Мозг не всегда разлагается: учёные выяснили, почему человеческий мозг сохраняется тысячи лет

Тысячи скелетных останков людей были обнаружены с неожиданно сохранившейся мозговой тканью. Теперь команда учёных, возможно, наконец выяснила, почему это происходит. Исследование, опубликованное в Journal of Proteome Research, показало, что сохранение мозга — не редкая аномалия, а новый химический путь. «При правильных условиях сохранение на самом деле возникает из самого разложения: те же реакции, которые разрушают ткань, могут также сваривать продукты распада в нечто гораздо более прочное», — заявила Александра Севьер, ведущий автор исследования из Оксфордского университета.

Несмотря на то, что мозг является одной из первых тканей, начинающих разлагаться после смерти, в археологии обнаружено более 4400 сохранившихся мозгов среди человеческих останков за последние 12 тысяч лет. Мумификация, замораживание и даже омыление могут сохранять мягкие ткани на протяжении тысячелетий, но около трети археологических мозгов не вписываются в эту модель — сохраняется лишь сморщенная масса белка среди костей.

Большинство этих необъяснимых мозгов были найдены в заболоченной, бедной кислородом почве — в руслах рек, на берегах озёр, в затопленных пещерах и на затонувших кораблях. «Вода обычно ассоциируется с разложением, а не с сохранением, поэтому удивительна именно избирательность», — пояснила Севьер.

Команда Севьер выдвинула гипотезу, что эта специфическая среда захоронения в сочетании с уникальной структурой и химией мозга изменяет нормальный путь разложения, стабилизируя белки мозга через другую химическую последовательность. Чтобы проверить эту теорию, они закопали тушки мышей в четырёх различных условиях воды и кислорода и оценивали пути разложения в течение шести месяцев. Они анализировали мозги с помощью масс-спектрометрии высокого разрешения, чтобы увидеть, какие именно белки сохранились и в каком состоянии.

Анализ дал более 1,26 миллиона траекторий распада белков. Ранний анализ показал, что начальные этапы разложения были довольно схожими, но через несколько недель уровень кислорода стал решающим фактором: больше кислорода приводило к более быстрому и широкому распаду. Влажные, бедные кислородом условия способствовали образованию упрочнённых белковых структур, устойчивых к дальнейшему разложению.

Решение кроется в свободных радикалах — чрезвычайно реакционноспособных частицах с одним неспаренным электроном. Обильный кислород запускает цепную реакцию свободных радикалов в белках мозга, которая быстро разрушает всю белковую структуру. Однако в условиях гипоксии для такого каскада недостаточно кислорода; вместо этого промежуточные продукты реакции образуют поперечные связи с другими частями белков мозга, создавая прочные и нерастворимые агрегаты, устойчивые к разложению.

Мозг особенно хорошо приспособлен к этому локальному и самоограничивающемуся пути: он богат металлами, способствующими химии свободных радикалов, насыщен мембранами, где могут накапливаться радикалы, и содержит много аминокислот, которые могут поглощать свободные радикалы для образования поперечных связей. Физический барьер черепа также ограничивает обмен жидкости и кислорода по сравнению с остальным телом.

Значение работы выходит за пределы археологии. «Для медицины самым неожиданным открытием является то, что молекулярный отпечаток этих устойчивых к разложению пептидов близко напоминает отпечаток, наблюдаемый при нейродегенеративных заболеваниях, таких как болезнь Альцгеймера», — сказала Севьер. Вопрос в том, как далеко простирается это сходство и могут ли сохранившиеся мозги помочь учёным понять прогрессирование этих разрушительных заболеваний. Ответа на этот вопрос пока нет.