Старение головного мозга

Старение – это патологический процесс, который затрагивает все системы организма. Но, пожалуй, самые драматичные и заметные изменения с возрастом происходят в мозге. Поскольку он является центром управления всем телом, мышлением, памятью, эмоциями, поведением. Когда мозг начинает «давать сбои», это отражается на работе всех органов и тканей, на нашем самочувствии и качестве жизни. Давайте разберемся, что же происходит с мозгом при старении и почему эти процессы так влияют на здоровье и долголетие всего организма.

 

Начиная примерно с 40 лет, мозг «сжимается» на 5% каждое десятилетие, а после 80 лет этот процесс ускоряется.

 

Первое, что бросается в глаза при взгляде на мозг пожилого человека с помощью томографа – это уменьшение его объема и массы. В общей сложности, к 80 годам теряется около 20% объема мозговой ткани по сравнению с 20-летним возрастом. Со структурной точки зрения, при старении наблюдается атрофия серого и белого вещества, расширение желудочков мозга.

На микроскопическом уровне в нейронах накапливается липофусцин, формируются нейрофибриллярные клубки (из агрегатов некоторых белков), а между нейронами – сенильные бляшки, состоящие из сбившихся в кучу пептидов-амилоидов. На клеточном уровне происходит изменение активности генов, укорочение концов хромосом. Хотя нейроны не делятся, концы хромосом способны обламываться с возрастом, например, под действием свободных радикалов. В нейронах также происходит повреждение митохондриальной ДНК и нарушение функций митохондрий. В результате накапливаются окисленные свободными радикалами и поврежденные молекулы, снижается эффективность утилизации внутриклеточного мусора.

Накопившиеся «отходы» жизнедеятельности, такие как липофусцин, содержат поврежденные и неработающие структуры клетки. Это «пигмент старения», который окрашивает нейроны в коричневый цвет и снижает их функциональность. «Мусор», засоряющий стареющий мозг – это агрегаты окисленных и дефектных белков, фрагменты окисленных внутриклеточных мембран. С возрастом из-за дефектных митохондрий в нейронах все больше образуются свободные радикалы – молекулы с неспаренным электроном, которые и повреждают мембраны, ДНК и особенно белки. Окисленные белки теряют нормальную структуру, склеиваются друг с другом, образуя токсичные сгустки-нейрофибриллы. При старении в мозге откладываются различные аномальные белки – альфа-синуклеин, тау-белок, TDP‑43. Они нарушают связи между нейронами, вызывают воспаление и в конце концов приводят к гибели клеток.
 

Белковый «мусор» не менее опасен, когда он накапливается внеклеточно, в пространстве между нейронами. Самый известный пример – бляшки из бета-амилоида, которые образуются при болезни Альцгеймера.

Биохимические изменения при старении затрагивают различные системы передачи химических сигналов между нейронами – холинергическую, моноаминовую, а также нейрогормоны. Это приводит к нарушению баланса нейромедиаторов и передачи сигналов в мозге.
 

Наблюдаются электрофизиологические изменения в работе нейронов – сдвиги порога потенциала действия, снижение его силы и скорости проведения. Постоянство количества кальция в клетках нарушается за счет изменений в работе ионных каналов (белков на поверхности клеток, митохондрий и цистерн эндоплазматической сети, через которые кальций пересекает мембранный барьер) и кальцийсвязывающих белков. Пространство между нейронами в норме заполнено внеклеточным матриксом (ВКМ). От того, насколько эта инфраструктура нашего «города» под названием мозг удобна, безопасна и динамична, зависит благополучие и активность его обитателей.

 

Долгое время ученые думали, что ВКМ – это просто пассивный наполнитель между нейронами, в крайнем случае направляющий рост нейронов или помогающий проводить сигналы вдоль нервного волокна. Но сейчас стало ясно, что это не так. ВКМ – живая и активная среда, которая не только поддерживает нейроны физически, как каркас, но и постоянно общается с ними сигналами через особые рецепторы на поверхности клетки, которые способны связываться с фрагментами внеклеточного матрикса, передавая сигналы о его жесткости внутрь клетки. Молекулы ВКМ влияют на рост, выживание, подвижность нейронов, на образование новых связей между ними (синапсов).
 

Но с возрастом в инфраструктуре мозга появляются поломки. Некоторые молекулы ВКМ окисляются, слипаются между собой – как если бы дороги покрылись трещинами и ямами. Другие компоненты матрикса становятся жесткими – будто каналы и трубы забились. В жесткости внеклеточного матрикса основную роль играют «быстрые углеводы», которые в виде добавленного сахара или крахмалистых продуктов попадают в организм, резко повышая уровень сахара в крови. В результате нейронам становится труднее получать питание, сигналы, расти и образовывать новые контакты.
 

Помимо нейронов, в мозге есть другие клетки – глии, которые – обслуживающий персонал многомиллиардного города. Они непрерывно взаимодействуют с ВКМ: строят его, перестраивают, убирают поврежденные молекулы. Но с возрастом из-за повышения жесткости и прочих изменений матрикса клетки глии начинают хуже справляться со своими функциями: они теряют подвижность, меньше поддерживают нейроны, могут даже начать бунтовать и повреждать их.
 

Получается порочный круг: повреждения ВКМ нарушают работу нейронов и глии, а нездоровые нейроны и глия, в свою очередь, не могут поддерживать матрикс в рабочем состоянии. В результате когнитивные способности мозга снижаются, растет риск нейродегенерации.
 

Мозг стареет в прямой взаимосвязи со старением организма, а не только по своим «внутренним» причинам. В крови пожилых людей и животных накапливаются факторы, способствующие старению мозга. К ним относятся провоспалительные цитокины и хемокины, компоненты иммунной системы. Эксперименты показали, что переливание старой крови молодым мышам ускоряло старение их мозга. В то же время, в крови молодых есть факторы, обладающие омолаживающим действием на мозг. Введение молодой плазмы или крови старым мышам улучшало когнитивные функции, нейрогенез, состояние сосудов. Многие из этих факторов уже идентифицированы, на модели мышей, конечно. Физические упражнения и ограничение калорий способны омолаживать стареющий мозг за счет выработки особых молекул, попадающих из мышц и других тканей в кровь и положительно влияющих на нервные клетки. Направленное воздействие на факторы старения и омоложения в крови представляется перспективным подходом для профилактики и лечения возрастного снижения когнитивных функций. Сочетание введения «омолаживающих» молекул и блокирования «состаривающих» факторов в будущем может помочь поддерживать здоровье мозга в пожилом возрасте.
 

Как следствие перечисленных процессов, с возрастом в мозге уменьшается пластичность нейронов и их связей, нарушается образование новых нервных клеток, развивается нейровоспаление, ухудшается состояние сосудов мозга. Все эти возрастные изменения в итоге способствуют нарушению когнитивных функций и повышают риск развития нейродегенеративных заболеваний, таких как болезнь Альцгеймера. Но не все так безнадежно!

 

Образ жизни может существенно замедлить старение мозга. Это, как если бы городские власти и жители объединились, чтобы поддерживать инфраструктуру в порядке. Новые исследования показывают: образ жизни может если не остановить, то существенно замедлить старение мозга в целом.

 

Что же нужно делать? Во-первых, правильно «кормить» мозг – избегать пищи, богатой сахаром и вредными трансжирами (первые повреждают матрикс, а вторые «засоряют» клетку), и налегать на полезные продукты: овощи, ягоды, орехи, жирную рыбу. А еще периодически устраивать разгрузочные (постные) дни для мозга – как генеральную уборку в городе.
 

Во-вторых – постоянно давать телу физическую нагрузку, тем самым заставляя работать и мозг. Это как ремонтировать дороги, строить новые здания. Любая активность – умеренный бег, плавание, танцы, даже просто ходьба – заставляет клетки мозга «шевелиться», улучшает кровоснабжение, помогает обновлять матрикс.
 

В-третьих – обогащать «культурную жизнь» мозга. Учиться новому, получать впечатления, общаться – все это стимулирует нейроны создавать новые связи, а глии – активнее благоустраивать среду вокруг них.
 

И наконец – оберегать мозг от вредных воздействий, поддерживать в нем «экологическое равновесие». Избегать стрессов и травм, высыпаться, дышать свежим воздухом, общаться с приятными людьми. Следить за здоровьем сосудов, уровнем сахара и давления – ведь от этого зависит, насколько хорошо «город» мозга снабжается всем необходимым.
 

Да, наш удивительный мозг стареет – как и любой другой орган. Но мы в силах поддержать его, сохранить как можно дольше молодым, гибким, активным – в том числе и заботясь о «городской среде» вокруг нейронов, о внеклеточном матриксе. И тогда внутренний «мегаполис» будет процветать и радовать нас своей работой до глубокой старости!
 

Еще одна горячая точка стареющего нейрона – митохондрии, клеточные электростанции. С возрастом эти крошечные органеллы «ржавеют» – в них накапливаются мутации ДНК, окисленные липиды и белки, нарушается работа дыхательной цепи. Именно в митохондриях образуется больше всего свободных радикалов, из-за употребляемых в пищу избыточных холостых калорий. Эти свободные радикалы и повреждают упомянутые структуры митохондрий. В итоге нейроны недополучают энергию и становятся более уязвимыми к стрессу.
 

Но проблемы возникают не только внутри тканей мозга, но и снаружи – в системе их кровоснабжения. С возрастом стенки сосудов мозга становятся жестче, просветы их сужаются атеросклеротическими бляшками, сосуды хуже реагируют на сигналы расширения и сужения. Это приводит к хронической гипоксии (кислородному голоданию) целых областей мозга, особенно в глубинных структурах.
 

Вдобавок, у пожилых людей часто нарушается работа уникальной «канализации» мозга – глимфатической системы. Это сеть каналов вдоль кровеносных сосудов, по которой циркулирует спинномозговая жидкость, омывает нейроны и удаляет продукты обмена. С возрастом глимфатический дренаж засоряется, его пропускная способность падает – и токсины начинают копиться в мозге, вызывая воспаление. Глимфатическая система наиболее активна в глубокую фазу сна, а из-за снижения выработки мелатонина сон в старости поверхностный и прерывистый, мозгу не хватает времени вывести токсины.
 

Кстати, о воспалении. Это еще один универсальный механизм старения мозга. Иммунные клетки центральной нервной системы – микроглия – с возрастом становятся гиперактивными, начинают атаковать и пожирать и здоровые нейроны. Плюс к этому в мозг проникают иммунные клетки из крови. Они выделяют воспалительные молекулы (цитокины), которые еще сильнее разжигают нейровоспаление.
 

Почему иммунитет мозга так сходит с ума с годами? Одна из причин – хронические скрытые инфекции, которые большинство из нас «накапливает» в течение жизни. Например, вирус герпеса, вирус Эпштейна-Барр, цитомегаловирус, токсоплазма, хламидии, даже некоторые кишечные бактерии умеют проникать в мозг и годами там прятаться, время от времени активируясь. Они медленно повреждают нейроны и провоцируют нейровоспаление.
 

Еще один важный фактор нейровоспаления и когнитивного старения – это нарушения гематоэнцефалического барьера (ГЭБ). ГЭБ – это «таможня» на границе мозга и кровотока, которая строго контролирует, какие вещества впускать в центральную нервную систему, а какие – нет. С возрастом ГЭБ становится «дырявым» и начинает пропускать в мозг нежелательных гостей – инфекции, токсины, провоспалительные иммунные клетки.
 

Получается порочный круг: инфекции и токсины повреждают ГЭБ, а поврежденный ГЭБ пропускает еще больше инфекций и токсинов, которые активируют нейровоспаление и усиливают когнитивные нарушения. А главным во всем этом хаосе становится стареющий гипоталамус – маленькая, но очень важная область в глубине мозга.
 

Как мы уже знаем, гипоталамус – это центр управления гормональной и вегетативной нервной системами. Он получает сигналы о состоянии всех органов и систем и в ответ тонко настраивает их работу с помощью гормонов и нервных импульсов. Но с возрастом нейроны гипоталамуса изнашиваются и гибнут, накапливают окисленные белки и липофусцин, воспаляются. В результате многие гормональные «оси» начинают давать сбои. Снижается выработка гормона роста и половых гормонов, нарушаются суточные ритмы мелатонина и кортизола, слабеет контроль аппетита и обмена веществ. А все эти гормоны очень важны не только для самого мозга, но и для здоровья всего организма – мышц, костей, кожи, иммунитета, сердца и сосудов.
 

Особенно страдает от старения гипоталамуса эпифиз – крошечная шишковидная железа в глубине мозга. Эпифиз производит мелатонин – «гормон сна и молодости», мощный антиоксидант, иммуномодулятор и противовоспалительный агент. С возрастом ночная выработка мелатонина неуклонно снижается – и это ускоряет процессы старения мозга и всего тела.
 

Другой слабой точкой стареющего мозга становится гиппокамп – область, критически важная для памяти и обучения. В гиппокампе постоянно рождаются новые нейроны из резерва стволовых клеток. Но с возрастом этот конвейер постепенно затухает – стволовые клетки истощаются, а те нейроны, что образуются – хуже выживают и встраиваются в сети памяти.
 

