W pewnym wieku mózg zaczyna się szybciej starzeć

Starzenie się jest stopniowym procesem. Jednak jeśli chodzi o mózg, to proces ten w pewnym momencie życia przyspiesza. Degradacja złożonych sieci neuronowych nabiera tempa około 44 roku życia. Ale według naukowców proces ten można spowolnić.

Starzenie się mózgu podąża wyraźną, ale nieliniową trajektorią z krytycznymi punktami przejściowymi. Badania przeprowadzone przez międzynarodowy zespół naukowców pod kierunkiem Lilianne R. Mujica-Parodi ze Stony Brook University wykazały, że około 44 roku życia procesy starzenia się mózgu przyspieszają, aż do około 67 urodzin. Następnie starzenie się mózgu zaczyna zwalniać.

Wyniki oraz opis badań ukazał się na łamach pisma „PNAS” (DOI: 10.1073/pnas.2416433122).

Starzenie się mózgu przyspiesza

Naukowcy do swoich wniosków doszli po analizie danych z funkcjonalnego rezonansu magnetycznego (fMRI) 19 300 osób. Ten rodzaj obrazowania wizualizuje aktywność mózgu, pomagając badaczom określić, które jego części są aktywne, a które wydają się być w stanie zaniku, a po wielokrotnym wykonaniu, kiedy zanikają całkowicie. Analizując skany badacze skupili się na komunikacji między różnymi obszarami mózgu. Ich odkrycia pokazały, że te sieci neuronowe ulegają szybszej degradacji w okolicy 44 roku życia, a proces ten przyspiesza aż do około 67 roku życia. Badacze wskazują, że odpowiedzialna za to jest utrata energii przez neurony, co wpływa na sygnalizację w mózgu.

– Dokładne zrozumienie, kiedy i w jaki sposób przyspiesza starzenie się mózgu, daje nam strategiczne punkty czasowe dla podjęcia interwencji – powiedziała Mujica-Parodi. – Zidentyfikowaliśmy krytyczne okno wieku średniego, w którym mózg zaczyna doświadczać spadku dostępu do energii. W wieku średnim neurony są metabolicznie zestresowane z powodu niewystarczającej ilości paliwa. Dlatego zapewnienie alternatywnego paliwa w tym krytycznym oknie może pomóc przywrócić powoli tracone funkcje – dodała.

Naukowcy przeanalizowali również to, co działo się w mózgu na poziomie molekularnym podczas przyspieszonego procesu starzenia. Doprowadziło ich to do wniosku, że neuronalna insulinooporność była głównym czynnikiem napędzającym przyspieszone starzenie się mózgu.

Porównując biomarkery metaboliczne, naczyniowe i zapalne, odkryli, że zmiany metaboliczne poprzedzały zmiany naczyniowe i zapalne. Analizy ekspresji genów dodatkowo powiązały zależny od insuliny transporter glukozy GLUT4 i białko transportu lipidów APOE (znany czynnik ryzyka choroby Alzheimera) z tymi wzorcami starzenia. Te same analizy ekspresji genów zidentyfikowały również białko, określane jako MCT2, które transportuje ketony w mózgu i potencjalnie może go chronić przed szybszą degradacją, co sugeruje, że zwiększenie zdolności mózgu do wykorzystywania ketonów — alternatywnego paliwa mózgowego, które neurony mogą metabolizować bez insuliny — może być korzystne.

Ketony

Ketony to związki chemiczne wytwarzane w wątrobie w wyniku rozkładu tłuszczów. Powstają podczas niedoborów glukozy i pełnią funkcję alternatywnego źródła energii, gdy dostępność glukozy jest ograniczona. Mózg normalnie wykorzystuje glukozę jako paliwo, ale w razie potrzeby może wykorzystać ketony.

Odkrycie MCT2 zainicjowało kolejne analizy, w których naukowcy porównali podawanie indywidualnie dawkowanej i dopasowanej kalorycznie glukozy i ketonów 101 uczestnikom w różnym wieku. U badanych wykonano następnie obrazowanie fMRI. Okazało się, że w przeciwieństwie do glukozy, ketony skutecznie stabilizowały pogarszające się sieci neuronowe, ale ich efekty różniły się znacząco w zależności od wieku badanej osoby. Ketony wykazały umiarkowane korzyści u młodych dorosłych (20–39 lat), duże korzyści u osób w okresie „stresu metabolicznego”, czyli w średnim wieku (40–59 lat), ale miały mały wpływ u starszych osób (60–79 lat), gdy destabilizacja sieci osiągnęła maksymalne przyspieszenie.

Mujica-Parodi i współautorzy stwierdzili, że te odkrycia mogą zrewolucjonizować podejście do zapobiegania związanemu z wiekiem pogorszeniu funkcji poznawczych i chorobom neurodegeneracyjnym, takim jak choroba Alzheimera.

Badania sugerują, że interwencja metaboliczna, czy to poprzez podejście dietetyczne, takie jak dieta ketogeniczna, czy suplementy, może być najskuteczniejsza, gdy rozpocznie się ją w wieku 40 lat, na długo przed pojawieniem się objawów poznawczych. – To stanowi zmianę paradygmatu w sposobie myślenia o zapobieganiu starzeniu się mózgu. Zamiast czekać na objawy poznawcze, które mogą nie pojawić się, dopóki nie wystąpią znaczne uszkodzenia, możemy potencjalnie zidentyfikować osoby zagrożone za pomocą markerów neurometabolicznych i interweniować w tym krytycznym okresie – powiedział Botond Antal ze Stony Brook University, współautor publikacji.

W obliczu szybkiego starzenia się populacji na świecie i prognozowanego potrojenia przypadków demencji do 2050 r., te spostrzeżenia dotyczące czasu i mechanizmów starzenia się mózgu dają nową nadzieję na strategie zapobiegawcze, które mogłyby utrzymać zdrowie poznawcze w późniejszym okresie życia.

Źródło: Stony Brook University, IFLScience, fot. Natasha Connell/ Unspalsh