Когда мы забываем, где припарковали машину или почему вошли в комнату, мы часто предполагаем, что это просто часть старения. Но новое масштабное исследование предполагает, что истинная история старения мозга начинается гораздо раньше, чем большинство из нас думало (или надеялось) — и она не следует за медленным, устойчивым скольжением, которое мы когда-то представляли.

Вместо этого мозг как бы проходит через резкие переходы, подобно тому, как поезд меняет колеи. Одно из самых важных переключений происходит, как ни удивительно, в среднем возрасте. Для большинства людей этот внезапный толчок к старению мозга происходит в возрасте 43 лет.

Сдвиг в мозге в среднем возрасте

Исследователи из Университета Стоуни-Брук изучили сканирование мозга почти 20 000 человек, опираясь на основные базы данных, такие как UK Biobank и Human Connectome Project. Используя функциональную МРТ, они проследили, как связь мозга меняется с течением времени в течение жизни человека.

Вместо того, чтобы неуклонно снижаться, стабильность сети мозга следовала сигмоиде, или S-образной кривой. Он оставался стабильным примерно до 43 лет, затем вступил в фазу быстрой дестабилизации, достигнув пика в возрасте около 66 лет, прежде чем в конечном итоге снова выровняться.

Этот средний период — в возрасте от 40 до 60 лет — стал окном особой уязвимости. Но также и обещание.

«Понимание того, когда и как именно ускоряется старение мозга, дает нам стратегические временные точки для вмешательства», — сказал Мухика-Пароди, который руководит лабораторией вычислительной нейродиагностики в Стоуни-Брук.

Уровень глюкозы замедляется, в дело вступают кетоны

Почему мозг начинает дестабилизироваться в среднем возрасте? Исследователи обратились к метаболизму в поисках ответов.

Они сосредоточились на глюкозе, предпочтительном источнике энергии для мозга. Для переработки глюкозы нейроны зависят от инсулина и специализированных транспортеров, таких как GLUT4. Но чувствительность к инсулину снижается с возрастом, особенно в мозге, что может привести к тому, что нейроны изо всех сил пытаются удовлетворить свои энергетические потребности. Исследование показало, что первые признаки дестабилизации сети мозга совпали с повышением маркеров сахара в крови, таких как HbA1c, хорошо известного показателя регуляции глюкозы.

Чтобы изучить это подробнее, исследователи сравнили изменения в мозге с паттернами экспрессии генов в мозге. Они обнаружили, что быстрее всего стареют регионы с высоким уровнем GLUT4 — того самого транспортера глюкозы, который зависит от инсулина. Другими словами, наиболее требовательные к метаболизму области мозга также наиболее уязвимы к резистентности к инсулину.

Но они также определили потенциальный путь к отступлению.

Другой транспортер, MCT2, может переправлять кетоны в нейроны. Кетоны — это альтернативные молекулы топлива, которые не требуют инсулина. Они вырабатываются естественным образом во время голодания или низкоуглеводной диеты, или могут поступать в организм с добавками. Кажется, что мозг приветствует их, когда метаболизм глюкозы дает сбой.

Это привело исследователей к ключевому вопросу: могут ли кетоны помочь стабилизировать стареющий мозг?

Кетоны спешат на помощь?

Чтобы проверить реакцию мозга на различные виды топлива, исследователи провели исследование с 101 участником. Они давали некоторым людям глюкозу, другим кетоны — каждый в количествах, соответствующих весу их тела и потребностям в калориях.

Кетоны стабилизировали коммуникационные сети мозга, но только в определенные периоды жизни.

У молодых людей (в возрасте от 20 до 39 лет) эффекты были умеренными. В среднем возрасте (от 40 до 59 лет), когда мозг подвергался метаболическому стрессу, но все еще оставался устойчивым, преимущества были наиболее выражены. У пожилых людей (от 60 до 79 лет) эффект вмешательства резко снизился.

«Размер эффекта моноэфира кетонов был на 84,62% больше, чем у самой молодой группы», — сообщают авторы. Но к 60-м и 70-м годам «размер эффекта… было меньше половины».

«Вместо того, чтобы ждать когнитивных симптомов, которые могут не проявиться до тех пор, пока не произойдет существенный ущерб, мы потенциально можем идентифицировать людей с риском с помощью нейрометаболических маркеров и вмешаться в это критическое окно», — сказал Ботонд Антал, первый автор исследования и постдокторант в Стоуни-Брук.

Эти результаты свидетельствуют о том, что лучшее время для начала борьбы со старением мозга может быть за десятилетия до того, как будет диагностирована болезнь Альцгеймера или другие нейродегенеративные заболевания.

Это призыв к переходу от реактивной медицины к профилактике — начиная с 40 лет.

«Мы определили критическое окно среднего возраста, когда мозг начинает испытывать снижение доступа к энергии, но до того, как произойдет необратимое повреждение, по сути, «изгиб» перед «разрывом», — объяснил Мухика-Пароди.

«В среднем возрасте нейроны подвергаются метаболическому стрессу из-за недостаточного количества топлива; Они борются, но они все еще жизнеспособны», — сказала она. «Поэтому, обеспечивая Альтернативное топливо в это критическое окно может помочь восстановить функцию. Тем не менее, в более позднем возрасте длительное голодание нейронов может вызвать каскад других физиологических эффектов, которые делают вмешательство менее эффективным».

Результаты предлагают не только более глубокое понимание старения, но и новый способ думать о предотвращении снижения когнитивных функций. Идея здесь не в том, чтобы обратить вспять старение, а в том, чтобы вмешаться на ранней стадии — до того, как элегантные сети мозга начнут изнашиваться.

На данный момент результаты не позволяют одобрить конкретное лечение. Это не призыв ко всем людям старше 40 лет начать пить кетоновые эфиры. Но это поднимает убедительные вопросы о метаболической гибкости мозга — и о том, когда он начинает ее терять.

«Это представляет собой смену парадигмы в том, как мы думаем о профилактике старения мозга», — сказал Антал.

Ожидается, что к 2050 году число случаев заболевания деменцией утроится, и потребность в этом актуальна. Эти результаты предлагают нечто редкое в области старения: карту, временную шкалу и окно возможностей.

Результаты исследования были опубликованы в журнале ПНАС .