Исследование на мышах: антидепрессант возвращает былую пластичность тормозным нейронам, несмотря на старение мозга

(Источник: новостная заметка Antidepressant restores youthful flexibility to aging inhibitory neurons in mice)

Результаты недавно проведённого исследования представляют еще одно свидетельство в поддержку идеи о том, что некоторые сенсорные и когнитивные отклонения, наблюдаемые при старении мозга, связаны скорее со сниженной способностью клеток мозга к изменениям, чем со снижением общего числа нейронов. Ученые из Института обучения и памяти имени Пикауэра при Массачусетском Технологическом Институте (МТИ) смогли показать, что хотя число тормозных нейронов в зрительной коре мышиного мозга не изменяется при старении, ветвление их дендритов упрощается, и нейроны становятся менее гибкими – их структура уже не изменяется столь активно. Результаты проведенных ими экспериментов, опубликованные в Journal of Neuroscience, также показывают, что применение широко распространённого антидепрессанта флуоксетина, также известного как Прозак, позволяет в значительной степени восстановить утерянную пластичность в мозге подопытных мышей.

"Вопреки бытующему представлению, у обычного человека в мозге довольно мало нейронов отмирает в процессе старения – число таких нейронов, потерянных в ходе процесса клеточной смерти, недостаточно, чтобы вызвать те функциональные нарушения, которые наблюдаются в пожилом возрасте" – таково мнение группы исследователей, в число которых входит ведущий автор Ронен Иври и ответственный автор Элли Недиви, профессор биологии, нейрофизиологии и когнитивистики. "С другой стороны, поскольку у пожилых людей в мозге стабильно отмечаются отклонения в морфологии нейронов и структуре синапсов,  можно сказать, что наступающее с возрастом ослабление функций происходит именно из-за этого".

Элли Недиви и Марк Бер, профессор Пикауэрской кафедры института, участвуют в проекте МТИ под названием "Aging Brain Initiative" ("Инициатива по исследованию процессов старения мозга"), в рамках которого исследователи разных профилей пытаются выяснить, как процессы старения влияют на мозг, снижают его устойчивость к заболеваниям, нарушают его функции.  

Свое последнее исследование они посвятили тормозным интернейронам – эти клетки, о которых известно меньше, чем о возбуждающих нейронах, могут играть более важную роль в процессах нейропластичности. Нейропластичность, в свою очередь, крайне необходима для обеспечения процессов обучения и памяти и поддержания сенсорной чувствительности. В ходе исследования ученые измеряли нейропластичность только в зрительной коре, однако оцениваемый ими процесс, как считается, играет важную роль и в других областях мозга.

Исследователи производили подсчет и периодически оценивали структурные особенности тормозных интернейронов, используя несколько десятков подопытных мышей. Возраст мышей при исследовании составлял 3, 6, 9, 12 и 18 месяцев (процесс взросления мыши занимает 3 месяца, а живёт она около двух лет, так что 18-месячная мышь – это уже довольно пожилая особь). В ходе своих предыдущих исследований сотрудники лаборатории, возглавляемой Элли Недиви, продемонстрировали, что даже у взрослых особей тормозные интернейроны сохраняют способность динамически изменять свою структуру. В их новой публикации говорится о том, что в возрасте 6 месяцев процессы роста и пластичности в мозге мыши достигают предела, после чего начинается снижение их активности. В то же время их исследование продемонстрировало, что в процессе старения у мышей не наблюдается изменений в численности и разнообразии тормозных нейронов головного мозга.

Возрастное сокращение связей и потеря гибкости

Исследователи решили отследить, как со временем изменяется активность процессов роста и как меняются функциональные свойства нейронов. Они использовали двухфотонную микроскопию для оценки роста дендритов – древоподобных структур, через которые нейрон получает "входящие сигналы" от других нейронов. В мозге трехмесячных мышей соблюдался баланс между активностью процессов роста и процессов сокращения ветвей дендритов: так и должно происходить при перестройке структуры связей. В возрасте от 3 до 18 месяцев в мозге мышей происходило упрощение структуры дендритов, снижение числа ветвей – свидетельства того, что усыхание стало преобладать над процессами роста.

