Женщины обычно живут дольше мужчин и часто демонстрируют большую устойчивость к возрастному снижению когнитивных функций. Согласно новому исследованию, источником этой устойчивости может быть вторая X-хромосома в женских клетках, которая ранее считалась «молчащей».
Ученые обнаружили, что у самок мышей старение активирует экспрессию генов на обычно инактивированной X-хромосоме в клетках гиппокампа — области мозга, отвечающей за обучение и память. Усиление экспрессии одного из этих генов у взрослых мышей обоих полов улучшило их когнитивные способности. Если эти результаты подтвердятся у людей, это может означать, что вторая X-хромосома защищает мозг женщин от возрастных изменений. Это открытие также может стать основой для разработки новых методов улучшения когнитивных функций у всех людей.
Двойная доза X-хромосомы
В женских клетках обычно присутствуют две X-хромосомы — по одной от каждого родителя, тогда как у мужчин одна X-хромосома и одна Y-хромосома. На ранних этапах развития одна из двух X-хромосом в женских клетках инактивируется — покрывается белками и молекулами РНК, которые блокируют экспрессию ее генов. Какая из хромосом будет «молчать» (от какого родителя она получена), определяется случайным образом, в результате ткани организма представляют собой мозаику из обоих типов.
Теоретически и у женщин, и у мужчин активна только одна X-хромосома, поэтому женские клетки имеют «такую же дозу X-хромосомы, как и мужские», объясняет нейробиолог Дена Дубал из Калифорнийского университета в Сан-Франциско, руководившая исследованием. Однако ученые выяснили, что ситуация сложнее: около 30% генов на так называемой молчащей X-хромосоме у людей остаются активными, хотя этот процент варьируется среди женщин. До сих пор мало известно о том, как экспрессия генов на менее активной X-хромосоме отличается в разных тканях и как она меняется с возрастом.
Эксперименты на мышах
Исследователи генетически модифицировали лабораторных мышей, чтобы определить, какая из X-хромосом будет инактивирована, что позволило легче отслеживать их активность. Затем они изучили обе хромосомы в девяти основных типах клеток, включая нейроны гиппокампа у молодых и старых особей.
Оказалось, что около 100 генов на инактивированной хромосоме в одном или нескольких типах клеток были более активны у старых мышей по сравнению с молодыми. Особенно выделялся ген Plp1, который был активен в нескольких типах клеток. Этот ген кодирует компонент миелина — защитного покрытия нейронов.
Исследования на человеческих тканях показали, что аналогичный ген у людей экспрессируется на более высоком уровне в парагиппокампе у женщин, чем у мужчин. Это может указывать на схожие механизмы защиты мозга у людей.
Пробуждение
«Это настоящая смена парадигмы — осознание того, что молчащая X-хромосома на самом деле не спит», — отмечает Дубал.
Она надеется, что это исследование в конечном итоге приведет к созданию антивозрастной терапии. Эксперименты показали, что у старых мышей обоих полов, которым усилили экспрессию гена Plp1 в гиппокампе с помощью генной терапии, улучшились результаты в тестах на навигацию в лабиринте.
«Эти данные согласуются с предыдущими исследованиями, которые показывают, что у женщин замедлен темп метаболического старения мозга, и они часто превосходят мужчин в когнитивных тестах даже после диагностики болезни Альцгеймера», — прокомментировала нейробиолог Лайза Москони из Медицинского колледжа Вейл Корнелл в Нью-Йорке.
Однако, несмотря на это, женщины проводят большую часть своей жизни в худшем состоянии здоровья по сравнению с мужчинами и значительно чаще страдают от болезни Альцгеймера. Дальнейшие исследования должны помочь понять причины такой двойственности.
