далеко не полный список "генов долголетия мозга". Каждый год ученые открывают все новые гены и их варианты, которые могут влиять на когнитивное здоровье и темпы старения мозга. Например, недавние исследования выявили роль генов TMEM106B (участвует в утилизации поврежденных белков), SIRT6 (регулирует клеточный метаболизм, эпигенетику, репарацию ДНК и защиту от стресса), KIBRA (важен для консолидации памяти) и других.

Конечно, гены никакой не приговор и не гарантия. На здоровье мозга влияет множество факторов. Хорошие гены — как бонусные баллы в игре под названием долголетие мозга. Они дают нам некоторое преимущество или убавляют шансы, но как это отразится на здоровье, зависит от нашего образа жизни и усилий.

Кроме того, ученые активно исследуют способы "перепрограммирования" генов с помощью эпигенетических воздействий (например, лекарств, диеты, упражнений, медитации), генной терапии и других инновационных подходов.

Возможно, в будущем мы научимся апгрейдить свои генетические инструкции и продлевать молодость мозга независимо от исходных данных.