Сахарный щит мозга: научный прорыв, пересматривающий процессы старения мозга и потери памяти, и показывающий особенности функционирования гематоэнцефалического барьера

О роли гликокаликса в процессе старения мозга и развитии нейродегенеративных заболеваний.

Статья недавно опубликованная в Nature показывает роль гликокаликса — сложного «леса» из молекул сахаров, покрывающем эндотелиальные клетки гематоэнцефалического барьера. Результаты исследование демонстрируют, что эта защита с возрастом серьёзно нарушается, приводя к дисфункции гематоэнцефалического барьера и нейровоспалению, ключевым факторам ухудшения когнитивной функции и нейродегенеративных заболеваний.

Выпускница Стэнфордского университета София Ши является автором данного новаторского исследования, посвящённого тому, как молекулы сахарoв защищают стареющий мозг. Известно, что она получила двойную специализацию по химии и биологии.

Издание Вrain Medicine представляет свои читателям Софию как

человека, который "представляет собой новое поколение междисциплинарных учёных", успешно объединяющих в своих исследованиях биохимию и нейробиологию.

О себе София Ши говорит:

"Я решила получить двойную специализацию по химии и биологии... Такое междисциплинарное обучение позволило мне подходить к решению проблем с разных точек зрения — такой подход я по-прежнему высоко ценю."

В 2023 году София Ши получила премию Дэвида С. Миллера для молодых учёных на конференции по церебральной сосудистой биологии в Уппсале, Швеция. Премия присуждается за наиболее перспективные исследования в области изучения гематоэнцефалического барьера, представленные молодыми учёными.София Ши совсем недавно запустила собственную исследовательскую лабораторию в Институте Роуленда при Гарвардском университете. Под её руководством команда

изучает роль гликанов в мозге и планирует разрабатывать новые стратегии борьбы со старением мозга и нейродегенеративными заболеваниями. Известно, что получившая недавно степень PhD София Ши продолжает поиск новых кадров в свой коллектив.

В 2025 году в Nature была опубликована научная статья, ведущим автором которой является София Ши:

Shi, S.M., Suh, R.J., Shon, D.J. et al. Glycocalyx dysregulation impairs blood–brain barrier in ageing and disease. Nature 639, 985–994 (2025). doi 10. 1038/ s41586-025-08589-9

"Нарушение гликокаликса приводит к ухудшению работы гематоэнцефалического барьера при старении и заболеваниях".

Из абстракта научной работы: "Гематоэнцефалический барьер (ГЭБ) выполняет важную функцию по защите мозга от вредных факторов, циркулирующих в крови, и поддержанию гомеостаза мозга. Гликокаликс эндотелия головного мозга — богатая углеводами сеть, состоящая в основном из протеогликанов, гликопротеинов и гликолипидов, которая покрывает просвет ГЭБ, — является ключевым структурным компонентом ГЭБ.Этот слой образует первый барьер между кровью и сосудами головного мозга, однако о его составе и роли в поддержании функции гематоэнцефалического барьера в норме и при заболеваниях известно немного. Мы обнаружили, что гликокаликс эндотелия головного мозга сильно нарушается при старении и нейродегенеративных заболеваниях...Мы демонстрируем, что связанные со старением и заболеваниями изменения в гликопротеинах муцинового домена эндотелия головного мозга приводят к нарушению функции гематоэнцефалического барьера и, в тяжёлых случаях, к кровоизлияниям в мозг у мышей. Наконец, мы продемонстрировали, что можем улучшить функцию гематоэнцефалического барьера и уменьшить нейровоспаление и когнитивные нарушения у пожилых мышей, восстановив с помощью аденоассоциированных вирусов основной слой О-гликанов муцинового типа 1 в эндотелии головного мозга. В совокупности наши результаты дают детальное представление о составе и структуре стареющего слоя гликокаликса эндотелия головного мозга и раскрывают важные последствия нарушения регуляции гликокаликса, связанного со старением и заболеваниями...".

