Проблеми з пам’яттю, витончення шкіри та втрата кісткової маси можуть бути одними з наслідків старіння. Проте експерименти на мишах показують, що зміни в білках у мозку можуть впливати на всі три. Поповнення цього білка, який називається Менін, покращило кілька ознак старіння, тоді як окреме лікування амінокислотою D-серином покращило пізнання.
Результати дослідження опубліковано 16 березня 2023 року в журналі відкритого доступу Біологія PLoSпід керівництвом Ліге Ленга з Університету Сямень, Сямень, Китай, та його колег. Робота виявила можливий зв’язок між запаленням у мозку, метаболізмом і старінням у всьому тілі. Дослідження, опубліковані з того часу, доповнили цю картину, а також показали, чому додаткові висновки потребують ретельної інтерпретації.
Як білок мозку може впливати на старіння
Дослідники зосередилися на гіпоталамусі, невеликій ділянці мозку, яка допомагає координувати метаболізм та інші важливі функції. Це також впливає на старіння організму. Коли сигналізація запалення посилюється в цій області, це може сприяти змінам як у мозку, так і в інших тканинах тіла.
До дослідження 2023 року Ленг і його колеги виявили, що Менін допомагає запобігти запаленню в гіпоталамусі. Це підняло важливе питання: чи може втрата деяких із цих засобів захисту сприяти пов’язаному з віком зниженню мобільності?
Команда виявила, що рівень меніну знижується з віком у деяких нейронах вентромедіального гіпоталамуса, регіону, який бере участь у регуляції метаболізму. Такого зниження не спостерігали в астроцитах і мікроглії, двох типах клітин, які підтримують і захищають мозок. Це вказувало на те, що зміни були специфічними для конкретних клітин, а не рівномірною втратою в регіоні.
Щоб дослідити, чи може втрата меніну справді сприяти старінню, а не просто супроводжувати його, дослідники створили мишей з умовним нокаутом. Ці тварини були генетично модифіковані для вибіркового видалення меніну. Виснаження менініну у молодих мишей посилювало запалення гіпоталамуса та викликало кілька ознак, пов’язаних зі старінням, включаючи низьку кісткову масу, тоншу шкіру, зниження когнітивних функцій і трохи коротшу тривалість життя.
Зв’язування D-серину
Втрата меніну також порушила хімічний шлях, важливий для зв’язку між клітинами мозку. Миші з меншим вмістом меніну мали нижчий рівень D-серину, амінокислоти, яка допомагає активувати рецептори, залучені до навчання та пам’яті. Ці рецептори допомагають нейронам регулювати міцність своїх зв’язків, що є важливим для зберігання інформації.
Фермент, який бере участь у виробництві D-серину (який, у свою чергу, регулюється Меніном), став менш активним, зменшивши надходження амінокислот. Отримані дані свідчать про те, що Менін може діяти не лише через запалення, а й шляхом підтримки хімії, яка підтримує передачу сигналів мозку.
D-серин іноді використовують як дієтичну добавку, але важливу відмінність можна втратити, обговорюючи джерела їжі. Серин міститься в таких продуктах, як квасоля, яйця, риба та горіхи, тоді як форма, що міститься в харчових білках, є L-серином. Організм може перетворювати L-серин на D-серин, але ці дві форми не є взаємозамінними, і вживання цих продуктів не те саме, що прийом експериментальної терапії D-серином.
Відновлення меніну у старих мишей
Потім дослідники перевірили, чи може підвищення рівня меніну покращити стан літніх (20-місячних) мишей. Вони перенесли ген меніну в гіпоталамус і дозволили клітинам у цій області виробляти більше білка.
Через тридцять днів миші, які отримували лікування, покращили товщину шкіри та кісткову масу, а також покращили результати тестів на навчання, пізнання та рівновагу. Зміни супроводжувалися підвищенням рівня D-серину в гіпокампі, ділянці мозку, важливої для навчання та пам’яті. Дослідження також показало, що відновлення меніну подовжило тривалість життя мишей, які отримували лікування.
Окремий експеримент перевірив більш простий підхід: мишам протягом трьох тижнів давали D-серин у питну воду. Це покращувало когнітивні функції, в тому числі у літніх тварин. Однак добавка не відтворювала ширших покращень у характеристиках фізичного старіння, які спостерігалися після регенерації меніну. Різниця важлива: дослідження не показало, що прийом D-серину зупиняє старіння всього організму.
У той час Ленг описав потенційне значення знахідок:
«Ми припускаємо, що зниження експресії меніну в гіпоталамусі з віком може бути одним із факторів, що спричиняють старіння, і що менінін може бути ключовим білком, що зв’язує генетичні, запальні та метаболічні фактори старіння. D-серин є потенційно багатообіцяючим терапевтичним засобом для зниження когнітивних функцій».