Почему так происходит – до конца не ясно. Видимо, свою роль играет хроническое воспаление, окислительный стресс, недостаток питательных веществ и факторов роста, гормональные сбои. В результате гиппокамп «усыхает» – и это одна из главных причин возрастных нарушений памяти, прежде всего на недавние события. Когнитивное старение затрагивает разные виды памяти – кратковременную, долговременную, рабочую, пространственную. С возрастом людям становится сложнее формировать новые воспоминания, хотя давние автобиографические воспоминания могут оставаться сохранными.
 

Такие же процессы – истощение нейрогенеза, потери нейронов и связей между ними, нарушение питания нейронов – происходят и в коре больших полушарий, особенно в лобных и височных долях. Именно эти области отвечают за высшие когнитивные функции – мышление, речь, целеполагание, социальное поведение. Вот почему с возрастом нам все труднее сосредотачиваться, воспринимать новое, находить слова, принимать решения.

Но когнитивное старение – это не просто проблема интеллекта и памяти. Это системный процесс, который влияет на работу всего организма. Ведь мозг – главный «дирижер» нашего тела, и когда его «оркестр» начинает фальшивить – страдают все «инструменты».
 

Например, нарушения гипоталамуса и лимбической системы с возрастом приводят к разбалансировке вегетативной нервной системы – той, что автоматически управляет работой внутренних органов. Возникают проблемы с сердечным ритмом, артериальным давлением, пищеварением, мочеиспусканием, потоотделением, терморегуляцией.
 

Страдает и опорно-двигательная система. С одной стороны, ухудшение контроля движений со стороны базальных ганглиев и мозжечка ведет к скованности, замедленности, шаркающей походке, тремору. С другой – нарушения вегетативной регуляции и гормонального фона ускоряют потерю мышечной массы и силы (саркопения), повышают риск остеопороза и переломов.
 

Даже кожа – и та напрямую зависит от здоровья мозга! Ведь нервные окончания в ней отвечают не только за тактильную чувствительность, но и за питание, увлажнение, регенерацию кожи и подлежащих тканей. Поэтому возрастные изменения кожи (сухость, морщины, пигментные пятна) – это во многом результат ослабления нейро-иммунно-эндокринной регуляции.
 

Получается замкнутый круг: стареющий мозг ускоряет старение тела, а стареющее тело, в свою очередь, лишает мозг необходимой ему поддержки в виде кислорода, питательных веществ, очистки от токсинов, сенсорной и двигательной стимуляции. Недаром многие геронтологи, в том числе и я, считают, что именно мозг является слабым звеном старения, его критической мишенью. 
 

Реально ли разорвать этот порочный круг? Можно ли замедлить или даже обратить вспять процессы старения мозга? На этот счет есть обнадеживающие научные данные и практические рекомендации.
 

Во-первых, никогда не поздно начать вести здоровый образ жизни – правильно питаться, регулярно двигаться, высыпаться, управлять стрессом. Эти простые, но мощные факторы способны «перепрограммировать» гены в сторону активного долголетия и здорового мозга.
 

В частности, очень важно поддерживать энергетический баланс и чувствительность к инсулину – гормону, который не только регулирует уровень сахара в крови, но и влияет на выживаемость нейронов. Для этого нужно ограничивать калорийность рациона (но не в ущерб питательности!), отдавать предпочтение продуктам с низким гликемическим индексом, практиковать периодические схемы голодания. Не менее важно обеспечить мозг всеми необходимыми микронутриентами – витаминами, минералами, полиненасыщенными жирными кислотами. Для этого стоит предпочитать продукты с высокой нутриентной плотностью (содержащих мало «холостых калорий», но много питательных веществ). Особенно ценны для мозга Омега‑3 (рыбий жир, семена льна, чиа), витамины группы В (субпродукты, бобовые), полифенолы (ягоды, какао, зеленый чай, куркума), холин (яйца, печень, капуста), полиамин спермидин (выдержанный сыр, проростки).

 

Физическая активность – еще один ключевой фактор здоровья мозга. Она улучшает кровоснабжение и оксигенацию мозга, стимулирует выработку нейротрофинов (веществ, поддерживающих рост и выживание нейронов), активирует нейрогенез в гиппокампе, замедляет потери объема мозга. Причем важны не только аэробные тренировки, но и упражнения на координацию, равновесие, силу.
 

С другой стороны, очень важно регулярно давать мозгу новые задачи, впечатления, делать упражнения для ума. Освоение новых навыков, изучение языков, занятия музыкой и танцами, практики внимательности и медитации – все это повышает когнитивный резерв мозга, его устойчивость к возрастным изменениям. Социальная активность, позитивные эмоции, чувство цели и смысла в жизни – не менее важные факторы когнитивного долголетия.

