Спящие гены в Х-хромосоме могут пробудиться в пожилом возрасте, потенциально давая стареющему женскому мозгу преимущество, которого нет у мужского мозга. Это явление может помочь объяснить, почему во многих случаях женщины демонстрируют более высокий уровень когнитивной устойчивости в пожилом возрасте, чем мужчины. Результаты получены в ходе нового исследования на лабораторных мышах, и учёные также подтвердили их с помощью генетических данных, полученных от людей. Для подтверждения того, что результаты, полученные на мышах, применимы к людям, необходимы дополнительные исследования, но в целом работа указывает на потенциальную разницу в том, как стареет мозг женщин и мужчин.

Исторически сложилось так, что "мы просто не обращали особого внимания на рентгенограмму.

Рэйчел Бакли, адъюнкт-профессор неврологии Гарвардской медицинской школы

,Специалист пояснила, что теперь наука начинает действительно уделять этому очень, очень пристальное внимание, что позволяет понимать вещи, которые раньше не осознавались в полной мере. В частности, речь идет о том, как половые хромосомы могут влиять на старение мозга.

В этих статьях говорится о очень важных и потенциально терапевтических целях, связанных с Х-хромосомой.

Рэйчел Бакли, адъюнкт-профессор неврологии Гарвардской медицинской школы в интервью для научного издания  Live Science

Устойчивость женского мозга

По-видимому, существуют фундаментальные различия в том, как стареют мужчины и женщины. Что касается мозга, то у женщин реже встречаются различные формы деменции, чем у мужчин, даже несмотря на то, что женщины в среднем живут дольше. Единственным исключением является то, что у женщин чаще встречается болезнь Альцгеймера, чем у мужчин, хотя женщины с болезнью Альцгеймера, как правило, живут дольше, чем мужчины с этим заболеванием.

Существует множество задокументированных тенденций, свидетельствующих о том, что когнитивное старение у женщин протекает более плавно, чем у мужчин. Существует множество причин, по которым эти тенденции могут проявляться, но мы хотели изучить роль Х-хромосомы.

Маргарет Гадек, студентка медицинского факультета Калифорнийского университета в Сан-Франциско

Наряду с гормонами, половые хромосомы — X и Y — являются одним из самых явных биологических различий между мужчинами и женщинами, и они могут помочь объяснить с биологической точки зрения, почему эти различия проявляются с возрастом. У мужчин обычно по одной X- и одной Y-хромосоме в каждой клетке; они наследуют X-хромосому от матери, а Y-хромосому — от отца. У женщин, напротив, обычно по две X-хромосомы — одна от матери, а другая от отца. Но для активности каждой клетки нужен только один X-хромосомный набор, поэтому у женщин второй X-хромосомный набор "заглушён", и активен только материнский или отцовский X-хромосомный набор.

Это не одномоментный процесс. Некоторые гены на неактивной Х-хромосоме не поддаются этому процессу и, таким образом, остаются включёнными, в то время как дополнительные гены могут включаться по мере старения человека. Гадек и её коллеги задались вопросом, как эти "пробудившиеся" гены могут влиять на старение мозга, особенно с учётом того, что такое подавление активности является уникальным женским феноменом.

Почти две дюжины "пробудившихся" генов

В своём новом исследовании, опубликованном 5 марта в журнале Science Advances, учёные скрестили два подвида лабораторных мышей — Mus musculus и Mus castaneus — таким образом, чтобы каждое из их потомств унаследовало один Х-хромосомный набор от первого подвида, а другой — от второго. Команда также генетически модифицировала мышей таким образом, чтобы Х-хромосомный набор M. castaneus всегда был неактивен. Обычно неактивный Х-хромосомный набор в каждой клетке выбирается случайным образом. Эта экспериментальная установка позволила определить, к какой хромосоме относится активный ген и, следовательно, "сбежал" ли он от процесса подавления, объяснил Гадек.

