Интересная жизнь стимулирует в мозге активность гена, который успокаивает нейроны и тем самым защищает их от деградации.

С возрастом увеличивается риск болезни Альцгеймера и других психоневрологических заболеваний, которым свойственна деменция — так называют стойкое ослабление психических функций, от эмоций до памяти и способности к обучению. Однако не все люди одинаково подвержены деменциям. Считается, что один из факторов, позволяющих противостоять ослаблению когнитивных способностей — это умственная работа. То есть у человека,  жизнь которого протекала не в однообразной рутине и который до старости сохранил любовь к интеллектуальным досугам, меньше вероятности впасть в старческое слабоумие. Это подтверждается не только в наблюдениях за людьми, но и в экспериментах с животными.

(Иллюстрация: Ars Electronica / Flickr.com) 

Умственные усилия и сопротивление деменции должен связывать какой-то механизм. Мы часто слышим, что разнообразные стимулы, которые заставляют мозг напрягаться, способствуют формированию новых нейронных цепочек: между нейронами появляются новых контакты-синапсы, и пути передачи и обработки сигналов становятся более разнообразными. Насыщенная информационная жизнь защищает нейроны от деградации. Но жизнь любой клетки зависит от того, какие гены в ней активны и когда именно они активны.

Сотрудники Массачусетского технологического института пишут в Science Translational Medicine, что разнообразные умственные занятия стимулируют в мозге активность гена MEF2, и именно благодаря им нейроны сопротивляются угасанию, а мозг в целом — деменции. Ген MEF2 кодирует белок, который относится к транскрипционным факторам, то есть он сам влияет на активность множества других генов. Сначала про MEF2 знали только то, что он помогает сформироваться сердечной мышце во время эмбрионального развития. Потом оказалось, что он также играет большую роль в развитии нервной системы и функционировании нейронов. MEF2 управляет генами, кодирующими белки ионных каналов, а как мы знаем, работа нейронов полностью завязана на ионные каналы: пропуская ионы то на наружную сторону мембраны, то на внутреннюю, ионные каналы меняют её электрические свойства и тем самым помогают запустить электрохимический импульс.

Исследователи сравнили активность MEF2 и тех генов, которые от него зависят, более чем у тысячи человек. И у тех, кто сильнее сопротивлялся распаду психических функций, активность MEF2 и подведомственных ему генов была заметно выше. Если говорить о работе MEF2 в пределах одного мозга, то у «деменциеустойчивых» людей MEF2 работал сильнее всего в группах возбуждающих нейронов префронтальной коры. Возбуждающие нейроны побуждают другие нейроны к активности (в отличие от ингибирующих, которые действуют как успокоительное), а префронтальная кора, как известно, занимается высшими когнитивными функциями. Можно предположить, что MEF2 в возбуждающих нейронах помогает префронтальной коре сохранять рабочую форму.

Результаты, полученные на образцах человеческого мозга, подтверждали эксперименты с мышами. Мышей держали либо в пустой клетке без игрушек, либо в клетке с беличьим колесом и игрушками, которые к тому же меняли каждые несколько дней. Как можно догадаться, у мышей, живших в клетке с игрушками, MEF2 в нейронах мозга был более активен, а сами мыши лучше обучались чему-то новому. Если же MEF2 у животных отключали, то даже разнообразная обстановка в клетке не помогала мышам оставаться памятливыми и умными. А если у мышей ещё в молодости искусственно стимулировали активность MEF2, то с возрастом у них появлялось меньше скоплений белка тау в нервной ткани. С белком тау связаны болезнь Альцгеймера и другие психоневрологические расстройства, приводящие к деменциям — скопления тау токсичны и вызывают гибель нейронов. То есть MEF2 подавлял формирование опасных белковых отложений в нервной ткани.

При этом, что важно, чем активнее был ген MEF2, тем спокойнее вели себя нейроны, а без MEF2 они становились, наоборот, гипервозбудимыми. Известно, что на ранних стадиях нейродегенеративных расстройств нейроны начинают лихорадочно работать. Вероятно, MEF2 защищает от разных форм деменции тем, что не даёт возбуждающим нейронам перерабатывать и перенапрягать нейронные цепочки, которые от них зависят. (Вообще, сверхвозбудимость нейронов — общая проблема не только для нейродегенеративных болезней, но и для других психоневрологических расстройств, вроде шизофрении и аутизма.)

Ген MEF2 влияет не только на гены ионных каналов, и прежде чем придумывать лекарство от деменции, которое действовало бы на MEF2, нужно изучить, как меняющаяся активность MEF2 влияет на разные клеточные процессы. Заодно было бы любопытно выяснить, как именно разнообразная жизнь передаётся на молекулярно-генетические процессы, или, иными словами, какие физиологические, биохимические, молекулярные сигналы связывают умственные усилия и тот кусок ДНК, в котором закодирован ген MEF2.