Az öregedés biológiai alapjai

Egy nemzetközi kutatócsoport feltárt egy idegélettani folyamatot, ami az öregedés idegrendszeri hatásainak hátterében állhat.

Az idősödés egy sor, a szervezetet érintő változással jár együtt és ezek bizony az agyat sem kímélik. Ezek az elváltozások akár makrostrukturális szinten is megjelenhetnek, például az agykamrák térfogata megnövekedhet, a szürkeállomány mennyisége pedig ezzel párhuzamosan lecsökkenhet. Egyes vizsgálatok arra is találtak bizonyítékot, hogy az emlékezeti folyamatokban központi szerepet játszó hippokampuszban zajló idegsejtképződés (neurogenezis) lecsökken, illetve az agyban immunfolyamatokat ellátó sejtek, a mikrogliák aktivitása fokozódik. Ezek a változások viselkedéses szinten például a figyelmi és emlékezeti funkciók enyhe leromlásában nyilvánulhatnak meg.

Hogy ez miért történik így, az egyelőre nem világos. Elképzelhető, hogy az idegrendszer sejtjeinek működése az idő előrehaladtával magától megváltozik, viszont számos eredmény mutat arra, hogy mindez külső forrásból indul ki. A vérben keringő jelátvivő molekulák (citokinek) mennyisége jelentősen megnövekszik az öregedés folyamán, néhány kísérlet eredménye pedig egyenesen ok-okozati kapcsolat meglétére utal a citokinek mennyisége és az idegrendszert érintő változások között (pl.: idős egerek vérének átömlesztése lecsökkentette a neurogenezist fiatal állatokban). Úgy tűnik tehát, hogy a vérben lévő citokinek okozzák az öregedés idegrendszeri hatásainak legalább egy részét, viszont nagy kérdés, hogy hogyan lehetséges ez, ugyanis a citokinek mérettartományába eső molekulák agyba jutását az ún. vér-agy gát általában megakadályozza. Ezt a kérdést próbálta megválaszolni egy nemzetközi kutatócsoport.

A vér-agy gátat az agyi kapillárisokat kialakító ún. endotheliális sejtek, illetve még néhány más sejttípus alkotja. A kutatók arra a feltételezésre alapozták az első vizsgálatokat, hogy az endotheliális sejtek működése valami módon megváltozik, esetleg átengedik a citokineket vagy maguk termelnek valami jelzőmolekulát a citokinek hatására, ami már eljuthat az idegszövethez. Egerekből származó endotheliális sejtek génexpresszióját vizsgálták, vagyis azt, hogy milyen fehérjék fejeződnek ki a sejtekben. Az idős egerekben jelentősen megnövekedett a citokin-receptorok, vagyis a citokinek hatásait közvetítő sejtfelszíni molekulák mennyisége, ami arra utal, hogy a citokinek markánsabb hatást képesek kifejteni az idős állatokban ezekre a sejtekre.

A kutatók egy sor további vizsgálatot végeztek emberektől és egerektől származó mintákon, amik azt mutatták, hogy az endotheliális sejtekben egy bizonyos fehérje, a VCAM1 kifejeződése korrelál legmegbízhatóbban a korral. Ebből arra következtettek, hogy a vérben keringő citokinek receptoraikon kötve fokozzák a VCAM1 kifejeződését az endotheliális sejtekben, amit részben alá is támasztottak, mivel idős egerek vérének átömlesztése növelte a VCAM1 mennyiségét fiatal egerekben. A korábban említett kutatások eredményeit is megerősítették: az idős állatok vére valóban aktiválta a mikrogliákat és lecsökkentette a neurogenezist a fiatal állatokban. Hogy fény derüljön van-e mindebben valós szerepe a VCAM1-nek, olyan egereken végezték el a vérátömlesztést, amelyek endotheliális sejtjei nem voltak képesek kifejezni ezt a fehérjét. Ezekben az egerekben nem aktiválódtak a mikrogliák és nem csökkent a neurogenezis mértéke. Ezen túl, a VCAM1 elleni antitest idős egerekbe juttatása mérsékelte az említett idegrendszeri változásokat, sőt ezek az idős állatok különböző emlékezeti feladatokon is jobban teljesítettek, mint kortársaik. Az antitest elvileg hozzáköt a VCAM1-hez, ami így nem tud hatást kifejteni az idegszövet sejtjeire.

gen_citokin
A citokinek receptoraikhoz kötve változtatják meg a célsejt génexpresszióját, ami végső soron valamilyen működésbeli változást eredményez. Az endotheliális sejteknél például úgy tűnik, hogy a VCAM1 termelését váltják ki az öregedés során megjelenő citokinek.

Az eredmények szerint tehát a vérben keringő citokinek az endotheliális sejteken lévő receptorok aktiválása révén megváltoztatják a sejtek génkifejezését: fokozódik bennük a VCAM1 átírása. A VCAM1 egyelőre ismeretlen mechanizmus révén aktiválja a mikrogliákat és csökkenti a neurogenezist a hippokampuszban, ami végső soron az öregedéshez köthető változásokhoz vezet. Ahogy az lenni szokott, az új ismeret új kérdéseket szül. Vajon a VCAM1 hatásának ellensúlyozása embereknél is megvédené a kognitív képességeket az öregedéstől? Esetleg az öregedéssel asszociált idegrendszeri zavarok kialakulásának kockázatát is lecsökkenthetné?

Ez az írásom az Élet és Tudomány 2019/30. számában jelent meg.

Források:

https://www.nature.com/articles/s41591-019-0440-4
https://www.nature.com/articles/s41583-019-0190-9