Рассмотрим стареющий мозг поближе

Когда мы стареем, наш мозг теряет объем, а наши желудочки (наполненные жидкостью пространства внутри мозга) увеличиваются. Начиная со студенческих лет мы теряем приблизительно 0,2 % веса мозга в год. Темпы потери возрастают до 0,5 % в год после 70 лет. Так что даже самый здоровый мозг в 90 лет выглядит совсем не так, как мозг человека, которому нет и 20.

Как ни удивительно, «нормальная усадка» вызвана не гибелью клеток, а скорее потерей богатства межнейронных связей. Если рассмотреть под микроскопом тонкий срез коры стареющего головного мозга, мы заметим, что более старые нейроны похожи на лиственные деревья зимой. Им недостает густой листвы, так как плотность их «веток», дендритов, снижается, они теряют нейриты и шипики.

Традиционные представления о том, что ежедневно мы теряем тысячи клеток головного мозга, ошибочны. Хотя свидетельства неоднозначны, вероятно, самым удивительным за последние 20 лет стало открытие нейрогенеза у взрослого человека, то есть выяснилось, что мы не только не теряем клетки мозга, но вместо этого приобретаем их.

На прозекторском столе мозг пациента с БА выглядит как утрированная версия старческого мозга. Расширенные борозды коры зияют, желудочки увеличены, подкорковые структуры, такие как гиппокамп, сморщены. Но БА – это не крайнее проявление старения, а болезнь, поэтому ей присущ патологический характер.

Хотя мозг пациента с БА можно изучить с помощью МРТ, точный диагноз удается поставить лишь при вскрытии, рассматривая тонкие срезы мозга под микроскопом: БА подтверждается при наличии в мозге двух белков – амилоида и тау. Амилоидный белок образует липкие пятна, или «бляшки», густого вещества снаружи нейронов. Бляшки зачастую окружены погибшими или погибающими нейронами, раздувшимися аксонами и дендритами, астроцитами и микроглией (маркером воспаления). Если сделать увеличение микроскопа еще больше, мы увидим крученые волокна тау-белка, скапливающиеся внутри сохранившихся нейронов.

Каким образом амилоидные бляшки и путаные нити тау-белка взаимодействуют, вызывая симптомы БА, остается загадкой. Как правило, по мере прогрессирования БА отложения амилодного и тау-белков распространяются по мозгу, хотя, что примечательно, патологическая картина этого заболевания не всегда коррелирует с симптомами. Например, симптомы могут быть очень легкими при обширном скоплении амилоида и гибели клеток, и наоборот. Один из факторов риска для формирования амилоидных бляшек – вариация гена APOE-е4. Но ее наличие само по себе не является основанием для прогнозирования или диагностирования БА. Лишь 40 % пациентов с БА – носители этого гена, а у многих носителей болезнь так и не развивается.

Этот парадокс привел некоторых ученых к предположению, что амилоид – необходимое, но недостаточное условие для БА. Согласно одной рабочей гипотезе, при появлении амилоида тау-белок ускоряет нанесенный им ущерб. В аналогии, которой обычно пользуются, амилоид сравнивают с пулей, а тау-белок – с ружьем.

Несмотря на все свидетельства тому, что аккумуляция амилоида провоцирует «каскад» изменений, связанных с БА, методы лечения нам по-прежнему недоступны. Испытания вакцин и лекарственных препаратов, защищающих от амилоида, некогда такие многообещающие во время испытаний на грызунах и приматах, на людях провалились.

В основе изменений в ходе этого тяжелого заболевания лежат как минимум четыре взаимосвязанных биологических процесса: воспаление, окисление, дисрегуляция глюкозы и липидов – хорошо известные маркеры «заболеваний образа жизни». Если лечение для тех, кто уже страдает БА, остается недосягаемым, а о механизмах, приводящих к каскаду патологических изменений, по-прежнему ведутся споры, большинство ученых убеждено, что из каждых трех случаев деменции два можно предотвратить, изменив образ жизни.

Принцип действия: замедление болезни путем изменения образа жизни

«Каждому из нас сдали при зачатии нашу уникальную генетическую колоду карт. Важно то, как мы предпочтем разыграть ее». Эти мудрые слова произнес профессор Тони Ханнан, глава лаборатории эпигенетики и нейронной пластичности при Институте Флори в Мельбурне. В фокусе его внимания – представления о том, как гены (природа) и окружение (среда) вносят свой вклад в здоровье мозга и развитие специфических заболеваний мозга. «Мы пытаемся узнать чуть больше о сложном взаимодействии генов и среды и о том, как оно преобразуется в предрасположенность к неврологическим и психиатрическим состояниям».

Мы с Ханнаном познакомились в Оксфорде, где в период постдокторантуры он работал в комнате дальше по коридору, через несколько дверей от моей лаборатории. Наряду с признанным нейробиологом Колином Блейкмором он занялся также новым рубежом исследований в вопросе о природе, среде и пластичности мозга. В то время Ханнан работал с мышами, в ДНК которых был внедрен человеческий ген болезни Гентингтона (БГ). БГ у человека – заболевание мозга, передающееся от родителей к детям и вызывающее неконтролируемые танцевальные или отрывистые движения (хорею), деменцию и депрессию. «До сих пор болезнь Гентингтона считалась на 100 % наследственной, – напомнил мне Ханнан при недавней встрече, – но нам удалось отдалить ее дебют с помощью обогащения среды».

По сравнению с их родичами в дикой природе лабораторные животные довольствуются минималистической, отнюдь не стимулирующей жизнью, в которой есть доступ к еде, воде и материалам для гнезда. В дикой природе животные выживают, добывая пищу, многим удается ловко избегать столкновений с хищниками и преуспевать в соперничестве за ресурсы. Так что логично будет назвать лабораторных животных «бездельниками», которые, по сравнению с их дикими собратьями, ведут сидячий образ жизни, сопряженный с дефицитом когнитивных стимулов.

Для имитации жизни в дикой природе Ханнан разделил своих мышей с геном болезни Гентингтона на две группы. Половина мышей продолжала вести бездеятельное существование, а половине дали возможность жить в условиях обогащенной среды, с доступом к туннелям, лестницам, блокам, лабиринтам и вращающимся колесам. «Мы обнаружили, что это усиление сенсорной и когнитивной стимуляции, а также физической активности отдалило дебют болезни Гентингтона у мышей», – говорит Ханнан. Его поразительное открытие первым продемонстрировало преимущества обогащенного опыта и его влияния на прогрессирование БГ, некогда считавшейся «наглядным образцом генетических болезней мозга».

Ханнан указывает, что обогащенная среда для подопытных животных примерно эквивалентна образованию у людей. Ошеломляющее множество свидетельств доказывает, что у людей, учившихся в университете, упадок когнитивных функций в пожилом возрасте менее выражен, БА развивается у них с меньшей вероятностью, чем у тех, кто посвятил учебе меньше лет. Данные также указывают, что некоторые виды непростой работы (например, авиадиспетчер, финансовый аналитик, врач) потенциально защищают мозг. В одном исследовании 4182 участника, находящихся на пенсии и выполнявших ранее работу одного и того же типа, проходили обследование спустя примерно 25 лет после выхода на пенсию. Оценивались требования к интеллекту для каждого вида работы (например, умение анализировать данные, разрабатывать стратегии и цели, принимать решения, решать проблемы, оценивать информацию, мыслить творчески) наряду с когнитивным здоровьем и состоянием памяти каждого пенсионера.

У пенсионеров, работа которых предъявляла больше требований к их интеллекту, с большей вероятностью память оказывалась более сохранной после отставки, а также с большей вероятностью ее упадок был более медленным после выхода на пенсию, чем у людей, занимавшихся менее интеллектуальным трудом. Работа, учеба или интеллектуальное обогащение среды любого типа, подразумевающее постоянное мышление, анализ, решение проблем, творчество и другие сложные умственные процессы, помогает нарастить «когнитивный резерв».

К такому когнитивному резерву относится устойчивость мозга или способность справляться с ситуацией, несмотря на ущерб или дегенерацию. Профессор Яаков Стерн, один из первых сторонников этой идеи, объясняет: «У людей с большим “когнитивным резервом” патологические изменения БА возникают, однако им каким-то образом удается компенсировать этот ущерб. Они даже не желают, чтобы им диагностировали болезнь Альцгеймера, поскольку у них не наблюдается никаких симптомов, – говорит Стерн. – У некоторых людей количество нейронов и синапсов выше, и эти дополнительные структуры каким-то образом обеспечивают защиту».

Так что же остается вам, если вы не авиадиспетчер с университетским дипломом, подрабатывающий в сфере медицины? Неужели наращивать когнитивный резерв уже слишком поздно?

К счастью, ответ на этот вопрос – нет. Упадок когнитивных функций не является неизбежным, так как к интеллектуальному обогащению относится не только работа, которой заняты люди. В 2014 году в отчете Клиники Мэйо сказано, что помогает также участие в когнитивно-стимулирующей деятельности два-три раза в неделю в возрасте старше 65 лет – например, чтение книг и журналов, участие в играх, исполнение музыки, творческая, социальная и компьютерная деятельность, рукоделие. Если заниматься подобными делами два-три раза в неделю в старшем и пожилом возрасте, можно отдалить дебют деменции и склонить чаши весов в вашу пользу.

Открытие Ханнана, отчет о котором опубликовал журнал Nature в 2000 году, проложило путь сотням исследований, превозносящих достоинства физических упражнений и когнитивных задач для повышения нейропластичности и профилактики или лечения заболеваний и повреждений мозга. Ханнан надеется, что открытия в сфере нейропластичности вдохновят каждого из нас на старания защитить свой мозг от непрестанного угасания в связи с возрастом и болезнями.