Международная группа нейробиологов выявила два независимых механизма, по которым мозг человека деградирует с течением жизни. +Оказалось, что возраст и метаболическое здоровье действуют на мозг по разным маршрутам.

Исследование охватило более 3,6 тысяч. участников из двух крупнейших нейронаучных баз данных.

Об этом сообщил научный журнал PLoS Biology.

ДВА ПУТИ К ДЕГРАДАЦИИ МОЗГА

Ученые из Университета Макгилл (Канада) применили метод многомерного статистического анализа, чтобы одновременно сопоставить данные МРТ-сканирования мозга с биохимическими показателями крови, артериальным давлением, индексом массы тела и возрастом участников.

В анализ вошли структурная МРТ, диффузионная МРТ, функциональная МРТ и артериальная спин-маркировка — метод, позволяющий оценить кровоток в мозге без введения контрастного вещества.

Анализ проводился отдельно для мужчин и женщин с учетом известных различий в мозговом кровотоке и гормональном фоне. В ходе исследования ученые выявили две устойчивые взаимосвязи между состоянием мозга и физиологическими показателями организма, которые получили названия «оси старения» и «метаболической оси».

Ключевым выводом стало то, что эти две оси существуют независимо друг от друга: возрастные изменения в работе мозга и процессы, связанные с нарушениями обмена веществ, представляют собой разные механизмы. Они могут развиваться одновременно, но не являются прямым следствием друг друга.

ЧТО ДЕЛАЕТ С МОЗГОМ ВРЕМЯ

Первая ось — доминирующая. Она объясняет от 66 до 78% ковариации между показателями мозга и биомаркерами в обоих датасетах. Главный вклад в нее вносит возраст.

С возрастом кора мозга истончается, теряет структурную целостность. Диффузионная МРТ фиксирует снижение фракционной анизотропии — показателя упорядоченности нервных волокон — и рост средней диффузионности, что указывает на повреждение белого вещества. Одновременно нарастает нагрузка белых гиперинтенсивностей: участков, которые видны на МРТ как светлые пятна и отражают хроническую ишемию мозговой ткани.

Сосудистые изменения не менее выражены. Авторы зафиксировали удлинение артериального транзитного времени — промежутка, за который кровь проходит от крупных артерий до капилляров мозга.

Это косвенно свидетельствует о снижении эластичности сосудов и нарастающей церебральной сосудистой дисфункции. Зоны с наибольшим удлинением транзитного времени совпадали с зонами максимального роста диффузионности, что говорит об одновременном ухудшении микроструктуры и кровоснабжения.

В биохимическом профиле «возрастной оси» выделились фолликулостимулирующий и лютеинизирующий гормоны, витамин D, креатинин, мочевина, гликированный гемоглобин и среднее артериальное давление. Все они закономерно меняются с возрастом и отражают системное старение организма: снижение функции почек, гонадальные изменения, нарастающую резистентность сосудов.

ЧТО ДЕЛАЕТ С МОЗГОМ МЕТАБОЛИЗМ

Вторая ось — метаболическая — объясняет от 12 до 15% ковариации в данных. Ее биохимический профиль разительно отличается от возрастного: высокий ИМТ, повышенное артериальное давление, уровень гликированного гемоглобина, глюкоза, инсулин, фермент АЛТ (маркер состояния печени) — и сниженный уровень липопротеинов высокой плотности (ЛПВП, или «хорошего» холестерина).

На стороне мозга эта метаболическая комбинация ассоциировалась прежде всего со снижением церебральной перфузии — мозгового кровотока. Именно кровоток оказался главным мостом между состоянием обмена веществ и состоянием мозга. Прочие структурные характеристики — толщина коры, диффузионные параметры, объемы — вносили значительно меньший вклад.

Биологическую логику этой связи авторы прослеживают через цепочку событий. Избыточный вес активирует симпатическую нервную систему и ренин-ангиотензин-альдостероновый каскад, что ведет к артериальной гипертензии. Параллельно развивается инсулинорезистентность: клетки перестают адекватно реагировать на инсулин, в тканях накапливаются липидные метаболиты, нарушается функция эндотелия. Это подавляет выработку оксида азота и усиливает сосудистый спазм. В итоге мозг получает меньше крови.

Низкий ЛПВП усугубляет картину: этот липопротеин обладает противовоспалительными и антиоксидантными свойствами, защищает эндотелий от повреждений и тормозит развитие атеросклеротических бляшек. Когда его уровень падает, сосудистая устойчивость снижается — мозг становится особенно уязвим к гипоперфузии.

Авторы подчеркнули, что метаболическая ось сохранялась даже после статистического исключения возрастного фактора из всех переменных. Это подтверждает: метаболические нарушения влияют на мозговой кровоток самостоятельно, а не через механизм старения.

ЖЕНСКИЙ МОЗГ УЯЗВИМЕЕ

Когнитивные эффекты двух осей различались как по характеру, так и в зависимости от пола участников. Люди с высокими показателями по оси старения хуже выполняли задания, связанные с когнитивной гибкостью и общим интеллектом, но при этом демонстрировали более высокие результаты в тестах на кристаллизованный интеллект — знания и навыки, накопленные в течение жизни. Такие результаты соответствуют классическим представлениям о возрастных изменениях когнитивных функций.

При этом метаболическая ось оказала заметное негативное влияние на когнитивную гибкость у женщин, тогда как у мужчин этот эффект оказался значительно менее выраженным. Участницы с более высоким метаболическим «бременем» хуже справлялись с заданиями на подвижный интеллект: решение новых задач, скорость обработки информации, переключение между правилами.

Авторы связывают это с возможной ролью половых гормонов в регуляции гематоэнцефалического барьера, эндотелиальной функции и сосудистой реактивности — всего, что одновременно чувствительно к метаболическим нарушениям. Эти данные, по мнению исследователей, могут частично объяснять более высокую распространенность болезни Альцгеймера у женщин.

МЕТАБОЛИЗМ ПОДДАЁТСЯ КОРРЕКЦИИ

В отличие от возраста метаболическое здоровье — модифицируемый фактор. Авторы ссылаются на данные о том, что снижение веса, как после бариатрической операции, так и в результате 12-месячной программы диеты и физических нагрузок, увеличивает мозговой кровоток. Часть структурных и функциональных изменений мозга, связанных с ожирением, также обратима при снижении веса.

Хроническое снижение мозгового кровотока нарушает очищение мозга от токсичных белков, провоцирует окислительный стресс и способствует накоплению бета-амилоида — предшественника патологических изменений при болезни Альцгеймера. Поддержание метаболического здоровья может замедлить или предотвратить этот каскад.

источник: Iz.ru, фото: Global Look Press/Bulkin Sergey/news.ru