Работая под руководством нобелевского лауреата Кэролин Бертоцци и известного нейробиолога Тони Висс-Корэя, София Ши обнаружила убедительные доказательства того, что защитный гликокаликс мозга — сложное сахарное покрытие на эндотелиальных клетках гематоэнцефалического барьера — с возрастом значительно деградирует, что приводит к снижению когнитивных функций и нейродегенеративным заболеваниям. Её недавняя публикация в Nature демонстрирует, что этот «лес» из молекул сахарoв становится редким и разрушается в стареющем мозге, что приводит к дисфункции гематоэнцефалического барьера и нейровоспалению. Примечательно, что София Ши и другие авторы статьи продемонстрировали, что восстановление критически важных О-гликанов муцинового типа у пожилых мышей значительно улучшает целостность барьера и когнитивные функции, тем самым открывая новые возможности для лечения болезни Альцгеймера и связанных с ней состояний.

Интервью с Софией издание Brain Medicine предваряет словами о том, что её научная работа "даёт реальную надежду миллионам людей во всём мире, страдающим от возрастного снижения когнитивных функций и нейродегенеративных заболеваний".

Оказывается, что состоящее из сахаров защитное покрытие кровеносных сосудов мозга, когда-то считавшееся несущественным, играет жизненно важную роль в защите от нарушения когнитивных функций. Восстановление этого слоя обратило вспять нарушения и потерю памяти в стареющем мозгe...

В очень интересном интервью опубликованном в Brain Medicine, София Ши озвучила результаты своего передового исследования, фундаментальным образом изменяющего наше понимание старения мозга и открывающее революционные пути для лечения болезни Альцгеймера и подобных нейродегенеративных заболеваний.

Предлагаем Вашему вниманию краткую выжимку из данного интервью.

«Гликокаликс выступает в роли оградительного барьера для кровеносных сосудов мозга, — объясняет доктор Ши. — Когда мы восстановили эти критически важные молекулы сахарoв у пожилых мышей, мы увидели существенные улучшения как в целостности барьера, так и в когнитивной функции».

Эта работа — первый случай, когда учёным удалось успешно обратить вспять связанную со старением дисфункцию гематоэнцефалического барьера путём восстановления гликокаликса.

Научное путешествие: от головоломок к белкам

Путь д-ра Ши к этому открытию начался с детского увлечения головоломками и отгадкой ребусов, и эти навыки в дальнейшем оказались бесценными в расшифровке сложных процессов гликозилирования.

Её междисциплинарный подход столкнулся со значительными проблемами. Как изучать молекулы, настолько сложные в структурном отношении, что они не поддаются традиционным методам анализа? С помощью каких методов можно зафиксировать динамическую природу гликозилирования в живой ткани мозга? Новаторское решение этих проблем д-ром Ши — пример той мощи, которой обладает междисциплинарное мышление в современных биохимических исследованиях.

«Посттрансляционные модификации, такие как гликозилирование, слишком долго оставались недостаточно изученными, — отмечает д-р Ши. — Эти модификации способны полностью изменить функционирование белков, и тем не менее мы лишь начинаем понимать их роль в здоровье мозга и сердца». Её работа выводит изучение сахаров на передний рубеж исследований нейродегенерации, бросая вызов давно устоявшимся положениям относительно терапевтических мишеней.

Практическая значимость результатов работы д-ра Ши огромна. Установив, что специфические О-гликаны муцинового типа критически необходимы для целостности гематоэнцефалического барьера, её исследование обеспечивает конкретные молекулярные мишени для разработки препаратов. Этот инновационный подход может привести к появлению новых лекарств, направленных на причины, находящиеся в основе нейродегенерации.

Благодаря этой работе появляются интригующие вопросы: может ли восстановление гликокаликса предотвращать или замедлять прогрессирование болезни Альцгеймера у человека? На какой стадии старения эти молекулы начинают разрушаться? Какие факторы среды или генетики влияют на здоровье гликокаликса в течение жизни? Эти вопросы будут составлять основу следующей фазы исследовательской программы Софии Ши.

Полный текст интервью в Вrain Medicine:

Sophia Shi: Decoding the role of sugar molecules in brain aging and neurodegenerative diseases. Brain Medicine, 2025; 1 DOI: 10. 61373/ bm025k.0074

Данное интервью также продублировано на сайте Genomic Press.

Для написания поста использовалсь публикация научно-популярного издания XX2век: "Сахарный щит восстановлен: прорыв, пересматривающий старение мозга и потерю памяти".

Источник: vk.com

Комментарии: