Старение мозга, по-видимому, происходит не как равномерное и постепенное ухудшение всех процессов.

Новые данные указывают на более сложную картину: в среднем возрасте могут начинаться выраженные биологические изменения, затрагивающие иммунные клетки, кровеносные сосуды и даже пространственную организацию ДНК.

Исследование, опубликованное в Science, было посвящено гиппокампу — области мозга, важной для обучения и памяти. С помощью современных методов анализа отдельных клеток учёные изучили, как с возрастом меняются активность генов и структура генома.

Один из наиболее заметных периодов перестройки пришёлся примерно на возраст от 50 до 75 лет.

Иммунные клетки начинают меняться

Особое внимание исследователи уделили микроглии — специализированным иммунным клеткам, которые помогают поддерживать нормальную работу нервной системы. Ранее считалось, что основная часть микроглии формируется ещё во время эмбрионального развития и затем сохраняется в мозге на протяжении жизни.

Новое исследование показало более сложную картину. Примерно между 50 и 75 годами количество микроглиальных клеток эмбрионального происхождения заметно снижалось.

Одновременно становилось больше похожих на микроглию клеток с молекулярными признаками, напоминающими иммунные клетки крови. У них также выявили более выраженные характеристики, связанные с воспалительными процессами.

Один из авторов исследования Бин Жэнь отметил, что микроглия выполняет важные функции по поддержанию нормального состояния тканей мозга. Если её работа нарушается, это потенциально может способствовать накоплению клеточных отходов и усилению воспалительных процессов.

При этом исследование не доказывает, что такие изменения напрямую вызывают нейродегенеративные заболевания.

Ослабевает защита между кровью и мозгом

Изменения иммунной системы происходили не изолированно. С возрастом исследователи также обнаружили сокращение некоторых популяций клеток, участвующих в поддержании гематоэнцефалического барьера.

Этот барьер контролирует проникновение веществ из кровотока в ткани мозга и помогает защищать нервную систему от потенциально вредных воздействий. Снижение числа поддерживающих его клеток может делать стареющий мозг более уязвимым к воспалению и другим видам биологического стресса.

Однако эти результаты не означают, что такие изменения обязательно приводят, например, к болезни Альцгеймера.Скорее они помогают понять, какие возрастные процессы могут сопровождать повышение риска нейродегенеративных заболеваний в более позднем возрасте.

ДНК становится менее упорядоченной

Одно из самых интересных наблюдений касалось физической организации генома. ДНК внутри клеточного ядра расположена не случайным образом. Она образует сложную трёхмерную структуру, которая влияет на то, какие гены активны, а какие остаются менее доступными.

Исследователи обнаружили, что с возрастом эта пространственная организация постепенно становилась менее упорядоченной сразу в нескольких типах клеток мозга.

Такие изменения позволяют предположить, что перестройка архитектуры генома может быть одним из компонентов самого процесса старения.

Нейтан Земке из Центра эпигеномики Калифорнийского университета в Сан-Диего отметил, что изучение этих структурных изменений может помочь лучше понять фундаментальные механизмы возрастных процессов.

Старение оказалось более динамичным

Полученные данные показывают, что старение мозга нельзя свести только к постепенному накоплению повреждений. Несколько биологических систем, по-видимому, меняются одновременно.

Перестраивается состав иммунных клеток, ослабевает клеточная поддержка защитного барьера, меняется регуляция работы нейронов, а трёхмерная структура генома становится менее организованной.

Соавтор исследования Сянминь Сюй отметил, что изучение этой комплексной перестройки в будущем может помочь определить молекулярные мишени, связанные с сохранением нейронных связей и функций мозга.

Однако пока речь идёт о фундаментальной науке, а не о готовых способах замедлить старение.

Почему важен средний возраст

Работа стала частью программы NIH 4D Nucleome, которая проходила с 2015 по 2025 год и была посвящена изучению пространственной организации генома и её изменений со временем.

Новое исследование позволило одновременно рассмотреть возрастные процессы в иммунных клетках, сосудистой системе и архитектуре ДНК человеческого гиппокампа.

Результаты не означают, что у каждого человека после 50 лет происходят одинаковые изменения или что существует чёткая граница начала старения мозга.

Но период примерно от 50 до 75 лет может быть важным этапом биологической перестройки.

Понимание процессов, происходящих в это время, в перспективе может помочь учёным точнее различать нормальные возрастные изменения и ранние механизмы, повышающие уязвимость мозга к нейродегенеративным заболеваниям.