Найден главный фактор долголетия мозга

Американские биологи выяснили, что ген FOXO3 защищает стволовые клетки мозга от старения. Результаты исследования опубликованы в журнале Nature Communications.

Ученым известно, что многие сверхдолгожители — люди, чей возраст превышает 100 лет — имеют общую необычную версию гена, отвечающего за образование белка Forkhead box O3 (FOXO3). Теперь же исследователи из медицинского колледжа Корнельского университета Weill Cornell Medicine вместе с коллегами из Дьюкского университета описали, как этот ген воздействует на мозг.

В 2018 году доктор Джихе Пайк и ее команда обнаружили, что клетки мозга мышей, у которых отсутствует ген FOXO3, не могут справиться с окислительным стрессом и погибают. В новом исследовании авторы выяснили, что FOXO3 поддерживает способности мозга к регенерации, приостанавливая деление стволовых клеток до тех пор, пока окружающая среда не станет благоприятной для выживания новых нейронов.

Проблемы с жизнеспособностью клеток мозга могут быть связаны с воспалением, действием радиации или недостатком питательных веществ. Все эти состояния вызывают дополнительную нагрузку на мозг. Но самое большое негативное воздействие на клетки мозга оказывает окислительный стресс, при котором в организме накапливаются вредные соединения кислорода. Именно этот процесс и изучали авторы.

"Стволовые клетки производят новые клетки мозга, которые необходимы для обучения и запоминания на протяжении всей жизни. Если стволовые клетки делятся бесконтрольно, они истощаются. Ген FOXO3 выполняет свою работу, не позволяя стволовым клеткам делиться до тех пор, пока стресс не пройдет", — отмечают исследователи.

Ученые выяснили, что белок FOXO3 напрямую модифицируется окислительным стрессом, и эта модификация отправляет белок в ядро ​​стволовой клетки, где он включает гены стрессовой реакции. Результирующая реакция приводит к блокированию питательного вещества, называемого s-аденозилметионином (SAM), которое необходимо белку под названием ламин для образования защитной оболочки вокруг ДНК в ядре стволовой клетки. В итоге ДНК начинает просачиваться наружу, клетка ошибочно принимает ее за вирусную инфекцию, что вызывает иммунный ответ, называемый интерфероновым ответом типа I. Одно из следствий этого ответа заключается в том, что стволовые клетки перестают производить новые нейроны.

"На самом деле, это очень хорошо, потому что в это время внешняя среда совсем не идеальна для новорожденных нейронов. Если бы новые клетки оказались в таких стрессовых условиях, они были бы убиты. Для стволовых клеток лучше оставаться в спящем состоянии и ждать, пока стресс не исчезнет, ​​чтобы потом начать производить нейроны", — объясняет Пайк.

Результаты исследования помогают объяснить, почему определенные версии гена FOXO3 связаны с чрезвычайно долгой и здоровой жизнью — они помогают людям сохранить хороший запас стволовых клеток мозга. Но авторы предупреждают, что еще слишком рано говорить о возможности создания новых методов омоложения и лечения заболеваний мозга.

"Это может быть обоюдоострый меч. Чрезмерная активация FOXO3, если это происходит постоянно, может быть очень вредной", — предостерегает ученый.

Сейчас авторы исследуют, как можно регулировать экспрессию FOXO3 и можно ли добиться его кратковременного включения и выключения.