Ген долголетия улучшает работу мозга
Исследователи Национального института по изучению неврологических нарушений и инсульта США, работающие под руководством профессора Леннарта Маке (Lennart Mucke), установили, что один из вариантов влияющего на продолжительность жизни гена klotho обеспечивает не только долголетие, но и хорошую работу мозга. Это проявляется улучшением мыслительных способностей, обучаемости и памяти, независимо от возраста, пола и наличия генетических факторов предрасположенности к болезни Альцгеймера. Более того, повышение экспрессии гена klotho у мышей делает животных умнее, возможно за счет усиления связей между нейронами мозга.
Клото (Klotho) – это «прядущая нить жизни» богиня судьбы из греческой мифологии, именем которой был назван ген, определяющий долголетие человека. Более ранние работы показали, что в гетерозиготном состоянии (1 копия, унаследованная от одного из родителей) один из вариантов этого гена, известный как KL-VS, увеличивает продолжительность жизни человека и снижает риск инсульта. В то же время, наличие в геноме двух копий этой аллели обладает прямо противоположным эффектом.
Авторы продемонстрировали, что, помимо уже известных преимуществ, одна копия KL-VS ассоциирована с лучшими результатами, получаемыми при выполнении целого комплекса тестов на познавательные способности, независимо от пола, возраста, а также наличия в геноме гена аполипопротеина-4, являющегося основным генетическим фактором риска развития болезни Альцгеймера.
Всего в трех проведенных исследованиях приняло участие более 700 человек в возрасте от 25 до 85 лет. Ни у одного из них не было выявлено симптомов слабоумия. В соответствии с полученными ранее популяционными данными, 20-25% участников имели одну копию аллеля KL-VS. При выполнении тестов на обучение, запоминание и способность концентрировать внимание эти участники стабильно показывали более высокие результаты, чем участники, имеющие две копии или вообще не имеющие аллеля KL-VS.
Белковый продукт гена klotho синтезируется преимущественно клетками почек, плаценты, тонкого кишечника и предстательной железы. Укороченная версия этого белка может циркулировать в кровеносной системе. Анализ образцов крови показал, что наличие в геноме одной копии аллеля KL-VS соответствует более высокой концентрации белка klotho в кровотоке. В соответствии с более ранними данными, было продемонстрировано возрастное снижение этой концентрации. Исследователи предположили, что это может быть одной из причин наблюдаемого у пожилых людей ухудшения результатов тестирования на познавательные способности.
Для проверки этой гипотезы они создали генетически модифицированных мышей, клетки которых продуцировали избыточное количество белка klotho. Эти животные отличались большой продолжительностью жизни и повышенными уровнями klotho в крови и гиппокампе – регионе мозга, вовлеченном в процессы обучения и памяти. Они также, независимо от возраста, демонстрировали лучшие результаты при выполнении заданий на обучение и запоминание. Например, в тесте на запоминание тайника в лабиринте они находили тайник в два раза быстрее, чем животные группы контроля.
Принято считать, что обучение усиливает взаимодействие между нервными клетками мозга посредством повышения прочности межнейронных контактов или синапсов. Данные, полученные при регистрации электрических импульсов, свидетельствуют о том, что klotho способствует повышению прочности синапсов в процессе обучения и запоминания.
Изучение синапсов животных показало, что более высоким уровням klotho соответствовало большее количество субъединиц GluN2B, являющихся компонентами ионотропных рецепторов глутамата, селективно связывающих N-метил-D-аспартат (NMDA) и обеспечивающих межнейронное взаимодействие во многих глутаминэргических синапсах. Введение животным препарата, избирательно блокирующего содержащие GluN2B-субъединицы NMDA-рецепторы, ухудшало результаты, демонстрируемые ими при тестировании уровня познавательных функций. Это свидетельствует о потенциальной возможности улучшения познавательных способностей посредством манипуляций над соответствующими NMDA-рецепторами.
Авторы считают, что полученные ими результаты в будущем смогут помочь миллионам людей, страдающим болезнью Альцгеймера и другими формами слабоумия.
Статья Dena B. Dubal et al. Life Extension Factor Klotho Enhances Cognition опубликована в журнале Cell Reports.
Евгения Рябцева
Портал «Вечная молодость» http://vechnayamolodost.ru по материалам National Institutes of Health:
Longevity gene may boost brain power.
13.005.2014