Что общего между переливанием молодой крови, гормона долголетия klotho и физических упражнений?
Тромбоциты отвечают за когнитивные преимущества переливания молодой крови, физических упражнений и гормона долголетия klotho. В результате удивительного совпадения ученые обнаружили, что один и тот же фактор крови отвечает за улучшение когнитивных способностей, возникающих при переливании молодой крови, гормона долголетия klotho и физических упражнений.
В трех работах, опубликованных в журналах Nature, Nature Aging и Nature Communications, две группы специалистов из Калифорнийского университета и группа из Квинслендского университета (Австралия) определили, что фактор тромбоцитов 4 (PF4) является общим посланником каждого из этих вмешательств.
Как следует из названия, PF4 вырабатывается тромбоцитами - разновидностью клеток крови, которые сигнализируют иммунной системе о наличии раны и способствуют образованию тромбов. Оказалось, что PF4 также является когнитивным агентом. Под его воздействием старые мыши восстанавливают остроту ума, присущую среднему возрасту, а молодые мыши становятся умнее.
"Молодая кровь, клото и физические упражнения могут каким-то образом сказать мозгу: "Эй, улучши свои функции", - говорит Саул Вилледа, доктор философии, заместитель директора Исследовательского института старения UCSF Bakar и старший автор статьи в Nature. "С помощью PF4 мы начинаем понимать словарный запас, лежащий в основе этого омоложения".
Вилледа руководил исследованием молодой крови, результаты которого были опубликованы в журнале Nature. Дена Дубал, доктор медицинских наук, профессор UCSF и заведующая кафедрой старения и нейродегенеративных заболеваний David A. Coulter Endowed Chair in Aging and Neurodegenerative Disease, руководила исследованием klotho, которое было опубликовано в журнале Nature Aging. Тара Уолкер (Tara Walker), доктор философии, профессор нейронаук Квинслендского университета, руководила исследованием, посвященным физическим упражнениям, которое было опубликовано в журнале Nature Communications.
Они обязались опубликовать свои результаты одновременно, чтобы доказать пользу PF4 с трех разных точек зрения.
"Когда мы поняли, что независимо и случайно обнаружили одно и то же, у нас отвисли челюсти", - сказал Дубал. Тот факт, что три разных вмешательства сошлись на факторах тромбоцитов, действительно подчеркивает достоверность и воспроизводимость этой биологии". Пришло время заняться изучением тромбоцитарных факторов в области здоровья мозга и улучшения когнитивных способностей".
Тромбоциты подавляют воспаление стареющего мозга и тела
Вилледа является экспертом по парабиозу - эксперименту, в котором два животных связаны между собой кровообращением. Когда молодое, энергичное животное соединяется со стареющим, стареющее животное становится более молодым - его мышцы более выносливы, его мозг более способен к обучению.
В 2014 году Вилледа обнаружил, что плазма, состоящая из крови за вычетом эритроцитов, имитирует парабиоз: молодая плазма крови, введенная старым животным, восстанавливает их силы. Когда его команда сравнила молодую плазму со старой, то обнаружила, что в ней содержится гораздо больше PF4.
Простое введение PF4 старым животным оказывало примерно такое же восстанавливающее действие, как и молодая плазма. Он успокаивал старую иммунную систему в теле и мозге. Старые животные, получавшие PF4, лучше справлялись с различными задачами на память и обучение.
"PF4 фактически заставляет иммунную систему выглядеть моложе, он снижает все эти активные факторы иммунитета, способствующие старению, что приводит к тому, что мозг становится менее воспаленным, более пластичным и, в конечном счете, более способным к познанию", - сказал Вилледа. "Мы берем 22-месячных мышей, что эквивалентно человеку в возрасте 70 лет, и PF4 возвращает их к функционированию, близкому к концу 30-х - началу 40-х годов".
Тромбоциты передают в мозг сигнал klotho для улучшения когнитивных функций
Десять лет назад Дубал, сотрудник Института нейронаук UCSF Weill, показала, что klotho улучшает когнитивные способности молодых и старых животных, а также делает мозг более устойчивым к возрастной дегенерации. Однако она знала, что его действие должно быть косвенным, поскольку молекулы klotho, введенные в организм, не достигают мозга. Команда Дубала обнаружила, что одной из связей является PF4, выделяемый тромбоцитами после инъекции klotho.
PF4 оказывал значительное воздействие на гиппокамп - область мозга, ответственную за формирование воспоминаний, где он усиливал образование новых нейронных связей на молекулярном уровне.
По словам Дубала, он также дал толчок развитию мозга как старых, так и молодых животных в поведенческих тестах, что говорит о том, что "даже в молодом мозге есть куда двигаться для улучшения когнитивных функций".
Другие недавние результаты, полученные Дубалом, расширили перспективы использования klotho в терапевтических целях. Эффект Klotho зависит от активации тромбоцитов, что приводит к высвобождению PF4 и других молекул, которые могут иметь свои преимущества при старении.
"В идеале у нас будет несколько вариантов решения одной из самых серьезных биомедицинских проблем - когнитивной дисфункции - с наименьшими побочными эффектами и наибольшей пользой", - сказал Дубал.
Упражнения также улучшают здоровье мозга благодаря тромбоцитам
Физические упражнения могут сохранять остроту ума на протяжении десятилетий. Уолкер и ее лаборатория обнаружили, что после физических упражнений тромбоциты выделяют в кровь PF4. Когда она протестировала PF4 самостоятельно, как это сделали Дюбаль и Вилледа, оказалось, что он улучшает познавательную деятельность у старых животных.
"Для многих людей, имеющих проблемы со здоровьем, подвижностью или преклонного возраста, физические упражнения невозможны, поэтому фармакологическое вмешательство является важной областью исследований", - сказал Уокер. "Теперь мы можем воздействовать на тромбоциты, чтобы способствовать нейрогенезу, улучшать познавательную деятельность и противодействовать возрастному снижению когнитивных способностей".