Якщо запитати дослідника антивікової медицини, яка найбільша критика його галузі, стандартною відповіддю буде: "Більшість досліджень проводиться на мишах, а миші — це не люди". Рапаміцин зміг продовжити життя мишей на кілька відсотків до десятків відсотків у різних експериментах. Дазатиніб + кверцетин очистили клітини-зомбі у мишей і повернули їм спритність. Але кожен такий успіх завжди супроводжується запитанням в останньому абзаці: "Чи спрацює це на людях?"
Нове дослідження, опубліковане в PNAS (журналі Національної академії наук США), дає новий погляд на це питання, і цього разу не на рівні клітини, а на рівні всієї мозкової мережі. Дослідники під керівництвом професора Гагана Віга з Техаського університету в Далласі виміряли, як деградує організація функціональних мереж мозку з віком, і порівняли патерн між мишами та людьми. Що вони виявили: патерн зниження є спільним і збереженим між двома видами.
Технологія: функціональна МРТ (fMRI) у несплячої миші
Мозок не є набором ізольованих ділянок. Він організований у модулі, групи ділянок, які працюють разом і спеціалізуються на завданнях, наприклад, зорова мережа, рухова мережа або мережа, активна у стані спокою. Ключовий показник здоров'я цієї організації називається сегрегація систем (system segregation): наскільки кожен модуль "спілкується" переважно сам із собою і менше змішується з іншими модулями. Висока сегрегація є ознакою організованого та молодого мозку; коли межі розмиваються, а модулі змішуються, це ознака старіння.
Щоб виміряти це, потрібно бачити мозок в дії, і саме це робить функціональна МРТ у стані спокою (resting-state fMRI): вона відстежує коливання мозкового кровотоку та показує, які ділянки синхронізовані між собою. Технічна новинка тут полягає в тому, що мишей сканували у несплячому стані, а не під наркозом, що дозволяє більш справедливе порівняння з людьми, яких сканують несплячими. Важливо уточнити: у цьому дослідженні клітини не виділяли та не секвенували, і не вимірювали експресію генів. Весь аналіз проводиться на рівні функціональних мереж.
Дизайн: 82 миші протягом життя проти даних людини
Команда просканувала за допомогою fMRI 82 мишей у кілька часових точок протягом їхнього життя, від віку приблизно 3 місяців до приблизно 20 місяців, діапазон, який приблизно відповідає віку від 18 до 70 років у людей. Отриманий патерн мереж у мишей вони порівняли з відомими даними fMRI людини. Порівняння дозволило перевірити одне пряме запитання: чи відбувається той самий процес деградації організації мереж, відомий у нас із віком, також у мозку миші?
Основний висновок: збережене зниження сегрегації систем
Відповідь була так. Сегрегація систем існує в мозку миші та знижується з віком, точно так, як це відбувається у людей. Іншими словами, у старої миші мозкові модулі також втрачають диференціацію між собою та починають змішуватися — той самий патерн, який характеризує старіючий людський мозок. Як сформулював це Езра Вінтер-Нельсон, докторант, який керував дослідженням у лабораторії Віга: "Те, як модулі мозку спілкуються один з одним як єдине ціле, є показником здоров'я мозку, який, здається, відбувається подібним чином як у людей, так і у мишей".
Це саме той тип доказів, який шукала галузь старіння: не окремий молекулярний шлях, а загальномозковий організаційний принцип, збережений між видами. Якщо базова структура способу деградації ідентична, мозок миші стає більш легітимною моделлю для вивчення старіння людського мозку.
Що ж відрізняється? Люди старіють швидше відносно тривалості життя
Схожість не стирає відмінностей, і саме цікава відмінність є несподіваною. Коли зважити швидкість зниження відносно тривалості життя кожного виду, люди демонструють швидше зниження сегрегації систем, ніж миші. Як сказав професор Віг: "Коли зважити відносно їхньої тривалості життя, люди демонструють швидше вікове зниження цієї організації". Гіпотеза, яка з цього випливає: можливо, люди більш вразливі до мозкового та когнітивного зниження порівняно з мишами, а не менш.
Чому це важливо для досліджень антивікової медицини?
Наслідки висновку стосуються кореня критики цієї галузі:
Підсилення трансляції з лабораторії в клініку
Одне з повторюваних застережень у кожному експерименті на мишах полягає в тому, що їхній мозок, можливо, просто старіє інакше. Цей висновок зменшує це застереження на одному важливому рівні: якщо принцип організації мозкових мереж і спосіб його деградації збережені між видами, то більш імовірно, що знання про здоров'я мозку, отримані на мишах, актуальні й для нас. Це не гарантія, що будь-яке лікування спрацює, але це попутний вітер для використання миші як моделі для дослідження старіючого мозку.
Уніфікований показник здоров'я мозку
Сегрегація систем стає інструментом вимірювання, який можна застосовувати до обох видів однією мовою. Таким чином, в принципі, можна перевірити втручання на миші за допомогою мережевого показника та безпосередньо перекласти його на відповідний показник у людей, замість того, щоб покладатися лише на поведінкові показники.
Важливо підкреслити, що дослідження не вивчало
Для точності: це дослідження мережевої візуалізації, а не клітинне або молекулярне. Воно не вимірювало запалення мікроглії, втрату мієліну, експресію синаптичних генів або метаболізм астроцитів. Це реальні процеси в старінні мозку, але вони просто не вимірювалися тут, і їх не можна приписувати цьому дослідженню.
Також такі теми, як нейрогенез (утворення нових нейронів) або зникнення нервових стовбурових клітин у людей, є загальновідомим контекстом про відмінності між видами, але не є висновком цього дослідження. Висновок цього дослідження є сфокусованим і чітким: спільний патерн зниження організації функціональних мереж із віком.
Підсумок
Протягом багатьох років скептики казали: "Як можна вивчати старіння людського мозку на миші?". Команда з Техаського університету в Далласі дала відповідь на рівні мозкової мережі: як у мозку миші, так і в мозку людини, організація функціональних мереж деградує з віком за одним базовим патерном, хоча у нас це відбувається швидше відносно тривалості життя. Це не означає, що все, що працює на мишах, спрацює на людях, але це встановлює мишу як більш якісну модель для вивчення старіння мозку та пропонує уніфікований показник здоров'я мозку, з яким можна працювати на обох видах.
Посилання:
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
💬 Коментарі (0)
Прокоментуйте статтю першим.