Это исследование перевернуло устоявшиеся представления и показало, насколько сложным и, возможно, уникальным для человека является процесс старения мозга. Уникальность нашего мозга в том, что в процессе старения организма получает подкрепление в виде иммунных клеток из крови.

Долгое время считалось, что иммунная система головного мозга существует независимо от остальной части тела, имея собственные специализированные иммунные клетки и гематоэнцефалический барьер, ограничивающий проникновение веществ в мозг.

Теперь исследователи из Стэнфорда* обнаружили, что старение приводит к значительному притоку иммунных клеток в мозг. Это открытие не только переворачивает существующие представления, но и может открыть новые пути лечения неврологических заболеваний.

Проанализировав генетические данные тысяч людей, за некоторыми из которых наблюдали в течение нескольких десятилетий, команда показала , что у людей со специфическими клонами иммунных клеток, возникшими из мутировавших стволовых клеток крови, вероятность развития болезни Альцгеймера была значительно ниже, чем у других, — это намекает на то, что эти клетки могут взаимодействовать с мозгом.

Команда исследователей показала, что некоторые из этих мутантных клеток каким-то образом могут проникать в мозг. Хотя задействованные мутации — известные как клональный гемопоэз неопределенного потенциала — затрагивают лишь меньшинство людей, это открытие заставило исследователей задуматься, происходит ли подобный приток иммунных клеток в более широком популяциях стареющих людей.

Эта идея противоречила убеждениям многих других, которые считали, что специализированные иммунные клетки мозга, называемые микроглией, присутствуют в мозге с рождения и что никакие другие иммунные клетки не мигрируют в него.

«Микроглия - это специализированные клетки-чистильщики, наводящие порядок в мозгу, нервные клетки которого за десятилетия своей работы создают буквально горы белкового и клеточного мусора, включая будущие бляшки и сети Альцгеймера. По сути своей это макрофаги - клетки иммунной системы, поглощающие и утилизирующие всевозможные ненужные и вредные объекты как в русле крови, так и на местах в органах. Но если во всех остальных местах макрофаги, как и положено клеткам иммунной системы, происходят из предшественников в костном мозгу, то родословная стандартной микроглии совсем не обычная. Они родом из... желткового мешка раннего эмбриона, откуда они переползают в мозг и там продолжают постепенно размножаться, обновляя свой состав по мере гибели перетрудившихся бойцов. Однако уже было известно, что у лабораторных животных после травматических повреждений мозга состав микроглии пополняется иногда и извне, из русла крови. Моноциты из крови, перемещаясь через гематоэнцефалический барьер, начинают трудиться бок о бок с микроглией, хотя никогда полностью не принимают форму настоящих микроглиальных клеток», - рассказывает ученый, генетик Дмитрий Прусс.

И у людей обнаружилось что-то подобное. К старости в наших стволовых клетках костного мозга накапливаются мутации, и потомки кроветворных клеток с предраковыми или онкологическими мутациями, помогающими клеткам лучше делиться и выживать, постепенно образуют клоны, захватывающие львиную долю клеток крови. Это грозит многими неприятными последствиями, на первом месте из которых, конечно, рак крови. Так вот макрофаги с типичными мутациями этих клонов обнаружились и в мозгу, то есть наверняка сумели преодолеть гематоэнцефалический барьер и начать размножаться на новом месте. И даже не просто размножаться, а играть там полезную роль, помогая поддерживать чистоту и понижая риск Альцгеймера.

Ученые доказали, что часть микроглиальных клеток, по репертуару работающих генов ничем не отличающихся от стандартных, произошли не из желточного мешка эмбриона, а от моноцитов крови взрослого человека. "Новые" микроглиальные клетки начинают появляться в зрелом возрасте, а после 50-60 лет жизни "старые" клетки эмбрионального происхождения уже ни на что не годятся и исчерпывают свой потенциал обновления. Их место занимают мигранты из крови. Как положено мигрантам, прибывшие первыми имеют преимущество и забирают непропорционально большую долю рабочих мест, но ручеек миграции не иссыхает.

Новая микроглия оказывается даже работоспособнее старой, особенно если произошедшие в ней мутации помогают работе митохондрий и так стимулируют энергетический баланс клеток. Но у активности новой микроглии есть и оборотная сторона - усиление нейровоспалительных процессов, способных повредить деликатную оболочку нейронов, как, например, при рассеянном склерозе.

“Данные получены на реальных мозгах умерших людей, некоторые из которых прожили до преклонного возраста. Но при этом после примерно 50 лет для нормальной работы мозга, заложенной по плану системы, микроглии больше не хватает, и приходится привлечь аварийную запасную систему,  у других видов предназначенную для случаев травм или тяжёлых болезней мозга. И к 70 годам эта запасная система начинает обеспечивать 100% потребностей”, - поясняет ученый, генетик Дмитрий Прусс.

Как можно использовать это открытие на практике? Например, исследователи могли бы представить себе создание иммунных клеток , способных расщеплять агрегаты амилоида и тау-белка, связанные с нейродегенеративными заболеваниями, и затем доставлять их людям в качестве профилактической меры до того, как эти агрегаты начнут накапливаться.

Поскольку многие микроглиальные клетки у стареющих людей, по-видимому, происходят из стволовых клеток крови, это открытие также открывает новое направление исследований того, как факторы, влияющие на клетки крови или костного мозга, могут воздействовать на мозг.

*Организация внесена в перечень нежелательных в России.