Думать — вредно, или Как мышление ухудшает ДНК

Известное ироническое замечание «Думать — вредно», оказывается, имеет под собой серьёзный биологический фундамент. Думать на самом деле вредно: исследователи из Института Гладстона (США) обнаружили, что у активных нейронов повреждается ДНК — и чем активнее нервные клетки, чем упорнее индивидуум думает, тем сильнее она повреждается.

Учёные сажали молодых мышей в новые клетки, которые были более просторными, чем старые, с новыми игрушками и новыми запахами. Животным давали два часа на изучение и запоминание новой территории, после чего измеряли уровень белка gamma-H2A.X в их мозгу. Этот белок накапливается при появлении в ДНК двуцепочечных разрывов. Как говорит Леннарт Муке, под чьим руководством делались опыты, одноцепочечные разрывы в ДНК не редкость, но двуцепочечные, когда рвутся сразу две нити в молекуле нуклеиновой кислоты, представляют уже серьёзную опасность и обычно сопровождают какую-то болезнь. И потому авторы работы сильно удивились, когда в ДНК нейронов абсолютно здоровых мышей обнаружились эти самые «болезненные» двуцепочечные разрывы. Причём, как они пишут в журнале Nature Neuroscience, у мышей в новых клетках таких разрывов было в шесть раз больше, чем у тех, что остались в старых.

Нормальная работа нейронов сопровождается повреждениями в ДНК, которые, впрочем, репарирующие машины успевают заделать до того, как клетка их почувствует. (Фото Dennis Kunkel Microscopy.)

Повреждения ДНК имели место в разных участках мозга, но особенно были выражены в зубчатой извилине, которая, как считается, отвечает за пространственную память. Иными словами, нормальная активность здорового мозга, оказывается, увязана с довольно нездоровыми молекулярными событиями. Получается, что обучение, запоминание сопровождаются усиленным повреждением ДНК и усиленным же её ремонтом (не будь его, мозг быстро вышел бы из строя).

Почему нейронная активность повреждает ДНК, исследователи пока объяснить не могут. Возможно, это связано с тем, что активные нейроны порождают много свободных радикалов-окислителей, которые и рвут ДНК. Однако в лабораторных опытах с культурами нервных клеток антиоксидантные препараты ничуть не снижали количество разрывов в ДНК нейронов. Учёные полагают, что в повреждении ДНК может быть даже определённый смысл: при обучении и запоминании активируется синтез некоторых белков, и, возможно, повреждения в ДНК и их последующая репарация как-то влияют на активность генов и общение друг с другом.

Всё это может иметь непосредственное отношение к нейродегенеративным болезням вроде синдрома Альцгеймера. Бóльшая часть повреждений ДНК ликвидируется в течение суток, если же в нейронах присутствует бета-амилоид, который накапливается при болезни Альцгеймера, многие повреждения в ДНК так и остаются неотремонтированными.

С другой стороны, известно, что у мышей со встроенным человеческим бета-амилоидом наблюдается аномальная активность нервных клеток, вплоть до эпилептических приступов, которые, кстати, отмечаются и у страдающих альцгеймеризмом. Если же мышам дать антиэпилепический препарат, то у них снижается уровень повреждений ДНК. Ещё один любопытный факт: оказалось, что отсутствие тау-белка — ещё одного белка, характерного для нейродегенеративной болезни, — подавляло образование ДНК-разрывов, даже если бета-амилоида в клетках было много.

То есть пагубное действие белков, провоцирующих нейродегенеративные недуги, может быть связано с тем, что они способствуют накоплению повреждений в ДНК. Эти белки могут либо непосредственно влиять на систему репарации ДНК, либо «перегревать» нейроны ненужной активностью, из-за которой репаративные машины просто не будут успевать латать дыры в геноме. Но пока это лишь гипотезы, которые, хочется верить, будут проверены в самое ближайшее время.

Подготовлено по материалам Института Гладстона.