Зачем мы стареем. Наука о долголетии: как продлить молодость

Снижение умственных способностей пожилых людей связывают с присутствием в воздухе мелкодисперсных взвешенных частиц и несколько совсем недавних исследований, проведенных в США и других странах. Для того чтобы подтвердить косвенные свидетельства в пользу этой гипотезы, доказать причинно-следственную связь, Финч с коллегами работают над проектом, объединяющим эпидемиологические исследования на людях и лабораторные опыты на мышах и клеточных культурах. Они хотят получить ответы на три основных вопроса: чаще ли пожилые люди, живущие в местах с большим количеством мелкодисперсных взвешенных частиц РМ2,5 в воздухе, страдают деменцией; чувствительнее ли к этому виду загрязнения носители гена ApoE е4; и, наконец, можно ли результаты наблюдений за людьми воспроизвести в контролируемых лабораторных условиях с генетически модифицированными мышами – носителями разных вариантов гена ApoE? Если это так, то ученые рассчитывают, что «будет пролит свет на возможные механизмы, стоящие за процессами в человеческом мозге».

Для статистической части проекта, анализа эпидемиологических данных, полученных на людях, Финч и его коллега из Университета Южной Калифорнии эпидемиолог Цзю-Чиуань Чэнь связались с коллективом исследователей Медицинской школы Университета Уэйк Форест в Северной Каролине. Те занимаются проектом под названием «Инициатива по изучению здоровья и памяти женщин» (Women’s Health Initiative Memory Study, WHIMS). Из предоставленной им базы данных Финч и Чэнь отобрали 3647 женщин, за здоровьем которых наблюдали с конца 1990-х. В начале наблюдений им было 65–79 лет и они не страдали нарушениями психических функций. Все женщины были американками, со всех концов США. База данных «Инициативы» содержала подробные сведения об их физических характеристиках, медицинском анамнезе, стиле жизни и поведении, а также генетический профиль каждой, в том числе какой у них вариант гена ApoE. Команда Университета Южной Калифорнии сопоставила эти данные с информацией о качестве воздуха, предоставляемой Агентством по охране окружающей среды США, и разработала математическую модель. С помощью модели ученым удалось вычислить примерное содержание мелкодисперсных взвешенных частиц РМ2,5 в воздухе в разных частях страны на протяжении десятилетнего периода, с 2000 по 2010 год, а значит, и вероятную подверженность женщин воздействию этих вредных частиц.

По мере того как части этой головоломки вставали на свои места, становилось понятно, что жительницы мест, где уровень загрязнения воздуха часто превышал допустимые в стране максимумы, намного быстрее теряли умственные способности, чем жившие в более экологически благополучных точках, и почти вдвое чаще среднего заболевали какой-либо формой деменции, включая болезнь Альцгеймера. Кроме того, для носительниц гена ApoE е4 риск заболеть был в два-три раза выше, чем с другими аллелями. «Если наши выводы можно распространить на население в целом, то загрязнение воздуха мелкодисперсными взвешенными частицами, вероятно, вызывает примерно каждый пятый случай деменции», – прокомментировал Финч.

Ну а в лаборатории он с командой подверг мышей с «подсаженными» вариантами человеческого гена ApoE воздействию точно отмеренных доз мелкодисперсных взвешенных частиц РМ2,5, собранных в воздухе загруженного шоссе неподалеку от кампуса. Константинос Сиутас из Инженерной школы того же университета придумал сложный агрегат из шлангов и фильтров, чтобы всасывать выхлопные газы и запасать их как жидкую взвесь. Затем их можно было снова превратить в аэрозоль, которым дают дышать мышам. «Гораздо лучше, чем ставить клетки на обочине, так?» – говорит Финч.

В течение 15 недель половину мышей окуривали выхлопами в среднем по пять часов в день, три дня в неделю. Другой половине – контрольной группе – позволили дышать чистым воздухом. Потом всех мышей принесли в жертву науке, а их мозги извлекли и сравнили. Исследователи обнаружили следы серьезного воспаления, вызванного микроглиальными клетками, «мусорщиками» иммунной системы мозга, которым приходилось постоянно бороться с пылинками извне. Также в большом количестве нашлись воспалительные молекулы, вырабатываемые микроглиальными клетками под названием ФНО-альфа (фактор некроза опухоли альфа). Обычно таких молекул много в мозге больных Альцгеймером, их связывают с потерей памяти. Как и у мексиканских собак Лилиан Кальдерон-Гарсидуэньяс, у мышей Финча появилось множество бета-амилоидных бляшек. Чтобы точнее узнать, что творится на молекулярном уровне, ученые вырастили иммунные клетки мышиного мозга в чашках Петри и также подвергли их воздействию выхлопных газов.