Получив в своё распоряжение модифицированных мышей, команда исследователей изучила активность генов у четырёх молодых и четырёх старых мышей, которым было по 20 месяцев. (Это примерно 65 человеческих лет.) Они сосредоточились на активности генов в клетках гиппокампа, ключевого центра памяти в мозге, который имеет тенденцию к уменьшению в размерах при нормальном старении и ухудшении когнитивных функций и сильно страдает при деменции. Они изучили более 40 000 клеток, включая нейроны и различные типы глиальных клеток, которые помогают поддерживать и защищать нейроны в мозге, а также вырабатывают изолирующее вещество, называемое миелином. Анализ показал, что с возрастом около 22 генов, которые изначально были неактивны, снова включались. Некоторые из этих генов были активированы у многих мышей, в то время как другие были более вариабельными, добавил Гадек.

Я была действительно потрясена, увидев, что мы можем думать об эскапизме, связанном с инактивацией Икс, как о функции возраста. Таким образом, по мере того, как женщины становятся старше, этого будет больше....и на самом деле некоторые из них являются довольно защитными.

Рэйчел Бакли, адъюнкт-профессор неврологии Гарвардской медицинской школы в интервью для научного издания  Live Science

Важность изоляции в мозге

Среди 22 пробудившихся генов один под названием PLP1 показался Гадеку интересным отчасти потому, что он был активирован в семи из девяти изученных типов клеток. PLP1 содержит инструкции по созданию ключевого компонента миелина — жировой оболочки, которая помогает нейронам эффективно передавать сигналы. Известно, что мутации в PLP1 могут уменьшить количество миелина в мозге, что приводит к умственной отсталости. Также известно, что миелин может нарушаться при старении и что потеря функции миелина может способствовать ухудшению когнитивных функций.

Чтобы выяснить, может ли пробуждение PLP1 улучшить когнитивные способности, учёные провели несколько экспериментов с мышами-самцами и самками. В одном из них они подтвердили, что у старых самок мышей в гиппокампе было больше PLP1, чем у старых самцов. Во втором эксперименте исследователи искусственно увеличили количество PLP1 с помощью редактирования генов как у старых самцов, так и у старых самок, и обнаружили, что после этого оба пола лучше справлялись с тестами на обучение и память.

Чтобы выяснить, применимы ли полученные результаты к людям, команда исследователей проанализировала данные, ранее собранные для масштабного исследования тканей человеческого мозга. Данных по гиппокампу не было, но в тканях мозга, непосредственно окружающих гиппокамп, у пожилых женщин наблюдалась более высокая активность PLP1, чем у пожилых мужчин. Это указывает на то, что у людей может происходить то же самое.

Гадек сказала, что в будущем ей было бы интересно изучить этот пробудившийся ген на животных моделях таких заболеваний, как деменция, поскольку в текущих экспериментах на мышах изучалось только здоровое старение. Бакли добавил, что было бы интересно изучить это явление в контексте менопаузы.

Во время менопаузы уровень эстрогена резко падает. Этот гормон выполняет множество функций в мозге, в том числе помогает переносить топливо из крови в клетки мозга. Бакли указал на исследование, проведённое нейробиологом Робертой Бринтон из Университета Аризоны, которое предполагает, что по мере снижения уровня эстрогена мозг может расщеплять часть собственного миелина для получения топлива. Читая новое исследование, Бакли сопоставила факты и задалась вопросом, может ли увеличение количества миелина в более позднем возрасте быть способом восстановления после удара, полученного ранее, во время менопаузы. 

Учитывая, что текущее исследование проводилось в основном на мышах, Бакли отметила, что необходимы дополнительные исследования, чтобы понять, как это явление проявляется в человеческом мозге. И в долгосрочной перспективе учёным стоит изучить роль Y-хромосомы в старении мозга. Хотя в ней гораздо меньше генов, чем в X-хромосоме, она всё равно может оказывать влияние, отметила она.

Одна из вещей, на которые обращает внимание эта статья, заключается в том, что изучение половых хромосом — это не узкоспециализированная проблема женского здоровья.  Это даёт представление о когнитивном старении и, безусловно, о других областях здоровья, которые могут быть полезны как мужчинам, так и женщинам, потому что у всех нас есть Х-хромосома.

Маргарет Гадек, студентка медицинского факультета Калифорнийского университета в Сан-Франциско

ИИ может предсказать преждевременную смерть людей с воспалительными заболеваниями кишечника.

Фото: pxhere.com