Причины и механизмы старения стали важными вопросами в последние десятилетия, поскольку снижение уровня смертности привело к увеличению ожидаемой продолжительности жизни, увеличившись на 6 лет в период с 2000 по 2019 год, с 66,8 до 73,4 лет. Таким образом, бремя возрастных заболеваний значительно возросло. Грань между нормальным и патологическим старением размыта, поскольку все взрослые со временем испытывают физиологические и когнитивные изменения. Однако генетические, биологические и экологические факторы, которые приводят к этим изменениям выше порога нейродегенерации, еще предстоит выяснить.
Изменения в архитектуре мозга с возрастом
После 40 лет объем мозга уменьшается и продолжает снижаться ускоренными темпами после 70 лет. Церебральная атрофия является причиной уменьшения общего объема, а также может быть связана с увеличением объема желудочков и увеличением поверхностных борозд. Механизмы, способствующие гибели клеток, неясны.
Обсуждается, что потеря объема клеток может способствовать большему, чем само количество клеток, в дополнение к снижению числа синапсов. Этот процесс может быть ускорен травмой, инфекцией или нейродегенеративными расстройствами, и некоторые исследования выявили пол как модифицирующий фактор.
В дополнение к уменьшению объема мозга, объем серого вещества (в основном состоящего из тел нейрональных клеток) уменьшается во взрослом возрасте, и хотя объем белого вещества (миелинизированные аксоны) достигает максимума в среднем возрасте, впоследствии он также уменьшается.
Структурные изменения в архитектуре мозга настолько хорошо коррелируют с хронологическим возрастом, что недавние исследования с использованием изображений МРТ в сочетании с машинным обучением позволили успешно предсказать возраст со средней абсолютной ошибкой < 5 лет. Это обеспечивает потенциальное использование нейровизуализации для выявления структурных изменений в качестве биологического маркера старения и может быть использовано для выявления ‘ускоренных’ или нейродегенеративных изменений.
Метаболическое и генетическое старение
Хронологическое старение сопровождается старением; внутреннее снижение функции клеток, тканей и организма, что также способствует физиологическому дефициту. Это снижение представляет собой дисбаланс между молекулярным повреждением и восстановлением и включает дисфункциональные процессы в функции митохондрий, деградацию белка и реакции на окислительный стресс.
Метаболические изменения в мозге включают фрагментацию митохондрий, нарушение переноса электронов и повышенное окислительное повреждение митохондриальной ДНК, что в конечном итоге приводит к снижению энергетических продуктов, таких как NAD +, и пагубному воздействию активных форм кислорода. Есть также свидетельства снижения антиоксидантного действия и нарушения очистки молекул, поврежденных окислением.
Эти пути старения приводят к накоплению отходов жизнедеятельности и нейротоксичных белков из-за снижения клиренса митохондриальной, антиоксидантной и лимфатической систем. Агрегация белков характерна для БА, которая характеризуется бета-амилоидными бляшками и нейрофибриллярными клубками, что приводит к функциональным последствиям для синаптической передачи.
Старение также характеризуется генетическими признаками, которые включают накопление неповрежденных повреждений ДНК и последующую потерю целостности генома, что приводит к увеличению ошибок при производстве РНК и белковых продуктов.
Возрастное повреждение ДНК оказывает заметное влияние на мозг, поскольку нейроны не способны восстанавливать двухцепочечные разрывы, поскольку они постоянно находятся в постмитотическом состоянии. Вместо этого нейронные клетки фокусируются на восстановлении генов, которые активно транскрибируются посредством гомологичной рекомбинации, а не на восстановлении всего генома. До сих пор неясно, могут ли некоторые закономерности повреждения ДНК способствовать возрастным расстройствам или накопление поврежденной ДНК просто происходит со временем и, следовательно, является показателем возраста.
Когнитивные способности снижаются с возрастом
Изменения в структурном и химическом составе мозга во время старения имеют поведенческие последствия. Наиболее однородным изменением когнитивных функций с возрастом является память. Возрастные различия также были выявлены в задачах рабочей памяти, внимания и исполнительной функции.
Считается, что эти «непатологические» когнитивные изменения связаны с повышенной восприимчивостью к отвлечению внимания во время выполнения задач и снижением скорости обработки. Однако понимание механизмов, которые различают лучшую или худшую производительность у пожилых людей, было сложной задачей. Церебральная атрофия может быть механизмом, который способствует патогенному снижению когнитивных функций при нейродегенеративных расстройствах.
Метаанализ показал, что потеря объема в отдельных областях, таких как гиппокамп и энторинальная кора, была связана с умеренными когнитивными нарушениями (MCI). Более того, другие исследования выявили изменения в показателях атрофии гиппокампа у пациентов с MCI, у которых одновременно прогрессировал диагноз AD. Учитывая, что эти структуры мозга играют ключевую роль в памяти, неудивительно, что они связаны с нарушениями, связанными с потерей памяти.
Можем ли мы остановить старение?
Хотя хронологическое старение универсально для всех, существуют индивидуальные различия в биологическом старении, и может оказаться возможным замедлить биологические процессы, чтобы лучше защитить мозг. Есть несколько изменений в образе жизни, которые могут играть защитную роль в возрастных снижениях когнитивных способностей, таких как физические упражнения, ограничение потребления энергии и прием антиоксидантных добавок. Об этом сообщает на своих страницах News-Medical.