Нейробиологи нашли белок, подавление которого восстанавливает память
Новое исследование, опубликованное в Nature Aging, показало, что белок Ftl-1 в мозге играет центральную роль в возрастной потере памяти, а снижение его уровня может не просто остановить потерю памяти, а восстановить когнитивные функции у пожилых животных. Ученые из Калифорнийского университета в Сан-Франциско обнаружили, что повышение Ftl-1 в нейронах ухудшает память у молодых мышей, а снижение его у старых мышей омолаживает мозг.
Когнитивный спад — это снижение способности к обучению и запоминанию, которое встречается с возрастом даже при отсутствии болезни. Ранее считалось, что снижение памяти связано не с гибелью нейронов, а с изменениями их работы, особенно в синапсах — местах контакта между клетками, необходимых для передачи сигналов и формирования памяти.
«Степень улучшения памяти и синаптических показателей была поразительной», — говорит Лаура Ремессал, ведущий автор исследования. «Это показывает, что изменение одного фактора, связанного со старением, может дать значительные функциональные преимущества».
Исследователи изучили гиппокамп — область мозга, ключевую для памяти. Секвенирование РНК показало десятки генов, уровни которых менялись с возрастом, но особое внимание привлек Ftl-1. Этот белок является частью ферритина — комплекса, который хранит железо в клетках. У пожилых мышей Ftl-1 был повышен, а его уровни коррелировали с ухудшением памяти.
Чтобы проверить влияние Ftl-1, команда использовала вирусные методы для увеличения его уровня в нейронах молодых мышей. В результате у мышей сократились дендриты и синапсы, а память ухудшилась: они теряли интерес к новым объектам и лабиринтам. Затем исследователи снизили Ftl-1 у пожилых мышей с помощью специальных молекул РНК, которые блокируют производство этого белка в нейронах (так называемые РНК-шпильки), технологии редактирования генов CRISPR, которая позволяет точно отключать гены, и условного нокаута — генетической модификации, при которой Ftl-1 отключается только в нейронах гиппокампа. Память улучшилась, нейроны стали выглядеть моложе, с восстановленными синаптическими маркерами и улучшенной передачей сигналов.
На клеточном уровне Ftl-1 нарушает баланс железа, увеличивая его окисленную форму, что мешает митохондриям производить АТФ — главный источник энергии для нейронов. Снижение Ftl-1 восстанавливало энергию и синаптическую активность. Кроме того, добавка NADH, участвующая в выработке АТФ, улучшала память и структуру нейронов у мышей с повышенным Ftl-1.
«Самый важный вывод заключается в том, что когнитивные нарушения могут быть обращены вспять, а не просто предотвращены», — добавляет Ремессал.
Хотя исследования проводились на мышах, Ftl-1 у людей (FTL) выполняет аналогичную роль. Ранее повышенный ферритин связывали с нейродегенеративными расстройствами. Нацеливание на FTL у человека потребует осторожной оценки, так как изменение хранения железа может иметь последствия.
Исследователи отмечают, что стареющий мозг остается пластичным и способен восстанавливать функции. Нацеливание на отдельные молекулярные пути даже в позднем возрасте может замедлить или обратить вспять когнитивное снижение.