Ленг додав: «Сигналізація вентромедіального гіпоталамуса (VMH) знижена у літніх мишей, що сприяє системному фенотипу старіння та когнітивному дефіциту. Вплив Меніна на старіння опосередковується змінами в нейрозапальних і метаболічних шляхах сигналізації, що супроводжується дефіцитом серину VM, під час VM у спокої у чоловіків. фенотипи, пов’язані зі старінням».
Що додали пізніші дослідження
Подальші дослідження вивчали задіяні механізми, хоча їх не слід сприймати як пряме підтвердження всього шляху старіння Меніна.
Дослідження, опубліковане в Журнал фізіології та біохімії У березні 2024 року досліджували Менін у клітинах гіпокампу мишей, які піддавалися дії гормону стресу кортикостерону. Сполука під назвою ітакона підвищила рівень меніну, зменшивши запалення та одну з форм загибелі клітин. Коли дослідники змусили Меніна замовкнути, цей захист зник. Результат підтвердив захисну роль Меніна в інших експериментальних умовах, але це було дослідження клітин, а не демонстрація уповільненого старіння у тварин чи людей.
Інші роботи підтвердили докази того, що зв’язок між гіпоталамусом і рештою тіла може впливати на старіння. У 2024 році Клітинний метаболізм У дослідженні дослідники з Медичної школи Вашингтонського університету визначили різноманітну групу нейронів гіпоталамуса, які взаємодіють з жировою тканиною. Втручання, які підтримували або стимулювали цю систему, збільшували фізичну активність і подовжували тривалість життя мишей. Дослідження включало інший молекулярний шлях меніну, але підтвердило ширшу ідею про те, що мозкові сигнали можуть впливати на старіння за межами мозку.
Набагато ширший погляд виник у січні 2025 року, коли команда Інституту Аллена проаналізувала майже 1,2 мільйона клітин мозку мишей. природа. Деякі типи клітин, найбільш чутливі до старіння, зосереджені навколо третього шлуночка гіпоталамуса, заповненої рідиною порожнини. Багато показали зниження активності в генах, пов’язаних з функцією нейронів, разом із підвищеною активністю в генах, пов’язаних з імунною відповіддю. Це дослідження показало зміни, пов’язані зі старінням, а не випробування лікування, але воно підкреслило гіпоталамус як важливу область для подальших досліджень.
Чому більше D-Serine не обов’язково краще
Пізніше дослідження також ставить під сумнів ідею про те, що збільшення D-серину завжди має сприяти старінню мозку.
У квітні 2025 року навчання в Клітинні та молекулярні науки про життя досліджували мишей, які були сконструйовані для розвитку ознак хвороби Альцгеймера. У цій моделі раннє підвищення рівня D-серину супроводжувалося порушенням сигналізації мозку. Генетичне видалення ферменту, який виробляє D-серин, запобігло або зменшило кілька пізніших когнітивних проблем. Це була інша біологічна ситуація, ніж експерименти Меніна, але вона показала, що D-серин може мати різні ефекти залежно від основного процесу захворювання.
Дослідження було опубліковано 16 вересня 2026 року Журнал хвороби Альцгеймера вказав в іншому напрямку. В іншій моделі миші з хворобою Альцгеймера дієта, збагачена L-серином, підвищила рівень L-серину та D-серину в крові та частково відновила вироблення нових нейронів у гіпокампі. Це не покращило накопичення амілоїду, білка, пов’язаного з хворобою Альцгеймера. Важливо, що цей експеримент перевіряв L-серин і виробництво нових нейронів, а не добавки D-серину як лікування старіння людини.
Разом ці результати свідчать про те, що метаболізм серину є багатообіцяючою метою дослідження, але не простим випадком покращення продуктивності. Спокійна форма, постава, яку можна навчити, і вимірювані результати – все це важливо. Жодне дослідження прямо не підтверджує і не спростовує вихідні висновки Меніна.
Що означають знахідки для людей
Існує кілька досліджень D-серину на людях, хоча він не вважається засобом для запобігання старінню. Невелике рандомізоване дослідження, опубліковане в 2016 році, перед роботою Меніна, перевіряло одноразову дозу на 50 здорових дорослих. Учасники покращили один показник завдання комп’ютерного лабіринту, але дослідники не виявили значних переваг в інших когнітивних тестах або показниках настрою. Досвід не встановив переваги постійної пам’яті, уповільнення старіння або безпеки тривалого використання у дорослих.
Висновки Меніна залишають невирішеними кілька важливих питань. Дослідникам ще потрібно визначити, що спричиняє зниження рівня білка з віком, яку частину фізичного та когнітивного погіршення можна запобігти та як довго триватимуть переваги. Вони також повинні розуміти, чи може зміна меніну або додавання D-серину викликати несподівані побічні ефекти.
Головна можливість залишається інтригуючою: на деякі зміни, пов’язані зі старінням, можуть впливати сигнали, що надходять у невелику частину мозку. Розуміння цих сигналів може виявити способи захисту функції в майбутньому. Однак на даний момент дані вказують на експериментальний підхід, який слід вивчити, а не на добавку, яка зупиняє старіння людини.
