Блокирование фермента HDAC3 устраняет возрастные проблемы с памятью

Исследователи определили фермент, который играет ключевую роль в обновлении существующих воспоминаний новой информацией — процессе, который естественным образом снижается с возрастом. Блокирование фермента остановило ухудшение памяти, открыв двери для разработки методов лечения возрастных проблем с памятью.

Исследованию того, как формируются воспоминания, посвящено много работ, но меньше — тому, как существующие воспоминания обновляются новой информацией, хотя ученым известно, что наша способность изменять или обновлять существующие воспоминания снижается с возрастом и может способствовать возрастным когнитивным нарушениям. Но теперь новое исследование выявило ключевой молекулярный механизм, лежащий в основе обновления памяти.

Нейробиологи из Университета Пенсильвании хотели понять, почему нормальное старение затрудняет обновление воспоминаний. В поисках ответа они обнаружили фермент, который при блокировке у старых мышей предотвращал обычно наблюдаемый возрастной дефицит памяти.

«Важно понимать, что происходит на молекулярном уровне во время обновления памяти, потому что у людей большая часть воспоминаний является обновлениями», — сказала Джанин Квапис, доцент кафедры биологии и старший автор исследования. «Но никто на самом деле не пытался выяснить, идентичны ли механизмы формирования и обновления памяти или они уникальны для обновления памяти. Это шаг вперед в понимании этого».

Консолидация — это процесс, при котором вновь сформированная кратковременная память трансформируется в более стабильную и долговременную. Эта стабилизация зависит от синтеза белка, контролируемого генами, в синапсах — промежутках между нейронами, которые позволяют им передавать сигналы друг другу.

По мере приобретения нового опыта и воспоминаний мозг существенно перестраивается, создавая больше синаптических связей. В конце концов, два связанных нейрона становятся чувствительными друг к другу, так что при вызове воспоминаний они срабатывают одновременно.

«Когда вам предоставляется новая информация, вам приходится извлечь существующую в памяти и ослабить ее, чтобы она была готова принять новую информацию», — сказала Джанин Квапис. «Как только новая информация усвоена и новые нейроны включены, обновленная память закрепляется и сохраняется снова».

Этот процесс называется реконсолидацией, и с возрастом он становится менее эффективным. Итак, исследователи изучили, будет ли усиление экспрессии генов во время реконсолидации также улучшать способность обновления памяти. Они знали, что гистондеацетилаза 3 (HDAC3), фермент, который регулирует копирование информации из сегмента ДНК в РНК, которая в конечном итоге становится белком, отрицательно влияет на формирование памяти и экспрессию генов во время консолидации, поэтому они сосредоточились на нем.

«HDAC3 обычно уплотняет хроматин, комплекс ДНК и белков, и затрудняет транскрипцию», — говорят ученые. «Если мы заблокируем эту ферментативную активность, это может помочь сохранить более открытое состояние хроматина и улучшить экспрессию генов».

Мышей-самцов старшего возраста (от 18 до 20 месяцев) подвергали задаче «Объекты в обновленном местоположении». После ознакомления с окружающей средой животным показывали два одинаковых объекта, помещенных в определенные места. Спустя сутки среда обновилась: один из идентичных объектов был перенесен на новое место. Сразу после сеанса обновления мышам давали плацебо или препарат для блокирования HDAC3. Затем была проверена память мышей на объекты. Четыре идентичных объекта были помещены в определенные места среды: два в исходных местах, один в обновленном месте и четвертый в совершенно новом месте.

«Мыши любят новизну, поэтому, если у них хорошая память на сеанс тренировки или сеанс обновления, они будут больше исследовать местоположение нового объекта. Но если у них плохая память, они склонны исследовать ранее изученные места так же, как и новые».

Ученые обнаружили, что блокировка HDAC3 сразу после сеанса обновления уменьшает возрастные нарушения памяти, не затрагивая исходную память. Старые мыши показали такие же результаты во время теста памяти, как и молодые.

Исследовательская группа надеется, что выявление молекулярных механизмов, влияющих на память, таких как HDAC3, проложит путь к разработке терапевтических целей для улучшения когнитивной гибкости, сниженной с возрастом.

«Если эти механизмы улучшают память при нормальном старении, они потенциально могут помочь и при таких заболеваниях, как болезнь Альцгеймера и деменция», — сказала Джанин Квапис.

Исследование было опубликовано в журнале Frontiers in Molecular Neuroscience.