Nowe badanie pokazuje znacznie bardziej złożony proces. Między 50. a 75. rokiem życia w hipokampie wyraźnie ubywa mikrogleju, czyli komórek tworzących podstawowy system odpornościowy mózgu. Ich miejsce zaczynają zajmować komórki o silniejszych cechach zapalnych, przypominające te wywodzące się z obwodowego układu odpornościowego. Zmiana odbywa się po cichu, na poziomie komórkowym, ale może pomagać wyjaśnić, dlaczego z wiekiem mózg staje się bardziej podatny na przewlekły stan zapalny i choroby neurodegeneracyjne.
Strażnicy mózgu okazali się mniej stali, niż sądzono
Mikroglej można porównać do niewielkiej, stale obecnej ekipy ochronnej. Komórki te obserwują otoczenie, usuwają uszkodzone elementy, reagują na infekcje i pomagają utrzymywać właściwe warunki pracy neuronów. Powstają bardzo wcześnie, jeszcze w okresie rozwoju zarodkowego. Przez lata zakładano, że później odnawiają się już na miejscu i pozostają w mózgu przez całe życie.
Wyniki podważają ten wygodny i dość uporządkowany obraz. Naukowcy przeanalizowali tkanki hipokampa pobrane po śmierci od 40 osób bez rozpoznanych chorób neurologicznych, mających od 20 do 95 lat. Zastosowali metody pozwalające badać pojedyncze jądra komórkowe, aktywność genów, metylację DNA, dostępność chromatyny oraz trójwymiarowe ułożenie genomu.
Dzięki temu mogli sprawdzić nie tylko, czym dana komórka zajmowała się w momencie pobrania próbki, lecz także odtworzyć ślady jej pochodzenia. Właśnie te epigenetyczne podpisy ujawniły, że część komórek pojawiających się w starszym hipokampie przypomina mikroglej wywodzący się z monocytów krwi. Między 50. a 75. rokiem życia komórki powstałe we wczesnym okresie rozwoju stopniowo znikały.
Pięćdziesiątka nie uruchamia biologicznego alarmu
Badanie nie śledziło tych samych osób przez kilkadziesiąt lat. Porównywano tkanki pochodzące od ludzi w różnym wieku. Przedział od 50 do 75 lat opisuje więc okres, w którym zaobserwowano wyraźną zmianę proporcji komórek, a nie termin zapisany w biologicznym kalendarzu każdego człowieka.
Nie wiadomo również, jak szybko proces przebiega u poszczególnych osób ani co dokładnie go uruchamia. W próbkach nie znaleziono prostego przełącznika, który pewnego dnia usuwa dotychczasowy mikroglej i wpuszcza jego następców. Bardziej prawdopodobna wydaje się stopniowa przebudowa środowiska hipokampa.
To ważne, ponieważ łatwo byłoby zamienić interesujący wynik w kolejną opowieść o nagłym starzeniu mózgu. Mam wrażenie, że naukowe granice wieku coraz częściej traktujemy jak daty ważności na opakowaniu. Tymczasem biologiczne procesy rzadko respektują kalendarz z taką dokładnością. Wiek 50 lat należy tu rozumieć jako początek widocznego trendu, nie moment katastrofy.
Starzeje się cały ekosystem hipokampa
Zmiana komórek odpornościowych była tylko częścią szerszego obrazu. Z wiekiem spadała również liczba astrocytów, w tym komórek uczestniczących w regulowaniu pracy synaps. Pogarszała się kondycja komórek związanych z barierą krew-mózg, która chroni tkankę nerwową i kontroluje, jakie substancje mogą przedostawać się z krwiobiegu do mózgu.
Badacze zauważyli także stopniową erozję trójwymiarowej architektury genomu w wielu typach komórek. DNA nie leży w jądrze jak równo rozwinięta taśma. Jest zwinięte i uporządkowane w sposób, który decyduje, które fragmenty mogą zostać łatwo odczytane. Kiedy ta organizacja zaczyna się rozpadać, zmienia się regulacja genów, a wraz z nią zachowanie i tożsamość komórek.
Coraz wyraźniej widać więc, że starzenie mózgu nie sprowadza się do powolnego ubywania neuronów. Zmieniają się warunki, w których neurony funkcjonują: ochrona immunologiczna, wsparcie synaps, szczelność naczyń oraz sposób sterowania genami. To trochę jak obserwowanie miasta, w którym nadal stoją najważniejsze budynki, ale gorzej działa ochrona, transport, kanalizacja i administracja. Na pierwszy rzut oka wszystko pozostaje na miejscu. Problemy ujawniają się dopiero wtedy, gdy system zostaje mocniej obciążony.
Możliwe ogniwo między wiekiem a demencją
Wiek pozostaje największym czynnikiem ryzyka demencji, choć sam upływ czasu nie wyjaśnia, dlaczego u jednych osób rozwija się choroba, a u innych sprawność poznawcza długo pozostaje dobra. Przebudowa mikrogleju może być jednym z elementów tej układanki, ponieważ komórki o silniejszym profilu zapalnym mogą sprzyjać przewlekłemu zapaleniu obserwowanemu w chorobach neurodegeneracyjnych.
Na tym etapie nie wiadomo jednak, czy nowa populacja komórek napędza uszkodzenia, próbuje je naprawiać, czy pojawia się jako odpowiedź na inne zmiany związane z wiekiem. Badanie nie dowodzi również, że odkryty proces prowadzi bezpośrednio do choroby Alzheimera. Taką zależność mają sprawdzić kolejne prace.
Nie dostaliśmy więc nowego badania profilaktycznego, leku ani zestawu porad, które zatrzymają wymianę komórek odpornościowych. I dobrze, że naukowcy tego nie obiecują. Bardziej przekonuje mnie odkrycie mechanizmu, który dopiero trzeba zrozumieć, niż kolejna pewna recepta oparta na pierwszym interesującym wyniku.
Po pięćdziesiątce pamięć nie kończy działalności. Zmienia się jednak biologiczne otoczenie, w którym musi pracować. Być może właśnie tam, wśród znikających komórek ochronnych, słabnącej bariery i coraz mniej uporządkowanego genomu, kryje się część odpowiedzi na pytanie, dlaczego starzejący się mózg staje się bardziej podatny na choroby. Odkrycie tej zmiany nie zatrzymuje zegara. Pozwala za to dokładniej zobaczyć, co dzieje się pod jego tarczą.