Возрастные особенности нейронов и элементов нейроглии

1. Возрастные изменения нейронов
1.1 Морфологические изменения нейронов при старении
Морфологические изменения нейронов при старении затрагивают все компоненты нервной клетки: тело, дендриты и аксон. По данным многочисленных исследований, с возрастом происходит уменьшение объема цитоплазмы и ядра нейронов, снижается количество дендритных шипиков и синаптических контактов [5, с. 21].
Одним из наиболее заметных возрастных изменений является накопление в цитоплазме нейронов липофусцина («пигмента старения») – нерастворимого полимера, состоящего из окисленных белков и липидов. Липофусцин резистентен к действию лизосомальных ферментов и не подвергается деградации, что приводит к прогрессирующему накоплению этого пигмента с возрастом. В отдельных областях мозга, например, в черной субстанции, с возрастом также накапливается нейромеланин [5, с. 22].
Важной морфологической особенностью стареющих нейронов является уменьшение протяженности и сложности дендритного дерева, особенно в неокортексе и гиппокампе. Происходит редукция дендритных ветвлений и снижение плотности дендритных шипиков, что напрямую коррелирует с ухудшением когнитивных функций [6, с. 23]. Степень выраженности этих изменений варьирует в зависимости от типа нейронов и их локализации. Например, холинергические нейроны базального ядра Мейнерта и норадренергические нейроны голубого пятна демонстрируют более выраженные возрастные изменения по сравнению с нейронами других областей мозга [2, с. 622].
В исследовании на быстро стареющих мышах линии SAMP1 было показано, что морфологические изменения нейронов характеризуются уменьшением площади перикарионов и ядер, истончением апикальных дендритов, снижением числа синаптических контактов и появлением патологических включений в цитоплазме [6, с. 24]. При этом отмечается гетерохронность изменений: одни нейроны демонстрируют выраженные признаки старения, в то время как другие остаются относительно сохранными.
физиологическое старение не сопровождается массивной гибелью нейронов, как считалось ранее. Современные исследования с использованием стереологических методов показали, что общая численность нейронов в большинстве структур мозга при нормальном старении снижается незначительно. Тем не менее, в некоторых областях, таких как гиппокамп и голубое пятно, возрастная потеря нейронов может быть более выраженной [5, с. 24].
Таким образом, морфологические изменения нейронов при старении включают уменьшение размеров тела и ядра, редукцию дендритного дерева, снижение числа синаптических контактов и накопление липофусцина.
1.2 Нейрохимические изменения в нейронах с возрастом
С возрастом в нейронах происходят существенные нейрохимические перестройки, затрагивающие различные аспекты клеточного метаболизма, нейротрансмиссии и экспрессии генов.
Одним из ключевых возрастных изменений является снижение активности нейротрансмиттерных систем. В исследовании Маслюкова и соавторов [2, с. 623] было показано, что с возрастом в сенсорных нейронах узлов происходит перестройка нейрохимического состава, характеризующаяся изменением экспрессии нейротрансмиттеров, нейропептидов и их рецепторов. В частности, было отмечено снижение содержания субстанции P и кальцитонин-ген-родственного пептида (CGRP) в нейронах дорсальных корешковых ганглиев. При этом снижение экспрессии нейропептидов коррелировало с изменением порогов болевой чувствительности у старых животных [2, с. 624].
В холинергической системе с возрастом наблюдается снижение активности холинацетилтрансферазы – ключевого фермента синтеза ацетилхолина, а также уменьшение числа мускариновых и никотиновых холинорецепторов. Аналогичные изменения затрагивают дофаминергическую систему: снижается содержание дофамина и плотность дофаминовых рецепторов, особенно D2 типа [7, с. 568].
Важные возрастные изменения происходят в системах внутриклеточной сигнализации нейронов. С возрастом снижается активность протеинкиназ, фосфатаз и других ферментов, участвующих в передаче сигналов. Меняется экспрессия транскрипционных факторов, что приводит к изменению синтеза структурных и функциональных белков. Особенно заметно снижение экспрессии нейротрофических факторов – фактор роста нервов (NGF), нейротрофический фактор мозга (BDNF) и нейротрофины [7, с. 570].
Возрастные нейрохимические изменения затрагивают и энергетический метаболизм нейронов. Снижается активность ферментов дыхательной цепи митохондрий, уменьшается эффективность окислительного фосфорилирования и продукция АТФ, что приводит к энергетическому дефициту, который является одним из ключевых факторов возрастассоциированной дисфункции нейронов [9, с. 683464].
Характерной особенностью стареющих нейронов является изменение кальциевого гомеостаза. Нарушение функции кальциевых каналов и внутриклеточных кальцийсвязывающих белков приводит к повышению внутриклеточной концентрации Ca2+, что может активировать каскады, ведущие к нейродегенерации [7, с. 572].
Существенные изменения с возрастом претерпевает и протеостаз – система контроля качества белков. Снижается эффективность убиквитин-протеасомной системы и аутофагии, что способствует накоплению агрегированных и неправильно свернутых белков в цитоплазме нейронов. Процесс особенно выражен при нейродегенеративных заболеваниях, но присутствует и при нормальном старении [9, с. 683466].
Таким образом, нейрохимические изменения в нейронах при старении включают снижение синтеза и рецепции нейротрансмиттеров, изменение внутриклеточных сигнальных каскадов, нарушение энергетического метаболизма и кальциевого гомеостаза, а также дисфункцию системы протеостаза.