Еще одно перспективное направление в борьбе со старением мозга – воздействие на гормональные и иммунные механизмы нейродегенерации. Например, заместительная терапия половыми гормонами (тестостероном у мужчин и эстрогенами у женщин) способна отчасти затормозить возрастные изменения в мозге и когнитивные нарушения. Правда, с оговорками – такое лечение должно начинаться вовремя (например, в период начала менопаузы) и учитывать индивидуальные риски (тромбозов, онкологических заболеваний).
 

Другой многообещающий подход – использование веществ, подавляющих хроническое нейровоспаление. Это могут быть как природные противовоспалительные соединения (Омега‑3 жиры, куркумин), так и лекарства – нестероидные противовоспалительные средства (НПВС), антицитокиновые препараты. Хотя с лекарствами нужна осторожность из-за возможных побочных эффектов и применять их следует только по рекомендации доктора. В более отдаленной перспективе нас ждет генная и клеточная терапия возрастных изменений мозга. Уже сейчас в лабораториях активно «омолаживают» нейроны, глиальные и стволовые клетки мозга с помощью генно-инженерных методов (например, подавляя гены-«бракоделы» или активируя гены-«защитники»), или пересаживая клетки с жесткого внеклеточного матрикса на релаксированный и т.д.

 

А в будущем, возможно, станет реальностью трансплантация в мозг новых нейронов или стволовых клеток, полученных из собственных клеток кожи пациента. Но пока эти технологии – дело будущего, а жить здесь и сейчас нам помогут простые и доступные каждому рецепты здорового долголетия мозга. Вот некоторые из них.

 

– Питайтесь больше растительной, цельной, натуральной пищей, богатой клетчаткой, хорошими жирами и антиоксидантами. Ограничьте животные жиры, сахар, соль, консерванты.
 

•  Поддерживайте здоровый вес и чувствительность к инсулину. Для этого избегайте переедания (особенно на ночь), практикуйте периодические посты или временные ограничения питания (например, 12–16 часов между ужином и завтраком).

•  Двигайтесь каждый день не менее 30–40 минут. Чередуйте аэробные (ходьба, бег, плавание, велосипед, танцы) и анаэробные (гимнастика, йога, пилатес) нагрузки. Не забывайте о растяжке и балансе. Включайте периодические тренировки (например, дважды в неделю) со свободными весами или собственным весом тела.

•  Тренируйте мозг новизной и разнообразием. Учитесь, осваивайте новые навыки, языки и хобби, путешествуйте, читайте, играйте в настольные игры, разгадывайте головоломки.

•  Поддерживайте активную социальную жизнь. Общайтесь с семьей и друзьями, заводите новые знакомства, участвуйте в сообществах по интересам, занимайтесь волонтерством.

•  Высыпайтесь и управляйте стрессом. Ложитесь и вставайте в одно время, спите в прохладной темной комнате 7–8 часов. Практикуйте медитацию, дыхательные упражнения, время на природе и хобби.

•  Следите за здоровьем сердца, сосудов и метаболизма. Регулярно проверяйте артериальное давление, уровень сахара и холестерина в крови. Вовремя лечите хронические болезни (сахарный диабет 2-го типа, атеросклероз).

•  Поддерживайте гормональное здоровье. Следите за уровнем витамина D, компенсируйте при необходимости Омега‑3. Если наступает менопауза – обсудите с врачом заместительную гормональную терапию.

•  Защищайте мозг от токсинов и инфекций. Прививайтесь от гриппа, зостера и пневмонии, лечите хронические очаги инфекции (кариес, синусит). Избегайте сотрясений мозга, загрязненного воздуха, сигаретного дыма.

•  Сохраняйте оптимизм и чувство юмора. Радуйтесь мелочам, практикуйте благодарность, прощение, сострадание к себе и другим. Ищите смысл и цель в каждом дне.

 

В конце концов, старение мозга – это не приговор, а вызов и приглашение к осознанной, насыщенной, творческой жизни в любом возрасте. Да, с годами мозг меняется, но он же и приобретает бесценные дары опыта, мудрости, глубины. Помните знаменитую фразу Пикассо: «Требуется очень много времени, чтобы стать молодым»? Может быть, секрет молодости мозга в том, чтобы никогда не переставать расти, познавать мир и себя, находить вдохновение в каждом мгновении жизни.