Возрастные нарушения обновления памяти можно устранить, блокируя HDAC3 сразу после обновления. Фото: Границы молекулярной нейронауки (2024 г.). DOI: 10.3389/fnmol.2024.1429880
У каждого человека время от времени бывают моменты забывчивости, особенно когда мы становимся старше. Но пожилые люди не просто испытывают трудности с запоминанием новой информации. Им также сложнее изменять эти воспоминания, когда появляются новые детали. Тем не менее, мало что известно о механизмах, лежащих в основе обновления памяти, и о том, как эти механизмы сбоят с возрастом.
Группа исследователей из Университета штата Пенсильвания выявила фермент, который способствует возрастным нарушениям обновления памяти. При блокировке старые мыши лучше усваивали новую информацию и действовали так же, как их молодые сородичи.
Исследователи заявили, что результаты, опубликованные в Frontiers in Molecular Neuroscience, может привести к разработке потенциальных терапевтических целей для улучшения когнитивной гибкости в пожилом возрасте.
«Важно понимать, что происходит на молекулярном уровне во время обновления памяти, поскольку, как и у людей, большинство наших воспоминаний являются обновлениями. Мы постоянно надстраиваемся на то, что уже знаем, и модифицируем существующие воспоминания», — сказала Джанин Квапис, доцент кафедры биологии и старший автор статьи.
«Но никто на самом деле не пытался выяснить, идентичны ли механизмы, лежащие в основе формирования памяти и обновления памяти, или они уникальны для обновления памяти. Это шаг вперед в выяснении этого».
Когда формируется воспоминание, мозг перестраивается, чтобы сохранить это воспоминание на месте с помощью процесса, называемого консолидацией. Клетки экспрессируют белки в синапсе, промежутке между нейронами, который обеспечивает связь между нервными клетками, связывая вместе клетки, активированные при формировании воспоминания. Когда воспоминание вызывается, эти клетки затем активируются одновременно.
«Когда вам представляют новую информацию, вы должны извлечь существующее воспоминание из хранилища и ослабить его, чтобы оно было готово принять новую информацию. Как только новая информация усвоена и эти новые нейроны включены, обновленное воспоминание закрепляется и снова сохраняется», — сказал Квапис. Квапис отметил, что этот процесс, называемый реконсолидацией, становится менее эффективным с возрастом.
В этом исследовании исследовательская группа хотела понять, почему сложнее обновлять воспоминания при нормальном старении. Если они могли бы усилить экспрессию генов во время реконсолидации, могли бы они также усилить обновление памяти?
Чтобы проверить это, они заблокировали гистондеацетилазу 3 (HDAC3), фермент, который регулирует транскрипцию генов, процесс копирования информации из сегмента ДНК в РНК, которая в конечном итоге создает функциональный белок. Было показано, что HDAC3 отрицательно влияет на формирование памяти и экспрессию генов во время консолидации, но исследователи заявили, что его роль в реконсолидации памяти ранее не изучалась.
«HDAC3 обычно уплотняет хроматин, комплекс ДНК и белков. и затрудняет транскрипцию», — сказал Чад Смайс, докторант биологии и первый автор статьи. «Если мы заблокируем эту ферментативную активность, это может помочь сохранить более открытое состояние хроматина и улучшить экспрессию генов».
Когда HDAC3 блокировался во время фазы реконсолидации памяти, это предотвращало типичные возрастные дефициты в обновлении памяти. Старые мыши справлялись с задачей обновления памяти так же хорошо, как и их молодые коллеги.
Команда использовала методологию, называемую парадигмой объектов в обновленных местоположениях, которую Квапис разработал специально для проверки обновления памяти. Она включает в себя три фазы: сеанс обучения, в котором мыши изучают два местоположения идентичных объектов; сеанс обновления, в котором один из объектов перемещается в новое местоположение; и тестовый сеанс, в котором объекты размещаются в четырех отдельных местах — в двух исходных учебных местоположениях, обновленном местоположении и совершенно новом местоположении.
«Мыши любят новизну, поэтому, если у них хорошая память на сеанс обучения или сеанс обновления, они будут больше исследовать новое местоположение объекта», — сказал Смис. «Но если у них плохая память, они, как правило, исследуют ранее изученные местоположения так же, как и новое местоположение».
Исследовательская группа заявила, что, выявляя молекулярные механизмы, такие как HDAC3, они надеются предоставить потенциальные терапевтические цели для улучшения когнитивной гибкости в пожилом возрасте.
«Если эти механизмы улучшают память при нормальном старении, они потенциально могут помочь при таких состояниях, как болезнь Альцгеймера и деменция», — сказал Квапис.
Другими авторами статьи из Университета штата Пенсильвания являются Лорен Беллфи, докторант в области молекулярных, клеточных и интегративных биологических наук, и Чад Брансуик, докторант в области нейробиологии. Дестини Райт и София Беннеттс, которые были студентами бакалавриата в Университете штата Пенсильвания во время проведения исследования; Марк Урбан, постдокторант в Университете штата Пенсильвания во время проведения исследования; и Гуаньхуа Шу, который был аспирантом Гарвардского университета во время исследования, также внесли свой вклад в статью.
Дополнительная информация: Чад В. Смис и др., Фармакологическое ингибирование HDAC3 изменяет обновление памяти у молодых и старых самцов мышей, Frontiers in Molecular Neuroscience (2024). DOI: 10.3389/fnmol.2024.1429880 Предоставлено Университетом штата Пенсильвания
