«Апостериори»: Клетки костного мозга могут заменять иммунные клетки мозга по мере старения человека

Новости науки и технологий

Поддержите «Эхо», если вы не в России

Учёные обнаружили, что у пожилых людей клетки, происходящие из костного мозга, проникают в головной мозг и пополняют популяцию микроглии. В некоторых исследованных образцах такие клетки составляли большую часть микроглии. Результаты работы опубликованы в журнале Nature.

Микроглия – это иммунные клетки центральной нервной системы. Они удаляют повреждённые клетки и клеточный мусор и участвуют в поддержании нормальной работы нервной ткани. Считалось, что микроглия появляется в мозге ещё во время эмбрионального развития, а затем её популяция поддерживается главным образом за счёт деления уже находящихся там клеток.

Такая модель хорошо подтверждена экспериментами на мышах. Клетки микроглии у них происходят от предшественников, которые заселяют мозг ещё на ранних этапах развития эмбриона. Во взрослом организме клетки из крови обычно вносят лишь небольшой вклад в поддержание этой популяции. Однако для человека происхождение микроглии в пожилом возрасте изучено значительно хуже. Ранее уже появлялись данные о том, что клетки костного мозга могут проникать в человеческий мозг, но было неизвестно, насколько распространён этот процесс.

Чтобы проследить происхождение клеток, авторы новой работы разработали метод, основанный на соматических мутациях, которые клетки постепенно приобретают в течение жизни. Если одна из стволовых клеток костного мозга начинает активно размножаться, возникшие от неё клетки наследуют накопленные ею мутации. Набор таких мутаций можно использовать как своеобразную естественную метку, позволяющую проследить происхождение клеток.

Исследователи определяли такие мутации в клетках крови, а затем искали их в посмертных образцах мозга тех же людей. Клетки тех же клонов были обнаружены в мозге у всех исследованных таким способом пожилых людей. Это означает, что клетки, происходящие от кроветворных стволовых клеток костного мозга, способны проникать в мозг даже без трансплантации или специально вызванного повреждения его тканей.

Затем учёные попытались выяснить, что происходит с этими клетками после проникновения в мозг. Анализ отдельных клеточных ядер показал, что они приобретают характеристики микроглии и становятся практически неотличимы от клеток, находившихся в мозге изначально. В исследованных образцах в среднем около трети микроглии относилось к клонам, пришедшим из костного мозга. У двух человек эта доля превышала 85%, а в одном случае достигала примерно 93%.

Дополнительное подтверждение исследователи получили благодаря человеку, которому за 22 месяца до смерти пересадили костный мозг. Генетические различия позволили отличить клетки донора от собственных клеток организма. Донорские клетки обнаружились среди микроглии в нескольких областях мозга и уже обладали характерными для неё признаками. Таким образом, клетки костного мозга, вероятно, способны приобретать микроглиальный фенотип менее чем за два года.

Судя по полученным данным, этот процесс становится более выраженным с возрастом. Клетки костномозгового происхождения удалось обнаружить в ткани мозга уже у человека в возрасте 73 лет. При этом у людей старше 80 лет их вклад в популяцию микроглии в среднем был выше. Авторы предполагают, что с возрастом клетки из костного мозга постепенно пополняют существующую популяцию микроглии.

Исследователи также обнаружили неожиданную связь этого процесса с болезнью Альцгеймера. Они проанализировали генетические данные более 20 тысяч человек и изучили клональный гемопоэз – состояние, при котором отдельные кроветворные стволовые клетки образуют особенно крупные клоны. Наличие большинства типов клонального гемопоэза оказалось связано с меньшей вероятностью болезни Альцгеймера. В группе с посмертно подтверждёнными признаками заболевания вероятность болезни у людей с клональным гемопоэзом была примерно вдвое ниже. Однако пока это только статистическая связь, и результаты не доказывают, что проникновение клеток костного мозга защищает мозг от болезни Альцгеймера.

В дальнейшем обнаруженный механизм потенциально можно использовать для лечения заболеваний центральной нервной системы. Если клетки костного мозга способны естественным образом проникать в мозг и становиться похожими на микроглию, теоретически их можно модифицировать таким образом, чтобы они выполняли терапевтические функции. Это могло бы позволить доставлять в мозг необходимые молекулы или изменять свойства его иммунных клеток без предварительного уничтожения существующей микроглии. Пока подобное применение остаётся предположением, но авторы считают естественное пополнение микроглии возможной основой для новых методов клеточной терапии заболеваний мозга.