СЕКРЕТ МОЛОДОСТИ: как работает «сопливый барьер»

Каролин Рут Бертоцци — американский химик, нобелевский лауреат (2022). Доктор философии, профессор Стэнфордского университета / britannica.com

Очередные эксперименты, проведенные на мышах, подсказали ученым, где искать противоядие от старости. В кровеносных сосудах мозга обнаружился белковый защитный барьер. Он-то и является своего рода «дамбой», которую атакуют волны времени. «Плотина» разрушается — мы стареем. Осталось понять, можем ли мы ее «починить».

ЛЮБОПЫТНЫЙ НОБЕЛИАТ

Автором сенсационного эксперимента является Каролин Бертоцци из Стэнфордского университета. Ее вклад в современную науку неоспорим, что подтверждает присвоенная ей ранее Нобелевская премия по химии. Изучая мозг, Бертоцци обратила внимание на одну молекулу, о которой науке до сих пор было мало что известно.

По словам Каролин, она оставалась «невидимой» для науки. Однако пытливый ум нобелиата заставил восполнить этот пробел и получше к ней присмотреться. Именно любопытство дало толчок к работе стэнфордской аспирантки Софии Ши, сосредоточившей свой научный интерес на гликокаликсе — так называется молекулярный слой, который выстилает кровеносные сосуды.

«СОПЛИВЫЙ БАРЬЕР» В КРОВЕНОСНЫХ СОСУДАХ

Формируют его муцины — крупные белковые молекулы, образующие устойчивые связи друг с другом. Муцины покрывают внутреннюю часть кровеносных сосудов по всему телу. Их скопления представляют собой наполненную водой липкую и скользкую гелеобразную субстанцию. По своему внешнему виду гликокаликс очень напоминает хорошо знакомую нам носовую слизь, которая в целом тоже выполняет защитную функцию.

Она увлажняет слизистую оболочку и задерживает пыль, аллергены, вирусы, бактерии и грибки, которые вместе с вдыхаемым воздухом пытаются пробраться в наш организм. Бертоцци предположила, что именно этот «сопливый барьер», выстилающий кровеносные сосуды мозга, стоит на пути процесса постепенной деградации внутренних органов человека.

«КРЕПОСТЬ», КОТОРОЙ НУЖЕН «РЕМОНТ»

Конечно, его нельзя назвать единственным инструментом, с помощью которого наш организм защищается от вредного воздействия старения. Но он является важнейшей составляющей целой системы защиты — гематоэнцефалического барьера, ограничивающего доступ вредных молекул из крови в мозг. Такие молекулы вызывают в мозге воспаления, которые приводят к болезни Альцгеймера и другим не менее тяжелым заболеваниям, прочно ассоциирующимся у нас со старостью.

Происходит это потому, что «сопливый барьер» разрушается. В стенах «муциновой крепости» возникают бреши, в которые устремляются постоянно атакующие мозг вредоносные молекулы. Прояснив роль муцинов, Каролин Бертоцци, естественно, задалась следующим вопросом: можно ли с помощью генной инженерии каким-то образом «отремонтировать» этот «сопливый барьер»?

ВОССТАНОВИ БАРЬЕР, И СТАРОСТЬ ОТСТУПИТ!

Ученые начали системное наблюдение за теми процессами, которые происходят с гликокаликсом в мозге лабораторных мышей. На кровеносных сосудах молодых особей слой муцинов был толстым и сочным. У старых мышей — тонким, более сухим и неоднородным. Кроме этого, у старых кровеносных сосудов появлялся дефицит муцинов определенного класса. В результате «сопливый барьер» становился более проницаемым.

У старых мышей из-за повреждения барьера начинались проблемы с обучением и памятью. Причина этих неприятностей заключалась в том, что у ферментов, которые производили муцин, была снижена активность. Как только ученые усиливали выработку этих ферментов, муциновый барьер восстанавливался, воспаление в мозге шло на убыль и мыши начинали намного лучше справляться с тестовыми заданиями.

УЧЕНЫЕ ЗАДУМАЛИСЬ О «КОНТРАБАНДЕ»

Работа, которую проделали под руководством Каролин Бертоцци ученые из Стэнфордского университета, открывает для современной медицины новые возможности. Старение — это концепция, которая применима не только к мозгу. Возрастные изменения в гликокаликсе кровеносных сосудов, скорее всего, касаются не только одного мозга, но затрагивают и другие органы.

Например, с этим может быть связано снижение с возрастом функции почек, которые отвечают за фильтрацию крови. Бертоцци планирует продолжить более тщательное изучение муцинов, поскольку полагает, что их роль в формировании гематоэнцефалического барьера может оказаться еще более активной и сложной.

С одной стороны, они не дают определенным молекулам проходить через стенки кровеносных сосудов. С другой, ученые полагают, что муцины активно оперируют молекулами — какие-то перемещают, а какие-то, напротив, исключают из оборота. Бертоцци планирует докопаться до сути этих процессов, чтобы получить возможность «контрабандой» доставлять нужные лекарства через «сопливый барьер».

Оригинальное исследование: