Медицина
Медицина

Розумова активність вберегла когнітивні функції активацією групи білків

Активності, які залучають когнітивні процеси, як-от мислення та запам'ятовування, доведено допомагають уникнути або сповільнити прогресування вікової деменції. Дослідження американських вчених показує, що це відбувається внаслідок активації в нейронах генів факторів транскрипції MEF2, які забезпечують підтримання когнітивної функції та протистояння нейродегенеративним змінам. Результати, опубліковані в журналі Science Translational Medicine, вказують, що посилення активності MEF2 може допомогти у профілактиці чи лікуванні спричиненої нейродегенерацією деменції.

Pexels

Pexels

Як люди протистоять віковим погіршенням когнітивних здібностей?

Хоча в людській популяції спостерігається тенденція до подовження тривалості життя, вона супроводжується викликами з боку якості цього життя. Зі старіючим населенням зростає частка людей із пов'язаними з віком та наразі невиліковними нейродегенеративними захворюваннями, як-от хворобою Альцгеймера. Такі недуги характеризуються пошкодженням нервової тканини мозку, зокрема через накопичення в ній патологічних білків, та проявляються поступовим, стійким погіршенням когнітивних здібностей — пам'яті, мислення, навчання тощо. Утім, у рідкісних випадках пацієнти не демонструють розумових порушень навіть при наявності нейродегенерації мозку. Попередні вивчення тварин та людей показали, що допомогти зберегти гострий розум можуть когнітивні, соціальні та фізичні активності, наприклад, читання, розв'язання завдань та розгадування кросвордів, спілкування з іншими та достатня фізична рухливість. Механізм того, як подібні дії впливають на роботу мозку та сприяють підтриманню когнітивних здібностей, невідомі. Між тим, їхнє відкриття може допомогти розробити ефективні підходи до лікування та профілактики проявів нейродегенеративних хвороб. Це спонукало дослідників з Массачусетського технологічного інституту та Медичного центру Університету Раша провести відповідне дослідження.

На чому конкретно зосередилися вчені?

Вчені спочатку проаналізували дані попередніх досліджень вікових змін когнітивних можливостей у людей та дійшли висновку, що активності, які стимулюють ментальні процеси, дійсно пов'язані з меншим ризиком когнітивних порушень внаслідок нейродегенеративних захворювань. Подібні результати отримували і в дослідах на тваринах: миші, які проживали у середовищі, що стимулює їхнє мислення (наприклад, із доступними іграшками), мали помітно кращу когнітивну функцію, ніж миші в одноманітних середовищах без заохочень до корисних активностей.

Науковці захотіли зрозуміти молекулярні механізми цього явища, тому провели власні досліди з тваринами. Половину мишей вони протягом місяця тримали у великих клітках зі збагаченим середовищем, де тварини мали два типи матеріалів для формування гнізда та риття, бігове колесо та іграшки, які замінювалися кожні 3-4 дні для підтримання й заохочення дослідницької поведінки. Іншу половину мишей, контрольну групу, протягом того ж часу утримували у звичайних малих клітках із одним матеріалом для риття, без іграшок і колеса. У кінці всі тварини пройшли тестування, яке показало кращі навички навчання у мишей зі збагаченого середовища. Подальше вивчення вказало, що у префронтальній корі цих тварин підвищена експресія кількох білків, одні з яких належать до групи факторів транскрипції MEF2, варіанти яких раніше пов'язували із хворобою Альцгеймера, неврологічними вадами розвитку та загальним інтелектом.

Яка дія MEF2 у підтриманні когнітивних здібностей?

Вчені з'ясували, що MEF2 бере участь у формуванні та регуляції активності зв'язків між нейронами. А коли мишам заблокували в префронтальній корі гени, які кодують MEF2, тварини не отримали користі від перебування у збагаченому середовищі. Вивчення мозкових тканин мишей показало, що їхні нейрони стали надмірно збудливими.

Цікаво, що при багатьох нейродегенеративних розладах на ранніх етапах теж спостерігається гіперзбудливість нейронів. Тож вчені вирішили проаналізувати ще один набір даних, про експресію генів у префронтальній корі пацієнтів із важкою хворобою Альцгеймера та людей із когнітивною стійкістю. З'ясувалося, що тенденція подібна до такої у мишей. У людей із когнітивною стійкістю ген, що кодує MEF2C, суттєво активніший в окремому субкластері збудливих нейронів префронтальної кори.

Отримані результати навели вчених на думку, що якщо покращення когнітивних здібностей досягається через збільшення активності MEF2 у мозку, то штучне збільшення експресії генів MEF2 може допомогти усунути вже наявні когнітивні розлади. Перевірку припущення провели на мишах із нейродегенерацією, у мозковій тканині яких накопичилися патологічні тау-білки, а нейрони проявляли гіперзбудливість. Зрештою миші, що їм посилили активність MEF2, продемонстрували кращі результати тестування когнітивних здібностей, ніж ті, що подібну процедуру не проходили, всупереч однаковому враженню мозку патологічними білками. У нейронах цих тварин спостерігалося зменшення патологічної збудливості нейронів, тому вчені припускають, що саме в запобіганні гіперзбудливості, пов'язаної з нейродегенеративними хворобами, криється позитивний вплив MEF2.

Науковцям поки що не вдалося встановити, яким саме чином когнітивна стимуляція призводить до посиленої активації генів MEF2, це питання вони планують вивчати у наступних дослідах. Також вони хочуть дослідити можливість посилення активності MEF2 для лікування або захисту проти деменції, проте спочатку треба зрозуміти, чи не матиме таке втручання негативні наслідки.