Более того, быстро снижались значения индекса, отражающего динамику изменений в кончиках ветвей. К трёхмесячному возрасту этот индекс был выше важного уровня, равного 0.35, практически у всех интернейронов, к шестимесячному – только у половины, к девятимесячному лишь у немногих клеток, а к 18-месячному он не превышал 0.35 ни у одной клетки.

Работники лаборатории Бера оценили выраженность нейропластичности, обеспечивающей работу системы зрительной опознающей памяти в зрительной коре. Опознавание происходит благодаря тому, что нейроны реагируют более сильно на те стимулы, которые ранее уже были предъявлены животному. Эксперименты показали, что "стимул-селективная потенциация отклика" (stimulus-selective response potentiation, SRP) была ярко выражена у трехмесячных мышей, но всё более ослабевала при ослабевании процессов структурной пластичности. К 6-месячному возрасту SRP была намного слабее, а к 9-месячному возрасту – едва заметна.

Молодильный флуоксетин

Несмотря на то, что при старении замедляется динамическая перестройка связей и процессы нейропластичности, это замедление, как показало исследование, не является необратимым. Сотрудники лаборатории Недиви ранее показали, что флуоксетин стимулирует реконструкцию дендритных ветвей интернейронов у молодых мышей, а на этот раз они решили проверить, восстановит ли препарат нейропластичность в организме пожилых животных.

Подопытные мыши, разные по возрасту, получали препарат вместе с питьевой водой на протяжении различных промежутков времени. В то время как трехмесячные мыши, получавшие препарат на протяжении трех месяцев, не отличались значительно от контрольной группы по активности роста дендритов, в мозге шестимесячных мышей, также получавших препарат на протяжении трех месяцев, был отмечен значительный рост дендритов (в возрасте 9 месяцев). В мозге трехмесячных мышей, получавших препарат на протяжении 6 месяцев, 67% клеток демонстрировали рост дендритов, когда животным было уже по 9 месяцев – следовательно, более длительный прием препарата, начатый в раннем возрасте, давал более выраженный эффект.

Похожая ситуация сложилась и с измерением показателя SRP. Параллельно с возрастным снижением структурной пластичности изменялась выраженность эффекта. У мышей, получавших препарат всего 3 месяца, SRP не восстанавливалась, а у мышей, получавших его на протяжении 6 месяцев, было отмечено значительное восстановление показателя.

"Мы показали, что применение флуоксетина способно смягчить возрастное угасание структурной и функциональной пластичности нейронов зрительной коры", - пишут исследователи. По их словам, полученные данные служат дополнением к результатам исследований на людях, продемонстрировавших, что препарат, возможно, положительно воздействует на мыслительные способности.

Они продолжают: "демонстрация того, что у стареющих мышей применение флуоксетина оказалось способно смягчить как возрастные отклонения в структуре интернейронов, так и происходящую параллельно с этим деградацию функциональной пластичности зрительной коры, позволяет предположить, что такой терапевтический подход может оказаться полезным в борьбе с сенсорными и когнитивными отклонениями, связанными со старением, при условии заблаговременного назначения препарата – до того, как произойдет существенная деградация нейросети".

Научная публикация:

Ronen Eavri et al, Interneuron simplification and loss of structural plasticity as markers of aging-related functional decline, The Journal of Neuroscience (2018). DOI: 10.1523/JNEUROSCI.0808-18.2018 

Перевод : Тимеев Артём Геннадьевич (переводы фармакологических, биотехнологических текстов с русского на английский и с английского на русский; email: Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.)



  Наш сайт в каталоге Главной Московской доски объявлений 495RU.ru 

Рейтинг@Mail.ru