Jeśli zapytasz badacza anti-aging o największą krytykę jego dziedziny, standardowa odpowiedź brzmi: "Większość badań przeprowadza się na myszach, a myszy to nie ludzie". Rapamycyna wydłużyła życie myszy o kilka do kilkudziesięciu procent w różnych eksperymentach. Dasatynib + kwercetyna oczyściły zombie komórki macierzyste u myszy i przywróciły im zwinność. Ale każdy taki sukces zawsze kończy się pytaniem w ostatnim akapicie: "Czy to zadziała u ludzi?"
Nowe badanie opublikowane w PNAS (czasopiśmie Narodowej Akademii Nauk Stanów Zjednoczonych) daje nowe spojrzenie na to pytanie, tym razem nie na poziomie komórki, ale na poziomie całej sieci mózgowej. Naukowcy, pod kierownictwem prof. Gagana Wiga z University of Texas w Dallas, zmierzyli, jak rozpada się organizacja funkcjonalnych sieci mózgowych wraz z wiekiem, i porównali wzorzec między myszami a ludźmi. Odkryli: wzorzec spadku jest wspólny i zachowany u obu gatunków.
Technologia: Funkcjonalny rezonans magnetyczny (fMRI) u przytomnej myszy
Mózg nie jest zbiorem izolowanych obszarów. Jest zorganizowany w moduły, grupy obszarów, które współpracują i specjalizują się w zadaniach, na przykład sieć wzrokowa, sieć ruchowa lub sieć aktywna, gdy odpoczywamy. Kluczowym wskaźnikiem zdrowia tej organizacji jest segregacja systemów (system segregation): stopień, w jakim każdy moduł "rozmawia" głównie ze sobą i mniej miesza się z innymi modułami. Wysoka segregacja jest oznaką zorganizowanego i młodego mózgu; gdy granice się zacierają, a moduły mieszają, jest to oznaka starzenia się.
Aby to zmierzyć, trzeba zobaczyć mózg w akcji, i właśnie to robi funkcjonalny rezonans magnetyczny (fMRI) w spoczynku: śledzi fluktuacje przepływu krwi w mózgu i pokazuje, które obszary są zsynchronizowane. Nowością techniczną jest to, że myszy skanowano w stanie przytomnym, a nie w znieczuleniu, co pozwala na bardziej uczciwe porównanie z ludźmi skanowanymi na jawie. Ważne jest, aby wyjaśnić: w tym badaniu nie izolowano ani nie sekwencjonowano komórek i nie mierzono ekspresji genów. Cała analiza dotyczy poziomu sieci funkcjonalnych.
Układ: 82 myszy przez całe życie w porównaniu z danymi ludzkimi
Zespół przeskanował za pomocą fMRI 82 myszy w kilku punktach czasowych przez całe ich życie, od około 3 miesięcy do około 20 miesięcy, zakres w przybliżeniu odpowiadający wiekowi 18–70 lat u ludzi. Wzorzec sieci uzyskany u myszy porównali ze znanymi danymi fMRI u ludzi. Porównanie pozwoliło sprawdzić jedno bezpośrednie pytanie: czy ten sam proces rozpadu organizacji sieci, który znamy u nas z wiekiem, zachodzi również w mózgu myszy?
Główne odkrycie: Zachowany spadek segregacji systemów
Odpowiedź brzmiała: tak. Segregacja systemów istnieje w mózgu myszy i spada z wiekiem, dokładnie tak, jak u ludzi. Innymi słowy, również u starszej myszy moduły mózgowe tracą swoje zróżnicowanie i zaczynają się mieszać, ten sam wzorzec, który charakteryzuje starzejący się ludzki mózg. Jak ujął to Ezra Winter-Nelson, doktorant, który prowadził badanie w laboratorium Wiga: "Sposób, w jaki moduły mózgowe komunikują się ze sobą jako całość, jest wskaźnikiem zdrowia mózgu, który wydaje się zachodzić podobnie zarówno u ludzi, jak i u myszy".
