PNAS: на объем мозг влияет возраст и пол

Используя сложные аналитические инструменты, исследователи из Института Бака и Калифорнийского университета в Сан-Франциско под руководством ученого-биоинформатика Николы Маркова, проанализировали 554 пациента, используя объемные МРТ и иммунные образцы крови, взятые в течение десятилетия, обнаружили, что на функциональные сети мозга по-разному влияют старение, пол и иммунные факторы крови. Результаты исследования были опубликованы в Proceedings of the National Academy of Sciences. 

Исследователи впервые изучили белки циркулирующей крови, идентифицировав закономерности концентрации воспалительных белков, которые увеличиваются с возрастом, процесс, называемый «воспалительным старением». Корреляция со старением была настолько очевидной, что ученые смогли предсказать хронологический возраст человека с поразительной точностью, просто проанализировав профиль концентрации этих белков. Эта мера называется CyClo или «цитокиновыми часами».

Исследователи обнаружили, что как цитокиновые часы, так и уменьшение размера мозга следуют разным траекториям в зависимости от пола: у женщин цитокиновые часы тикают быстрее, хотя в целом они были более защищены от уменьшения размера мозга.

Эта работа раскрывает черный ящик между старением и нейродегенерацией. Теперь мы можем различать уменьшение размера мозга, вызванное старением, и уменьшение, вызванное хроническим воспалением,

говорит старший автор и доцент Института Бака Дэвид Фурман. 

Новое исследование позвоялет путем выявления воспалительных биомаркеров старения мозга проводить раннюю диагностику возрастной нейродегенерации, а также ее предотвращать. 

Исследователи проанализировали три параметра — возраст, пол и CyClo, а также показатели объема семи функциональных сетей мозга в том же наборе данных, выявив интересные факты. Изменчивость хронологического возраста, измеренная в популяции, построила самую сильную корреляционную функцию с объемом сетей мозга, отвечающих за моторный контроль и восприятие тела. Пол субъекта коррелировал со зрительной системой, вентральным вниманием и лобно-теменными сетями. Биологический возраст, представленный цитокиновыми часами, CyClo, больше всего коррелировал с лимбической системой и сетью дорсального внимания, которая связана с ориентацией внимания на конкретную задачу.

Значимость не только в том, что мы сопоставили цитокиновые часы с серым веществом, но и в том, что мы сделали это, изучив функциональные сети, области, в которых нейроны активируются вместе, работают вместе, соединяются и взаимодействуют вместе. Мы также обнаружили, что, хотя сети распределены по всему мозгу, они имеют общие уязвимые места в процессе старения,

сказал Марков. 

Марков говорит, что следующая задача — понять, как эти иммунные циркулирующие белки напрямую влияют на старение мозга и почему некоторые части мозга более чувствительны к периферическому воспалению, чем другие. Он говорит, что наиболее важные иммунные белки, или цитокины/хемокины, которые были обнаружены в образцах крови, включают IL-6 и TNF-альфа, которые связаны с хроническим воспалением, усиливающимся с возрастом, а также VEGF и PLGF, которые, по-видимому, имеют решающее значение для здоровья сосудистой системы, особенно мелких капилляров.

Исследователи также определили MCP-1, Vcam-1 и Eotaxin-1, которые представляют собой хемокины, которые изменяются с возрастом и привлекают иммунные клетки из крови, чтобы преодолеть гематоэнцефалический барьер. Марков говорит, что когда эти хемокины преодолевают гематоэнцефалический барьер, они вызывают активацию микроглии, потенциального инициатора нейродегенеративного процесса.

Как только мы определили, что наиболее затронутые сети также отображают когнитивные нарушения у людей с диагнозом болезни Альцгеймера или легкими когнитивными нарушениями, тогда у нас есть диагностический тест. Следующая возможность включает вопрос о том, можем ли мы изменить этот коктейль цитокинов, чтобы помочь людям быть более устойчивыми и избежать ухудшения в этих различных областях мозга, где мы наблюдали снижение функции,

сказал Фурман.