В мозге каждого из нас есть невидимая сеть, которая держит нейроны на своих местах и задаёт им правила общения. Эта сеть — внеклеточный матрикс, белковое окружение клеток. В молодости она гибкая, как свежий резиновый жгут, и позволяет связям между нейронами легко перестраиваться, когда мы учимся новому. Но с возрастом что-то меняется: жгут твердеет, и память начинает буксовать. Долгое время считалось, что в этом виноваты сами нейроны, но новое исследование указывает на других подозреваемых — клетки-помощники олигодендроциты.
Олигодендроциты известны тем, что оборачивают нервные волокна изоляцией, которая ускоряет передачу сигналов. Однако они также выделяют белки матрикса, и с возрастом этот процесс выходит из-под контроля. Учёные сравнили гиппокампы молодых (3 месяца) и старых (24 месяца) мышей и обнаружили, что у старых олигодендроциты производят гораздо больше одного конкретного белка — HAPLN2. Этот белок работает как клей: он скрепляет матрикс в области перехватов Ранвье, оголённых участков нервного волокна, где импульс перескакивает с одного сегмента на другой. У пожилых людей уровень HAPLN2 в гиппокампе тоже повышен, особенно в зонах, отвечающих за память.
Чтобы проверить, не случайна ли связь между клеем и памятью, исследователи провели прямой эксперимент. Молодым мышам они с помощью вируса повысили уровень HAPLN2 в олигодендроцитах — и те стали хуже запоминать расположение платформы в водном лабиринте и хуже узнавать новые предметы. Затем у старых мышей, наоборот, снизили этот белок с помощью другого вируса. Память старых животных улучшилась: они делали меньше ошибок в лабиринте, а нейроны в области CA3 гиппокампа стали менее возбудимыми. При этом активность иммунных клеток мозга не изменилась, а значит, эффект не связан с воспалением.
Результат удивителен тем, что показывает: олигодендроциты не просто страдают от старения, а активно им управляют. Они выделяют слишком много клея, и гибкая сеть памяти становится жёсткой. Снизив уровень одного белка, учёные смогли размягчить эту сеть и вернуть старым мышам часть когнитивной молодости.
Сегодня HAPLN2 можно рассматривать как мишень для разработки лекарств против возрастных нарушений памяти и, возможно, нейродегенеративных заболеваний. Клей, который затвердел, можно попытаться растворить — и тогда сеть памяти снова станет гибкой, как в молодости.
Перехваты Ранвье, где накапливается HAPLN2, — это промежутки в миелиновой оболочке длиной около одного микрометра. Именно там нервный импульс «перепрыгивает», ускоряясь в десятки раз. У пожилых людей таких участков становится меньше, и сигнал замедляется.
В романе Грега Игана «Город перестановок» герои управляют собственной биохимией, чтобы менять личность. Манипуляции с внеклеточным матриксом, как в этой работе, — первый шаг к тому, чтобы влиять на память через молекулярное окружение нейронов, а не через сами нейроны.
Работа опубликована не на arXiv. Здесь её страница, PDF и формализация: проверить можно самим, а не только прочитать наш разбор.