To jest dokładnie ten rodzaj dowodu, którego szukała dziedzina starzenia się: nie pojedynczy szlak molekularny, ale ogólnomózgowa zasada organizacyjna zachowana między gatunkami. Jeśli podstawowa struktura sposobu rozpadu jest identyczna, mózg myszy staje się bardziej uzasadnionym modelem do badania starzenia się ludzkiego mózgu.
Co jest inne? Ludzie starzeją się szybciej w stosunku do długości życia
Podobieństwo nie usuwa różnic, a właśnie interesująca różnica jest zaskakująca. Gdy uwzględni się tempo spadku w stosunku do długości życia każdego gatunku, ludzie wykazują szybszy spadek segregacji systemów niż myszy. Jak powiedział prof. Wig: "Gdy uwzględni się ich długość życia, ludzie wykazują szybszy związany z wiekiem spadek tej organizacji". Hipoteza, która się z tego wyłania: możliwe, że ludzie są bardziej podatni na pogorszenie funkcji mózgu i funkcji poznawczych w porównaniu z myszami, a nie mniej.
Dlaczego ma to znaczenie dla badań anti-aging?
Konsekwencje odkrycia dotyczą sedna krytyki tej dziedziny:
Wzmocnienie translacji z laboratorium do kliniki
Jednym z powtarzających się zastrzeżeń w każdym eksperymencie na myszach jest to, że ich mózg może po prostu starzeć się inaczej. To odkrycie zmniejsza to zastrzeżenie na jednym ważnym poziomie: jeśli zasada organizacji sieci mózgowych i sposób, w jaki się rozpada, są zachowane między gatunkami, bardziej prawdopodobne jest, że wnioski dotyczące zdrowia mózgu od myszy są dla nas istotne. Nie jest to gwarancją, że każde leczenie się sprawdzi, ale jest to wiatr w żagle dla używania myszy jako modelu do badań nad starzejącym się mózgiem.
Jednolity wskaźnik zdrowia mózgu
Segregacja systemów staje się narzędziem pomiarowym, które można zastosować u obu gatunków w tym samym języku. W ten sposób można, w zasadzie, badać interwencję u myszy za pomocą wskaźnika sieci i bezpośrednio przełożyć go na odpowiedni wskaźnik u ludzi, zamiast polegać wyłącznie na odczytach behawioralnych.
Ważne jest, aby podkreślić, czego badanie nie analizowało
Aby zachować precyzję: jest to badanie obrazowania sieci, a nie badanie komórkowe ani molekularne. Nie mierzono stanu zapalnego mikrogleju, utraty mieliny, ekspresji genów synaptycznych ani metabolizmu astrocytów. Są to rzeczywiste procesy w starzeniu się mózgu, ale po prostu nie zostały zmierzone w tym badaniu i nie można ich przypisać do tego badania.
Również tematy takie jak neurogeneza (tworzenie nowych neuronów) lub zanik nerwowych komórek macierzystych u ludzi to ogólnie znany kontekst dotyczący różnic między gatunkami, ale nie są one odkryciem obecnego badania. Odkrycie tego badania jest skoncentrowane i jasne: wspólny wzorzec spadku organizacji funkcjonalnych sieci wraz z wiekiem.
Podsumowanie
Przez lata sceptycy mówili: "Jak można badać starzenie się ludzkiego mózgu na myszy?". Zespół z University of Texas w Dallas udzielił odpowiedzi na poziomie sieci mózgowej: Zarówno w mózgu myszy, jak i człowieka, organizacja funkcjonalnych sieci rozpada się z wiekiem w tym samym podstawowym wzorcu, chociaż u nas dzieje się to szybciej w stosunku do długości życia. Nie oznacza to, że wszystko, co działa u myszy, zadziała u ludzi, ale ugruntowuje mysz jako bardziej jakościowy model do badania starzenia się mózgu i oferuje jednolity wskaźnik zdrowia mózgu, który można stosować u obu gatunków.
Referencje:
PNAS: Correspondence of large-scale functional brain network decline across aging mice and humans
UT Dallas News: Shared brain network aging patterns identified in humans, mice
💬 Komentarze (0)
Bądź pierwszą osobą, która skomentuje artykuł.